JPS5841673B2 - 封入型炭酸ガスレ−ザ管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電励起封入炭酸ガス（以下ＣＯ２という）レ
ーザ管に関するものである。

封入型ＣＯ２レーザの出力及び寿命は、レーザ管内のＣ
Ｏ２の解離に密接に依存しており、この解離を抑制する
ことはＣＯ２レーザ出力の低下を抑え、寿命を延ばす重
要な要素である。

従来よりレーザ管内のＣＯ２の解離を抑制する方法とし
て、触媒を用いてＣ０２が解離することにより発生する
Ｃｏを元のＣＯ２にもどすという積極的な方法と、Ｘｅ
をレーザガスに添加しプラズマ中の電子温度を下げてＣ
Ｏ２の解離自体を減少させるという消極的な方法とがあ
る。

さらに、その触媒は大別してＨ２゜Ｈ２Ｏ等の気体触媒
とＭｎＯ２等の酸化物やＰ ｔ 、 Ｐｄ等の貴金属の
固体触媒に分類される。

しかし、気体触媒は固体触媒に比較して触媒能も低く、
物理的及び化学的な作用によりレーザ管内壁に吸着され
るので最適な気体触媒の分圧制御が困難であるので実用
的でない。

また、固体触媒は一般に１００℃以上に加熱しないと触
媒活性能を示さないので、従来例では固体触媒の中でも
貴金属の様に電気伝導性を示す物は電極として用いたり
、ＭｎＯ２の様に電気伝導性を示さない物は高温のレー
ザプラズマ中に挿入せしめていた。

しかし、固体触媒のこれ等の方法は共に欠点を有してい
る。

即ち、貴金属を電極に用いるとスパッタリングが一般の
金属に比較して激しく起こり、電極に隣接する放電管内
壁にスパッタリング生成物が多量に沈着する。

スパッタリング生成物はガス分子を吸着する性質を有し
ており、特にＣＯ２ガス分子はＣＯ２レーザに通常使用
される他のガス、即ち、Ｎ２ 、 Ｈｅガスに比較して
著しくスパッタリング生成物に吸着されやすい性質を有
している。

従って、貴金属を電極に用いた場合には封入型ＣＯ２レ
ーザの長寿命化は期待できない。

Ｍｎ ０２等をレーザプラズマ中ニ挿入せしめる方法は
、それらの物質の持つガス、特にＣＯ２ガスの吸脱着性
に富むという性質のために、最適なレーザガス組成を維
持制御することが困難であるので実用的でない。

不活性ガスであるＸｅをレーザガスに添加する方法では
、ＣＯ２の解離は減少するがその割合は触媒を必要とし
ない程度にまでは減少しない。

従ってＸｅのレーザガスへの添加は、あくまでも触媒物
質の能力を補足するだけの効果しかない。

本発明は従来の酸化触媒を用いた場合における前記のご
とき問題点を解決する新らしい酸化触媒を用いたレーザ
管を提供するものである。

即ち、本発明において用いる酸化触媒は、セラミックの
一種のペロブスカイト形酸化物と呼ばれる物質で酸化触
媒能が強く、シかもガスの吸脱着が非常に少いため、封
入型ＣＯ２レーザ管に内蔵することができるという特徴
を有している。

次に酸化触媒作用を有するペロブスカイト形酸化物を封
入型ＣＯ２レーザ管に使用した本発明の一実施例につき
説明する。

酸化触媒作用を有するＬａＣｏＯ３はペロブスカイト形
の結晶構造を持つ酸化物であり、その作製はＬａ２Ｏ３
とＣｏ ＣＯｓを所定量混合した後、加圧成形を行ない
空気中において１４００℃で６時間焼成して得る。

本物質を封入型ＣＯ２レーザ管用の触媒として使用した
場合のレーザガスに対する酸化触媒能評価試験及びガス
吸脱着試験を次の様な方法で行なった。

酸化触媒能評価試験は放電管にレーザガスを封入した時
のガスと、ある一定時間放電を行なった後のガスの比較
定量分析を行なうことにより実施した。

試験に用いた放電管は図に示した様に封入型ＣＯ２レー
ザに用いる放電部と同一の形状をしており、冷却部１を
有するパイレックスガラス製の二重管構造になっており
、放電部２は内径１０間の円筒管で両端は封じ切られて
いる。

なお放電長は３００關である。

アノード３及びカソード４はＮｉ製で外径１０ｍ７ＩＬ
１長さ１０關、肉厚０．２ ｍｍの中空円筒電極である
。

また、ガスの充填及び排気分析が行なえる様に放電管の
一部にガス出入口５が取付けられており、封じ切り動作
を行なうために真空弁（スエジロツク）６を備えている
。

触媒作用を有するＬａＣｏＯ３の触媒７はレーザ発振を
妨げない放電領域に挿入するため、アノード及びカソー
ド電極の直前に置かれている。

本触媒の形状はレーザガスとの接触面積を大きくするた
めにハニカム構造を採用しており、外径１４山、肉厚５
關の円筒の中に内径３朋の穴が９個あけである。

この放電管に混合比が１１％ＣＯ２，２０％Ｎ２゜６９
％Ｈｅで全圧４０Ｔｏｒｒの混合ガスを封入し、本タイ
プのレーザ管でレーザ出力の最大値を与える電流値であ
る２０ｍＡで放電を行なった。

放電時間はガス温度及び触媒温度が平衡温度に達し、Ｃ
Ｏ２ガスの解離、結合反応が安定する時間である５分間
とした。

測定結果から、放電によりＣＯ２が３％程度解離してい
たが、一般にＣＯ２の解離が１０％以下であればレーザ
出力に殆んど影響を与えないと考えられているので、そ
の酸化触媒能は十分に放電励起ＣＯ□レーザに使用でき
ることが明らかになった。

またガス吸脱着試験は酸化触媒能評価試験と同時に行な
い同一の試験装置を用い測定を行なったが、その吸脱着
性は検出できない程度に少いものであった。

従って、本物質は放電励起封入型ＣＯ□レーザ用の触媒
として使用できることが明らかになった。

本発明の実施例としてＬ ａ Ｃｏ Ｏｓを取扱ったが
、本物質以外の酸化触媒作用を有するペロブスカイト形
酸化物、例えばＬａＭｎＯ３，ＮｄＭｎ０ａ等に関して
も、その放電励起封入型ＣＯ２レーザ用の触媒として同
様の効果が期待できる。

この種の触媒を放電励起封入型ＣＯ２レーザに内蔵させ
れば、より長い有用寿命を有するレーザが得られること
が期待できる。

その封入ガスは一般の放電励起Ｃ０２レーザに用いられ
るＣＯ２，Ｎ２及びＨｅの混合ガスだけを用いても、こ
の種の触媒の酸化触媒能を十分に発揮できるが、Ｘｅを
少量添加することによりさらにＣＯ□の解離が抑制され
、より有用寿命は延ばされ得る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例における封入型炭酸ガスレーザ管
を示す簡略側面図である。 １・・・・・・冷却部、２・・・・・・放電部、３・・
・・・・アノード、４・・・・・・カソード、５・・・
・・・ガス封入、排出口、６・・・・・・真空弁、７・
・・・・・触媒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 封入型炭酸ガスレーザの炭酸ガスの解離を抑制する
   酸化触媒として、酸化触媒作用を有するペロブスカイト
   形酸化物を使用したことを特徴とする封入型炭酸ガスレ
   ーザ管。