JPS6245082A - レ−ザ用陰極装置 - Google Patents

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】 〔利用分野） 本発明は一役にガス放電装置に関するものになシ、特に
リングレーザ角度センサに関すると共に、特にこのよう
なセンサに組込まれるブロック及び陰極構造に関するも
のである。

リングレーザ角度センサは周知の通シであυ特に、本出
願人が譲受人になっている、キルバトリック氏による米
国特許３　、３７３　、６５０号とボドゴルスキ氏によ
る米国特許３　、３９０　、６０６号の明細書に説明さ
れている。これら特許の内容は本発明にも関係がある。

〔発明の背景〕

リングレーザ角度センサは、熱的、機械的に十分安定し
ている材料のブロックを使用しており、複数の三角形ま
たは矩形またはそれに近い形の相互接続型ガス容器トン
ネルを有している。ブロック内の一対のトンネルの各結
合点には鏡が設けられる。鏡と相互に結合したトンネル
構成は光学的な閉ループ通路を構成している。ぜらに、
少くとも１つの陽極と１つの陰極はブロック上に取シ付
けられ且つガスと連通している。鏡、陽極、そして陰極
の各要素はブロックに固定されており、密封技術の１つ
によってガスが密封されている。ブロックは通常へリワ
ムとネオンを混合したレーザガスで満たされている。陽
極と陰極との間に十分大きい電圧差が加えられると放電
してブロック内に一対の逆方向賦播レーザビームが発生
する。

前記のタイプのリングレーザ角度センサは長鍔命性が必
要である。リングレーザ角度センサの寿命は（１）ブロ
ック内に具備された要素間の密着度と（１：）陰極の寿
命とに大きく影＃される。本発明はレーザの寿命を高め
るような陰極装置である。

従来の陰極は、薄い酸化膜をコーティングしたアルミニ
ウムのハウジングを有する。製作工程において、酸化膜
はアルミニウム製陰極を酸素プラズマにざらすことによ
って簡単につくられるが、このアルミニウム製陰極はガ
ス放電装置回路内の陰極に接続している。薄い酸化膜は
酸素の圧力とプラズマの加熱効果によって形成される。

他の陰極装置はアビング他による米国特許４，００７．
４３１号に説明でれている陽極処理によって作成された
酸化膜を有するアルミニウムの中空シリンダを有する。

陰極がガスを密封する形でブロックに設置でれることが
重要であることがわかる。通常、石英、サーピット（Ｃ
ｅｒｖｉｔ）　、ゼロジュア（Ｚｅｒｏｄｕｒ）　　な
どのレーザブロックを用いる場合、アルミニウム製陰極
は従来周矧のインジウム（はんだジシールによってブロ
ック間のガス密封を行っている。先行技術における陰極
装置と搭載技術との問題点は、アルミニウムとレーザブ
ロックの熱膨張係数によってガス密封度が悪くなυレー
ザの故障を引き起こすことである。このことは）゛ロッ
ク自体がアルミニウムに比べて非常に小でぃ熱膨張係数
を有することによる。

陰極とブロック間の熱膨張差と両者の移動を規制し、こ
れによってガス密封性を破壊する可能性を減少するため
に、インパール製拘束リングをアルミニウム製陰極の周
囲に嵌合し、不活性溶接またはエポキシ接着式せる。し
がしインパール製拘束リングはアルミニウムのブロック
に対する熱膨張を押えても、まだ、レーザ装置の寿命に
悪影響を与える熱から発生する移動は除去できない。

（発明の概要〕 本発明の目的は、陰極とブロックの熱膨張係数の良好な
整合がとれた陰極装置を供給することである。本発明に
おいては、陰極がニッケル−鉄合金のインパール＋　Ｉ
ｎｖａｒ、；ｌで作られている。インパール夷陰極はキ
ャビティを有していて、このキャビティは外側の取υ付
け表面の一部を形成している開口部から伸びている内部
表面をつくっている。

インパールのキャビティ表面はアルミニウムやベリリク
ムのようなスパッタリングの小嘔い導電性の物質でコー
ティングされている。

〔発明の実施例〕

第１図は、通常石英、サービット（Ｃｅｒｖｉｔ）、ゼ
ロジュア（Ｚｅｒｏｄｕｒ）　　、セラミックなどのブ
ロック１１を有するガスを満たしたリングレーザ角度セ
ンサ１０を図示している。３本の内部接続トンネル１３
，１５．１７　はブロック１１の中を互いに空洞の三角
形をつくる角度で通っている。鏡１９゜２１．２２はそ
れぞれトンネル１３．１５．１７と又差した個所のブロ
ック１１上に設けである。各鏡は１つのトンネルからの
光を次のトンネルへと反射させ、これにより閉ループの
光路を形成する。

一対の陽極２７と２９はブロック１１上に設置され、そ
れぞれ内部接続キャビティ２３と２５を介してレーザト
ンネル１３と１７と連通している。

プラズマ用レーザガスはトンネル１３，１５．１７内に
封入でれる。ガスは封入チューブとして利用される陽極
の１つと封止口として機能する陽極を使用してブロック
のキャビティへ注入でれる。

