JPH03248584A

JPH03248584A - ガスレーザ発振装置

Info

Publication number: JPH03248584A
Application number: JP4439790A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sumino; 努角野; Koji Kakizaki; 弘司柿崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-27
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1991-11-06
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JP2728761B2

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Ｘ線予備電離方式のガスレーザ発振装置に関す
る。

（従来の技術）一般に、ＴＥＡＣＯ，、レーザやエキシマレーザなどの
横励起形のガスレーザ発振装置では、Ｃ０２ガスやハロ
ゲンガスなどのガスレーザ媒質が封入された放電空間に
陽極と陰極とからなる主放電電極を設け、この主放電電
極で発生する放電エネルギによって上記ガスレーザ媒質
を励起するとともに、上記主放電電極が放電を開始する
前に上記主放電空間を予備電離手段で予備電離し、主放
電が発生しやすいようにしている。上記予備電離手段と
しては、主放電電極の周囲に複数のピン電極対を設け、
これらピン電極対のアーク放電によって発生する紫外線
で主放電空間を予備電離する方式が用いられているが、
上記アーク放電時に生成される不純物によって主放電が
不安定となるほか、ガスレーザ媒質の劣化が遠くのガス
寿命も短くなる問題があった。このような問題点を生じ
ないものとして、たとえば特開昭６３−１９９４７５号
公報に開示されているＸ線予備電離力によるガスレーザ
発振装置が知られている。この装置は第５図と第６図と
に示すように、ガスレーザ媒質を所定の圧力で封入し、
Ｘ線透過部（１）をほぼ全長に渡って外側部に形成した
レーザ管（２）と、このレーザ管（２）の内部には主放
電電極となり、しザ管（２）の軸線方向を長手方向とし
て相対向して設けられている陰極（３）および陽極（４
）と、レーザ管（２）の外部になり、Ｘ線透過部（１）
を間にして陰極（３）に対峙して複数個（この実施例で
は４個）設けられたＸ線管（５）とを備えている。Ｘ線
管（５）は密封されたガラス管（６）内にターゲラ）　
（７）　（陽極）とフィラメント（８）（陰極）とを設
けた構成になっている。Ｘ線管（５）において、フィラ
メント（８）が加熱されることによって生じる電子がタ
ーゲット（７）に衝突し、この衝突で発生したＸ線がＸ
線透過部（１）からレーザ管（２）内に入射し、陰極（
３）を抜けて主放電空間（９）を予備電離する。なお、
（１０ａＬ　（ＩＯｂ）はレーザ光透過用の窓である。

（発明が解決しようとする課題）Ｘ線管（５）は高電圧電源を使用し、また、発熱という
問題があって高繰り返し化が難しい。また、発生するＸ
線はターゲット（７）で衝突した時点で３６０度全ての
方向から出ているので、図示のようにターゲット（７）
に傾斜面をつけて一方向に導かせるようにしても、陰極
（３）以外の方向に進行していた。そのため、予備電離
を十分にさせるＸ線をレーザ管（２）内に導くために、
一部が無駄となることを考慮してＸ線を発生していた。

本発明はこのような問題に対処するためになされたもの
で、Ｘ線を効率よく使用することのできるガスレーザ発
振装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段と作用）横断面がドーナッツ状のレーザ管と、このレーザ管内に
円周方向に沿って設けられた複数対の主放電電極と、上
記レーザ管の上記ドーナッツ状の芯部に当たる中空部分
に設けられたＸ線管と、上記各主放電電極対にそれぞれ
設けられた光共振器とを備えたもので、放射状に出射さ
れるＸ線でレーザ管における主放電空間が予備電離され
る。

（実施例）以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。

第１図は４対の主放電電極を等角度に設けた本発明の一
実施例である。すなわち、横断面がドーナッツ状の金属
管からなるレーザ管（２０）を有し、このレーザ管（２
０）の内部にいわゆるチャン形等の板状電極である陰極
（２１ａ）乃至（２１ｄ）および同じく陽極（２２ａ）
乃至（２２ｄ）を所定間隔で配置した４対の主放電電極
対が等角度に設けられている。陽極（２２ａ）乃至（２
２ｄ）はレーザ管（２０）の内側に配されてそれぞれ接
地され、陰極（２１ａ）乃至（２１ｄ）は陽極（２２ａ
）乃至（２２ｄ）に対向して配され、それぞれ放電回路
（２３ａ）乃至（２３ｄ）に接続されている。これら放
電回路（２３ａ）乃至（２３ｄ）は上記４対の主放電電
極の放電タイミングを制御する制御部（２４）に接続さ
れている。この制御部（２４）には上記放電回路（２３
ａ）乃至（２３ｄ）に対応して４個の独立した遅延回路
（２４ａ）乃至（２４ｂ）が備えられている。また、レ
ーザ管（２０）には封入されたエキシマ媒質ガス等のガ
スレーザ媒質を冷却して循環させるために熱交換器（２
５）、および送風機（２６）が設けられている。

一方、レーザ管（２０）の外部で上記ドーナッツの芯部
に当たる中空部分（２７）にはＸ線管（３０）が挿通さ
れている。このＸ線管（３０）は第２図に示すように、
−本の真空チューブ（３１）内に所定間隔で５個の円盤
状のターゲット（３２）　（アノード）配し、これらタ
ーゲット（３２）間にフィラメント（３３）（カソード
）を配し、両端のターゲット（３２）間を上記主放電電
極の長手方向の長さに対応させて作られている。したが
って、Ｘ線管（３１）の長さ、ターゲット（３２）、フ
ィラメント（３３）の数は上記主放電電極の寸法に応じ
て決められる。なお、フィラメント（３３）はそれぞれ
抵抗（３４）を介して低電圧源（３５）に接続し、ター
ゲット（３２）は高電圧駆動回路（３６）に接続してい
る。この高電圧駆動回路（３６）は制御部（２４）から
の信号で駆動するようになっている。

