JPS58155643A - グロー放電発生装置 - Google Patents

グロー放電発生装置

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JPS58155643A
JPS58155643A JP57037753A JP3775382A JPS58155643A JP S58155643 A JPS58155643 A JP S58155643A JP 57037753 A JP57037753 A JP 57037753A JP 3775382 A JP3775382 A JP 3775382A JP S58155643 A JPS58155643 A JP S58155643A
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三郎 佐藤
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後藤 達美
Kenji Horii
堀井 憲爾
Shusuke Akiyama
秀典 秋山
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    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
    • H01S3/09713Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation
    • HELECTRICITY
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    • H01S3/038Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、主電極間にノ母ルス状電圧を印加して同電極
間にグロー状放電を行なわしめる装置に係わり、特にグ
ロー状放電からアーク状放電への転移を抑制してグロー
状放電を安定に行なわせるグロー状放電発生装置に関す
る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、グロー状放電は、ガスレーザ発振器やオゾン発生
器等多くの分野で利用されている。
しかし、このグロー状放電は、一般に陰極の局部的な熱
的不安定性やレーザ・チーラネ安定性、負イオン不安定
性、電極表面の不均一性などによシ、いづれも初期電子
の不均一分布とそれに続く気体の電離作用による電子分
布の局部集中とが原因となりて陰極に局部的な電流集中
を生じ、これによりアーク状放電に転移するとされてい
る。このグロー状放電からアーク状放電への転移が起き
ると、たとえばガスレーザ発振器ではレーザ出力が激減
し、またオゾン発生器の場合はオゾンの発生量の低下を
招く。
したがって、これを防ぐため従来では、ガスレーザ発振
器においては、気体を高速に流通させたり、あるいはバ
ラスト抵抗を設けてアーク状放電への転移を抑制するよ
うにしている。しかしながらこの種の方法は、気体の循
還装置が必要となるため装置を小形化する妨げになった
り、またパラスト抵抗によるエネルギ損失のためレーザ
の発振効率を高くできない欠点がある。
一方、オゾン発生器においては、従来より例えば主電極
間に誘電体を挾んで電子の分布を均一化する、いわゆる
無声放電方式を用いることによシアーク状放電への転′
移を抑制するようKしている。ところがこの種の手法に
あっては、誘電体の絶縁耐圧に限界があるため主放電印
加電圧を高めることが難かしく、これ放生電極相互間の
間隔を大きく設定できないことから単位体積当夛のオゾ
ン発生量を増大することができないという問題があった
〔発明の目的〕
本発明の目的は、装置の大形化および低能力化を招くこ
となく高確率でアーク状放電への転移を抑制し得るよう
にし、しかも寿命が長く動作の安定なグロー状放電発生
装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するために、主放電電極の陰極
表面に主放電電源の/’Pルス状電圧電圧印加動作期し
て主放電を安定化する電子を供給する手段を設け、これ
により陰極における放電電流の集中を抑制するようにし
だものである。
〔発明の実施例〕
第1図は、本発明の一実施例におけるグロー状放電発生
装置の概略構成図である。同図において、主放電電極1
は、それぞれ刃形成をなす陰極1ノおよび陽極12を相
互に対向配置したもので、これらの陰極11および陽極