陰極４０はブロック１１に設けられておム内部接続通路
２Ｔと出口３５を介して光学的閉ループキャビティに連
通している。陽極４ｏは、陽極２７．２９に対して、ま
たトンネル１３．１５．１７に対して対称関係になるよ
うに配置されている。

一対の陽極と陰極との対称的な配置は、周知の角速度セ
ンサの機能に悪影響を及ぼすガス流を小さくする意図で
設計されている。

陰極と陽極との間に十分に大きい電位差を保って動作嘔
せると、第１の放電電流は陰極４０から鏡１９に向かう
チューブ１５へと流れ、賂らにチューブ１３を通って陽
極２７へと流れる。第２の放電電流は陰＃Ａ４０から鏡
２１へ向かうチューブ１５へと流れ、ざらにチューブ１
７を介して陽極２９へと流れる。これら２つの放′ｒＪ
Ｌ電流の量は通常制御される。放１！電流はレーザガス
をイオン化し、それによって周知の方法で閉ループの光
学キャビティ内に一対の逆方向伝播し〜ザビームが得ら
れる。

前述したように、ブロック１１は代表的なものとしては
オーワエンス（Ｏｗｅｎｓ）社（米国イリノイ州法人）
によって作られるサーピット（Ｃｅｒｖｉｔ）のような
熱膨張が極小さい物質によって作成式れる。

第１図と第２図に示すように、陰極４０はニッケル３６
チ、鉄６４％の合金であるインパール製でドーム型の外
側ハウジング４２を有する。ハウジング４２は、取付け
表面４４を形成するだめの環状７ランジ４３を有する。

陰極４０は取付け表面４４から内部へ広がるキャビティ
４５を有スル。

再び第１図において、外側７ランジ表面４４はインジウ
ムはんだシール４８の便用によってブロック１１に取付
けられている。インジウムシールは陰極４０とブロック
１１の間を密閉しガスを密封する。

インパール製の陰極４０はまた、熱膨張が極小式い物質
でめυ、ブロック１１をつくっている石英のような熱膨
張が極小式い物質によく適合する。

陰極キャビティをつくっているハウジングの内壁はまた
、スパッタリングの挙式い導電性物＊４９でコーティン
グでれている。導電性物質はスパッタリングの小さい物
質を選んで、ガス放電装置内での正イオンによる陰極物
質のスパッタリングをできるだけ避ける。スパッタリン
グを十分に小短くする２つの導電性物質はアルミニウム
酸化物とベリリウム酸化物である。

本発明の以上の実施例で、良く適合した陰極−ブロック
構成が得られる。本発明の実施によって、極小さい熱膨
張係数を有する物質でつくられたレーザにおける長寿命
レーザ動作が実現する。

他の例としては、リングレーザブロックにまたＢＫ−７
ガラスのようなガラスを使用する。この場合は、インパ
ールにッケル３６％　−鉄６４％　）はＢＫ−７ガラス
に適合した熱膨張特性は持たない。

しかし、ニッケル２９チ、鉄５３チ、コバルト１７ｔｓ
の合金であるコバールで作られた陰極は、ＢＫ−７タイ
プのブロックに十分適合した熱膨張係数を有する。

ここに詳しく説明した一定の実施例以外にも、１−％許
請求の範囲」Ｋ記載した本発明の範囲から逸脱しない必
然的な修正例がめることは当業者たちには明らかであろ
う。特に、三角形のリングレーザについて詳細に説明し
た。しかしながら、本発明は、リングレーザ角度センサ
の一部としてガス放電装置とレーザのいかなるものにつ
いても適合する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の陰極を有するリングレーザ角度セン
サの横断面図、第２図は、本発明の陰極とブロックの側
面図である。 １ａ・・・・リングレーザ角度センサ、１１・・・・ブ
ロック、１３．１５．１７・・・・相互接続トンネル、
１９，２１．２２・・・・鏡、２７．２９・・・・陽極
、４０・・・・陰極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質的にニッケル−鉄合金から成り、外側取付け
   表面とこの外側取付け表面から続くキャビティを形成す
   る内面とを有するハウジングと；前記内面をコーティン
   グしているスパッタが小さく導電性の物質；とを有する
   ことを特徴とするガス放電装置用陰極。
2. （２）熱的また機械的に実質的に安定していて閉路ルー
   プの光路キャビティを形成している複数の相互接続した
   ガスを収容したトンネルを有するブロックと；前記ブロ
   ックに設置され前記のガスと連通している少くとも１つ
   の陽極と；前記ブロックに設置され前記のガスと連通し
   ている少くとも１つの陽極と；前記ブロックに設置され
   前記のガスと連通している陰極とから構成され、該陰極
   は実質的にニッケル−鉄の合金から成るハウジングを有
   し、該ハウジングは外方取り付け面とこの面から延長す
   るキャビティを形成する内面とを有し、このキャビティ
   の内面は低スパッタリング導電性物質の被膜を有するこ
   とを特徴とするリングレーザ角度センサ。