次に、上記構成の作用について説明する。第３図はレー
ザ光の波長に対する長パルス化時のタイムチャートで、
時刻１０において制御部（２４）からの最初のパルスが
Ｘ線管（３０）を駆動する高電圧駆動回路（３６）に送
られ、この回路において同図（ａ）で示すように最初の
トリガパルス（ｐＯ）が発せられ、Ｘ線が発生する。上
記トリガパルス（ｐＯ）はＴ秒後となる時刻ｔ２で発せ
られ、以後Ｔ秒を１サイクルとして駆動する。制御回路
（２４）において、遅延回路（２４ａ）を介し、時刻１
０より遅れてはいるがほぼ同時刻の時刻ｔ１にパルス（
ｐｌ）を放電回路（２３ａ）に送出する。次に遅延回路
部（２４ｂ）を介し、レーザ光のパルス幅より若干狭い
時間に設定された時間Δｔ　（Δｔ＜Ｔ）だけ後れた時
刻ｔ１＋Δｔにパルス（ｐ２）を放電回路（２３ｂ）に
送出する。続いて遅延回路（２４ｃ）を介しｔ１＋２Δ
ｔの時刻にパルス（ｐ３）を放電回路（２３ｃ）に送出
し、さらに遅延回路（２４ｄ）を介し、時刻ｔ１＋３Δ
ｔにパルス（ｐ４）を放電回路（２３ｄ）に送出する。

このように時刻ｔｌから時刻ｔ１＋３Δｔの極めて短い
間で４つのレーザパルス（Ｌｌ）〜（Ｌ４）が同図（ｆ
）で示すように同時的に出るが、これらは反射ミラーを
使って合成してみると同図（ｇ）で示すようにパルス幅
のやや長い一つのレーザパルス（Ｌ５）とすることがで
きる。発生したＸ線はターゲット（３２）を中心にして
３６０度の方向に進行し、陰極（２１ａ）乃至（２１ｄ
）と陽極（２２ａ）乃至（２２ｄ）との間の各主放電空
間が予備電離される。上記発生したＸ線のパルス幅は印
加電圧のパルス幅が１〜２マイクロ秒に設定すると、上
記繰返し周期Ｔの間の４対の主放電電極間の主放電が終
了するまでは、主放電空間を十分に予備電離することが
できる。なお、上記レーザ発振において、主放電時に発
生する放電生成物が主放電を阻害するので、放電生成物
が後の方の主放電空間に滞留しない工夫として、ガスレ
ーザ媒質を各主放電電極対の放電点弧回りの方向と逆方
向に流す方が好ましい。

第４図は高繰返し化時のタイムチャートである。

繰返し周期Ｔを主放電電極対の数４で徐した時間を遅延
時間δｔに設定したものである。上記第３図に示した場
合では遅延時間Δｔが極めて短い時間であるので、１回
のＸ線予備電離で４対の主放電電極での４回の主放電を
点弧させることが可能であったが、このタイムチャート
の場合は遅延時間δｔが長いため、第４図（ａ）に示す
ように主放電電極対毎にＸ線予備電離が必要となる。し
たがって、出力されるレーザ光は第４図（ｆ’）で示す
ように繰返し周期はδｔ１すなわちＴ／４となり、パル
ス幅は上記レーザパルス幅の１／４となるが、平均レー
ザ出力で比較した場合、第３図の場合と同じである。

なお、上記実施例では４対の主放電電極対の場合を示し
たが、これに限定されることなく２対以上であればよい
。また、ガスレーザ媒質をレーザ管の軸線回りに循環さ
せるように構成したが、上記軸線方向に流すようにして
も支障ない。

［発明の効果］Ｘ線管からのＸ線がＸ線管の周囲３６０度方向に進行す
ることに着目し、Ｘ線管の周囲に複数対の主放電電極を
配置したので、複数の空間からレーザ発振が行え、長パ
ルス化、高繰返し化を達成することができた。また、複
数対の主放電電極を循環流路に配しているので、ガス流
速は例えば主放電電極が４対の場合であれば１／４でよ
く、循環装置の小形化が計れる。さらに、従来のように
Ｘ線が一方向のみで予備電離したのと異なり、多方向で
予備電離するのでＸ線の利用効率が著しく向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図におけるＸ線管の構成図、第３図は本発明におけるタ
イムチャート図、第４図は本発明における他のタイムチ
ャート図、第５図は従来例を示す横断面図、第６図は同
じく縦断面図である。（２０）・・・レーザ管（２１ａ）乃至（２１ｄ）　　−−−陰極（２２ａ）乃
至（２２ｄ）　　’　”　”陽極（２４）・・・制御部（２７）・・・Ｘ線管

Claims

【特許請求の範囲】

横断面がドーナッツ状のレーザ管と、このレーザ管内に
円周方向に沿って設けられた複数対の主放電電極と、上
記レーザ管の上記ドーナッツ状の芯部に当たる中空部分
に設けられたＸ線管と、上記各主放電電極対にそれぞれ
設けられた光共振器とを備えたことを特徴とするガスレ
ーザ発振装置。