12間には主電源2の出力電圧が印加されるようになっ
ている。この主電源2は、ノ9ルス状電圧を高速度に繰
り返し発生し、これによシ上記陰極11および陽極12
間にグロー状放電を行なわしめるものである。また、上
記陰極11の中央部には、ガラス管31内に挿入された
状態で線状の補助電極32が近接して配設されており、
この補助電極32と前記陽極12との間にはコンデンサ
33が接続されている。これらの補助電極32およびコ
ンデンサ33は、前記陰極11に主放電開始のトリがと
なる電子を供給して陰極11および陽極12間にグロー
状放電を開始させるだめのものである。
さて、前記陰極11および補助電極32間には補助放電
回路4が接続しである。この補助放電回路4は、補助電
源4ノを有し、この補助電源41の出力を波形整形コイ
ル42および充電抵抗43を介してコンデンサ44に充
電し、こ(Dコア!ンサ44の放電出力をギャップスイ
ッチ45を介して陰極11と補助電極32との間に供給
するものである。
次に1以上のように構成された装置の作用を説明する。
先ず主放電を開始させる前の状態では、補助電源41に
よ)コンデンサ44が充電されている。
この状態で、主電源2を駆動して立ち上がり特性の緩慢
な負のノルス状電圧を陰極11および陽極12間に印加
すると、ガラス管31を介して補助電極32と陰極11
との間に高電界が生じてこの間にコロナ放電が発生し、
この結果コンデンサS3を通して陰極11にコロナ電流
が流れて陰極11の表面に電子が供給される。
そして、この電子を初期電子として電子なだれが発生し
、陰極11と陽極12との間にグロー状の主放電が開始
される。
一方、前記主電源2から負のノ4ルス状電圧が出力され
るととにより、補助放電回路4のギャップスイッチ45
間の電位差が増大してこのギヤ、!スイッチ間でアーク
放電が発生し、ギャ、プスイッチ46は短絡状態となる
。そうすると、コンデンサ44の充電電荷が上記ギャッ
プスイッチ45、陰極1ノ、補助電極s2および波形整
形コイル42の経路で放電され、これにより補助電極3
2と陰極11との間にコロナ放電が発生して陰極11の
表面に一様に電子が供給される。したがって、陰極11
表面における初期電子の供給はグロー状放電中に訃いて
も継続的に行なわれ、この結果陰極11と陽極12との
間では電流の集中が抑制されてグロー状放電は安定に維
持される。第2図は、以上の補助放電を行なって電子を
供給したときのグロー状放電の状態の一例を示すもので
、アーク状放電は生じていない。これに対し、補助放電
を行なわない場合には、第3図に示すよりに電流の集中
が起きてアーク状放電が発生する。
なお、第4図は補助放電を行なわせるためのコンデンサ
44の充電電圧(補助放電用充電電圧)に対するアーク
状放電発生率の大きさの一例定例を示したものである。
ただし測定条件は次O如くである。
・tスの成分比: N2、CO2、He、0.−1:1:10:0.4−f
ス圧カニ約1気圧 ・主電源2の出力電圧=17〜18kV(平均値)・放
電の繰シ返し数:0.5ppm この測定結果からも明らかなように、補助放電を行なわ
ない場合にはアーク状放電が100チ発生しているが、
補助放電を行なわせることによりアーク状放電の発生率
は低下する。そして、補助放電用充電電圧を25 kV
以上にすると、アーク状放電の発生を完全に抑制するこ
とができる− なお、上記アーク状放電の発生を略零にするために要す
るエネルゼは、主放電エネルギの10−以上であればよ
い。
このように本571!施例によれば、主放電中に、陰極
11と補助電極32との間に補助放電を行なわせ、と九
によシ陰極11の表面に一様に電子を供給するようにし
たことkよシ、放電電流の集中を抑制してグロー状放電
からアーク状放電への転移を抑制することができる。し
たがって、安定なグロー状放電を得ることができ、レー
ザ発振器に適用した場合には高出力で効率の良いレーザ
発振を行なうことができる。またオゾン発生器に適用し
た場合には、従来のように絶縁耐圧によって印加電圧の
制限を受けることがないので、主放電電極間の間隔を増
大し得て単位体積当りのオゾン発生量を増加させること
が可能となる。また、本実施例では初期電子供給用の電
極構造をそのまま補助放電用として使用し、他に構成の
簡単な補助放電回路4を設けるだけの、比較的簡単な構
成にて実施できる利点がある。さらに本実施例によれば
、補助放電動作を主放電動作に同期して行なっているの
で、必要なときのみ補助放電出力を発生させることがで
