JPS63252489A

JPS63252489A - 金属蒸気レ−ザ装置

Info

Publication number: JPS63252489A
Application number: JP8566187A
Authority: JP
Inventors: Nobutada Aoki; 延忠青木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-09
Filing date: 1987-04-09
Publication date: 1988-10-19
Anticipated expiration: 2011-09-25
Also published as: JP2538590B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は金属蒸気をレーザ媒質とする金属蒸気レーザ装
置に係り、特に、レーザ発振管の断熱材を改良した金属
蒸気レーザ装置に関する。

（従来の技術）一般に、金属蒸気をレーザ媒質とする金属蒸気レーザ装
置は発振波長が５１０ｍ＋と５７８ｍ５の２波長を有し
、高出力、ｎ効率のレーザ装置として、例えばウランの
同位体分離装置等に応用されている。

従来、この種の金属蒸気レーザ装置は第２図に示すよう
に構成され、レーザ発振管１は真空排気される真空外管
２内に放電管３を同軸状に収容している。

放電管３内には銅粒４が内蔵され、放電管３の左右両端
部には陽＄４５と陰極６とが対向して配設され、各電極
５，６には駆動型ｌ１１７が接続されでおり、両電極５
．６間で放電させることにより放電管３内で銅粒４を加
熱蒸発せしめて銅蒸気を発生させるようになっている。

各電極５．６の後方に位置する真空外管２の各端部には
、ブリュースタ窓８，９がそれぞれ配設され、これらブ
リュースタ窓８，９に対向してレーザ共振器ミラー１０
．１１が真空外管２の外部にてそれぞれ配置されている
。

また、真空外管２の左右端部にはバッファガス供給装置
１２と、真空排気ポンプ１３とがそれぞれ接続され、真
空外管２の一端部より放電管３内へ例えばヘリウム（Ｈ
ｅ　）やネオン（Ｎｅ＞等のバッファガスが供給される
一方、真空外管２の他端部より真空外管２および放電管
３の内部を真空排気するようになっている。

放電管３の外周面と真空外管２の内周面とで画成される
真空断熱室１４には熱遮蔽板１５が収容され、しかも、
真空排気ポンプ１６により真空排気され、放電管３から
の熱を熱遮蔽板１５と真空断熱室１４により断熱するよ
うになっている。

なお、第２図中符号１７は真空断熱室１４を気密に仕切
るベローズであり、１８は絶縁体である。

そして、このように構成された金属蒸気レーザ装置の駆
動電源７より電圧が数ＫＶ〜十数Ｋ　Ｖで、繰り返し周
波数が数ＫＨｚ〜十数ＫＨ２のパルス電圧がレーザ発振
管１の陽極５と電極６とに加えられると、雨雪１ｆ！５
．６間でパルス放電が発生し、この放電プラズマの熱に
より放電管３内の銅粒４が加熱蒸気化される。

この銅蒸気は放電管３内に例えば１０１４〜１０１６ｎ
／ｃｉの密度で一様に分布し、放電プラズマの電子によ
り励起され、励起光を発光させる。

励起光はレーザ共振器ミラー８．９間で共振増幅されて
からレーザ光として出力される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の金属蒸気レーザ装置で
は両Ｎ極５，６の放電時に真空断熱室１４が昇温して熱
遮蔽板１５の表面よりアウトガスが放出されて真空度が
低下し、また、熱遮蔽板１５の材質が高融点金属（モリ
ブデン、タンタル等）よりなるために、この熱遮蔽板１
５に放電が飛んで異常放電が発生し、放電管内の放電が
拡散して、レーザ光出力と効率が低下するという問題が
ある。

また、金属蒸気レーザ装置のレーザ光発振運転中は熱遮
蔽板１５の内側が例えば１４００〜１５００℃程度に加
熱される一方、レーザ光発振運転中でないときには熱遮
蔽板１５が室温にまで低下するので、このようなヒート
サイクルと高温運転との繰り返しにより熱遮蔽板１５に
割れ等を生じ、断熱性能を著しく劣化させ、レーザ発振
管１の寿命を短かくするという問題もある。

そこで本発明の目的は、レーザ光出力および効率の向上
を図ることができる金属蒸気レーザ装置を提供すること
にある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、セラミックファイバ製断熱材の優れた断熱特
性と電気特性とに着目しでなされたものであり、金属蒸
気源を内蔵する放電管を、真空排気される真空外管内に
収容するレーザ発振管を有する金属蒸気レーザ装置にお
いて、上記放１！管の外周をセラミックファイバ製の断
熱材により被覆すると共に、この断熱材の設置空間を真
空ｖ１気し、この断熱材の密度を内周部で高くする一方
、外周部で低くしたことを特徴とする。

（作用）金属蒸気レーザ装置のレーザ光出力運転時にｔ４温昇渇
する放電管はセラミックファイバ製断熱材により断熱さ
れる。

この断熱材の内周部は高密度で断熱材中の気泡が少ない
ために、断熱効果が若干低下するが、断熱材の気泡中に
含まれるバッフ７ガスが少ないので、このバッファガス
が電離されて放電パスを形成して異常ｆｉｍが発生する
のを防止することができる。