き、これにより電力消費量を低減することができる。ま
た、補助放電を常時行なうと混合がスが加熱されて熱解
離劣化し、これにより例えばレーデ発振出力の低下を招
くといった不都合を生じるが、本実施例であればこのよ
うな不都合を低減することができる。さらに補助放電を
常時行なうと、補助電極32を支持するガラス管31が
熱によシ劣化して寿命の低下を招くととくなるが、本実
施例であればこのような不具合は生じず、寿命を大幅に
長期化することができる。tた上記熱を排除するための
冷却装置も不要にできる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない0
例えば、第1図では1個の補助電極32を設けた場合を
示したが、陰極11の長手方向に複数の補助電極を配設
し、これらの各電極をそれぞれ共通接続して補助放電を
行なってもよい、このようにすれば、電子をよυ一層均
一に供給することができる。tた前記実施例では、主電
源2から発生するノlルス状電圧とコンデンサ44の充
電電圧との電位差を利用してギャップスイッチ45を導
通させ、補助放電を行なわせるようKしたが、主電源2
0ノ々ルス状電圧発生タイ(ンダに同期してスイッチ制
御信号を発生させ、この信号によりスイッチ回路を導通
させて補助放電を行なわせてもよい、さらに、陰極表面
に一様に電子を供給する手段として、主電源に同期して
ノ4ルス状電圧もしくは正弦波電圧を発生する回路を設
け、上記/臂ルス状電圧もしくは正弦波電圧忙より紫・
外線を発生させてこの紫外線を陰極の表面に照射するも
のを用いてもよい、その他、主放電電極の構成や電子供
給手段の構成等について本、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施できる。
〔発明の効果〕
本発明は、主放電電極の陰極表面に主放電電源の・苧ル
ス状電圧印加動作に同期して放電を安定化する電子を供
給する手段を設け、これにより陰極における放電電流の
集中を抑制するようにした−のである。
したがって本発明によれば、装置の大形化および低能力
化を招くことなく高確率でアーク状放電への転移を抑制
することができ、しか龜寿命が長く動作の安定なグロー
状放電発生装置を
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるグロー状放電発生装
置の概略構成を示す回路図、第2図〜第4図は同装置の
作用説明に用いる本ので、第2図および第3図は放電状
態を示す図、第4図は補助放電用充電電圧に対するアー
ク状放電発生率の変化を示す特性図である。 1・・・主放電電極、2・・・主電源、4・・・補助放
電回路、11・・・陰極、12・・・陽極、31・・・
がラス管、32・・・補助電極、83・・・コンデンサ
、41・・・補助電源、45・・・ギヤ、デスイッチ。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第2図 第3図 第4図 桶゛助放電用充電を尺 (に■)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一対の主放電電極間に主電源よりノ4ルス状電圧
    を印加してグロー状放電を行なわせるグロー状放電発生
    装置において、前記主放電電極の陰極表面に前記主電源
    のパルス状電圧印加動作に同期して主放電を安定化する
    電子を供給する手段を設けたことを特徴とするグロー状
    放電発生装置。
  2. (2)電子を供給する手段は、陰極に主放電を安定化す
    る電子を供給するための第3電極と陰極との間に高繰返
    し・臂ルス電圧あるいは正弦波電圧を印加して補助放電
    を行なわせ、これにより陰極表面に電子を供給するもの
    である特許請求の範囲第1項記載のグロー状放電発生装
    置。
  3. (3)電子を供給する手段は、主電源のノ々ルス状電圧
    印加動作に同期して主放電を安定化する紫外線を発生す
    る回路を有し、この回路から発生した高繰返しパルス状
    あるいは正弦波状紫外線を陰極表面に照射することにょ
    )陰極表面に電子を供給するものである特許請求の範囲
    第1項記載のグロー状放電発生装置。
JP57037753A 1982-03-10 1982-03-10 グロー放電発生装置 Granted JPS58155643A (ja)

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