したがって、放電管内の放電の拡散を防止して放電管内
に放電エネルギを集中させることができるので、レーザ
光出力および効率の向上を図ることができる。

また、断熱材の外周部の密度が内周部のものよりも低い
ので、断熱効果が高く、放電管の熱を断熱することがで
きる。

〈実施例）以下、本発明の一実施例を第１図（Ａ）。

（Ｂ）に基づいて説明する。なお、第１図（Ａ）。

（Ｂ）中、第２図と共通する部分には同一符号を付して
いる。

第１図（Ａ）は本発明の一実施例の全体構成図であり、
図において、放電管３の外周面にはセラミックファイバ
製の断熱材２１がほぼ全長に亘って被覆されている。

断熱材２１は第１図（Ｂ）に示すように放電管３の外周
面を直接被覆する内層（内周部）２１Ａと、この内層２
１Ａの外周部をほぼ全長に亘って被覆する外層（外周部
）２１Ｂとの２層構造よりなり、内層２１Ａの断熱材密
度は例えば０．６〜０．７！７／ｃｃであり、外１ｉ１
２１Ｂの断熱材密度０゜４〜０．５ｇ／ｃｃよりも高密
度になっている。

このように断熱材２１の密度を高くするのは断熱材２１
での異常放電の発生を防止するためである。

すなわち、断熱材２１の断熱効果は断熱材密度を高める
と、その分、断熱材中の気泡が減少して　′低下するの
であるが、気泡中にはバッファガス供給装置１２から真
空外管２および放電管３供給されたバッフ７ガスが包含
され、しかも、このバッファガスが放電管３の１１ｉ電
時に電Ｉｌｌされて異常放電を発生させる原因となるの
で、断熱材密億を高くすることにより気泡数を減少させ
て、気泡中に包含されるバッフ７ガス伍を減少させて、
異常放電の発生の防止を図ったのである。

一方、断熱材２１の密度を低くするのは、断熱材中の気
泡数を増加させることにより、断熱効果を高めるためで
ある。

断熱材２１の外層２１Ｂの外周には第１図（Δ）に示す
ように例えばガラス製で円管状の保護管２２が外嵌され
、外層２１Ｂの外周面より’１Ｊｔｔｌ物が剥離するの
を防止し、割れの防止と長寿命化を図っている。

また、保護管２２の両端部は真空外管２内の両端部によ
り支持されている。

次に、本実施例の作用について述べる。

駆動電源７より所要のパルス電圧がレーザ発振管の陽極
５と陰極６とに加えられると、両電極管５．６間でパル
ス放電が発生し、この放電プラズマの熱により放電管３
が高温に加熱されると共に、その内部の銅粒４が加熱蒸
気化される。

この銅蒸気が放電プラズマによって励起されて、励起光
を発光し、励起光はレーザ共振器ミラー１０．１１によ
り共振増幅されてからレーザ光として出力される。

このようなレーザ光出力運転中には放電管３が高温に加
熱されるが、その熱は放電管３の外周を覆う断熱材２１
により断熱され、断熱材２１を収容する真空断熱室１４
は真空排気ポンプ１６により真空（Ｉ気されて断熱する
。

また、ｆＩｉ電が行なわれる放電管３に近接する断熱材
２１の内層２１Ａは断熱材密度が高く、気泡数が少ない
ので、この気泡中に包含されるバッファガス供給装置１
２からのバッファガスの包含量が減少し、このバッファ
ガスの　ｍにより内層２１Ａに異常放電が発生して放電
管３内の放電が拡散するのを防止することができ、放電
管３内に放電エネルギを集中させることができる。

このために、レーザ光出力と効率の向上を図ることがで
きる。

また、断熱材２１の外１ｔ！１２１Ｂはその内ｗ！１２
１へからの熱をさらに断熱し、この外１１２１Ｂからの
断熱材特有の剥離物の剥離は保護管２２により防止する
ことができる。

なお、上記実施例では断熱材２１を内層２１△と外層２
１Ｂとの２層構造にした場合について述べたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば３層以上でも
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、放電管の熱を断熱する断
熱材をセラミックファイバにより形成すると共に、この
断熱材の設置空間を真空排気し、この断熱材の密度を内
周部で高くする一方、外周部で低くした。

したがって、本発明によれば、断熱材の内周部での異常
放電を防止して放電管内の１１１電の拡散を防止し、放
電管内に放電エネルギを集中させることができるので、
レーザ光出力と効率の向上とを図ることができる。

しかも、断熱材内周部の熱はその外周部で断熱すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ＞は本発明に係る金属蒸気レーザ装置の一実
施例の全体構成図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の８−
　Ｂ　ｌ！所面図、第２図は従来の金属蒸気レーザ装置
の全体構成図である。１・・・レーザ発振管、２・・・真空外管、３・・・放
電管、４・・・銅粒、１４・・・真空所熱室、２１・・
・断熱材（セラミックファイバ製）、２１Ａ・・・内層
（内周部）、２１Ｂ・・・外層（外周部）、２２・・・
保ｒ！！菅。

Claims

【特許請求の範囲】１、金属蒸気源を内蔵する放電管を、真空排気される真
空外管内に収容するレーザ発振管を有する金属蒸気レー
ザ装置において、上記放電管の外周をセラミックファイ
バ製の断熱材により被覆すると共に、この断熱材の設置
空間を真空排気し、この断熱材の密度を内周部で高くす
る一方、外周部で低くしたことを特徴とする金属蒸気レ
ーザ装置。２、断熱材の密度が内周部で０．６〜０．７ｇ／ｃｃ、
外周部で０．４〜０．５ｇ／ｃｃである特許請求の範囲
第１項に記載の金属蒸気レーザ装置。