JPH04275474A

JPH04275474A - ガスレーザ発振装置

Info

Publication number: JPH04275474A
Application number: JP3710991A
Authority: JP
Inventors: Koji Kakizaki; 弘司柿崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1992-10-01
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JP2980707B2

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］

【０００１】

【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。

【０００２】

【従来の技術】ＴＥＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｒｙ　　
Ｅｘｃｉｔｅｄ　　Ａｔｏｍｏｓｐｈｒｉｃｐｒｅｓｓ
ｕｒｅ）ＣＯ２　レーザ発振装置や、エキシマレーザ発
振装置といったいわゆる横励起方式の発振装置では、ガ
スレーザ媒質を励起するための主放電を安定に点弧させ
るために、主放電に先立って主放電空間を予備電離する
予備電離手段が備えられている。この予備電離手段には
誘電体を介してコロナ放電を発生させる方式、複数のピ
ン電極間でアーク放電させて紫外線を発生させる方式、
Ｘ線を発生させる方式が知られている。これらの方式の
うち、前二者は構造的には簡単であるが、ガスレーザ媒
質の流れを阻害したり、また、予備電離のための放電が
ガスレーザ媒質に直接作用して不純物の生成を促進し、
ガスレーザ媒質の劣化を早めてしまう問題がある。一方
、Ｘ線による予備電離の方式は取扱い上の規制は受ける
が、ガスレーザ媒質中で放電すると異なり、ガスレーザ
媒質の存在する空間外でＸ線を発生しているので、ガス
レーザ媒質の流れを阻害したり、あるいは放電によるガ
スレーザ媒質の劣化といった問題からは解消される利点
を有している。図５は特開昭６３−１９９４７５号に開
示された反射型のＸ線装置を用いた例で、レーザ管（１
）　の外部に熱陰極封じ切り形のＸ線管（２）　を配置
した構成になっている。レ−ザ管（１）　の内部には主
放電電極となる陽極（３）　、陰極（４）が所定の放電
空間を形成して設けられている。Ｘ線管（２）　はレ−
ザ管（１）　の管壁を間にして陰極（３）　の近接して
いる。陰極（４）　には凹部（５）　が形成され、Ｘ線
管（２）　で発生したＸ線が通過し易いように陽極（３
）　に対向した部分が薄肉に形成され、Ｘ線が透過する
ための透過窓（６）　になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線は金属を透過する
際、線量が減衰するとともに予備電離に有効な軟Ｘ線成
分が失われてしまう。したがって、電極の裏側の肉部を
くりぬいて薄くしたり、あるいは板状にするなど電極の
損傷が激しい高繰り返し動作には不適当な形状にせざる
を得なかった。また、Ｘ線は広い範囲で発生するにも拘
らず予備電離に供される範囲が狭く利用効率の点でも問
題があった。本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、高繰返し動作によるレ−ザ発振が可能なＸ線予
備電離方式のガスレ−ザ発振装置を提供することを目的
とする。［発明の構成］

【０００４】

【課題を解決するための手段】ループ状の通路を有しこ
の通路にガスレーザ媒質を封入した気密容器と、上記ガ
スレーザ媒質を所定の流速で循環させる送風手段と、所
定の発振繰返し数でパルス放電させる放電駆動回路に接
続し上記循環中のガスレーザ媒質が流れる主放電空間を
形成して上記通路に設けられた主放電電極と、上記主放
電空間を予備電離するＸ線発生装置と、このＸ線発生装
置の発生タイミングを制御するタイミング手段と、上記
主放電空間で発生したレーザ光を光共振する共振ミラー
とを備えたガスレーザ発振装置において、上記Ｘ線発生
装置は上記放電空間外になり上記所定の繰返し放電の開
始前に主放電可能な予備電離媒体を上記主放電空間に流
入可能な予備電離位置に設けられ、上記タイミング手段
は上記主放電可能な予備電離媒体が上記主放電空間に上
記主放電開始前に位置するタイミングでＸ線を発生させ
ることを特徴とする。

【０００５】

【作用】主放電空間に流れ込む直前のガスレーザ媒質が
予備電離され、その予備電離されたガスレーザ媒質が循
環の流れにのり、主放電空間で主放電が点弧する作用が
繰り返される。

【０００６】

【実施例】以下、実施例を示す図面に基づいて説明する
。図１は本発明の一実施例で、軸心方向に細長く、また
、ドーナッツ形状と同様内側が中空部（１０）になる二
重管構造の気密容器（１１）を有し、横断面においてル
ープ状になる通路（１２）には中空部（１０）を間にし
て支持板（１３）に支持され、図示せぬ放電駆動回路に
よって所定の繰返し数で主放電となるパルス放電する一
対の主放電電極（１４）、（１５）と気密容器（１１）
に封入されたガスレーザ媒質を通路（１２）内で循環す
る送風機（１６）とが対峙した状態に設けられ、また、
主放電電極（１４），（１５）　と送風機（１６）との
間にはそれぞれ熱交換器（１７ａ），（１７ｂ）　が設
けられている。主放電電極（１４）．（１５）　間にな
る主放電空間（１８）に対してガスレーザ媒質の流入側
で主放電空間（１８）近傍の空間に破線の矢印で示すＸ
線（１９）を放射するＸ線発生装置（２０）が気密容器
（１１）の中空部（１０）側外側部に気密に取り付けら
れている。Ｘ線発生装置（２０）はタイミング手段（２
０ａ）　に接続され、このタイミング手段（２０ａ）　
は主放電可能な予備電離媒体が上記主放電空間（１８）
に上記主放電直前に位置するタイミングでＸ線を発生さ
せるようになっている。また、上記Ｘ線発生手段（２０
）はいわゆる反射形で図２に示すように、電子ビ−ムを
発生する熱陰極（２１）と、これに対向し上記電子ビ−
ムによってＸ線を発生する陽極（２２）を備えている。Ｘ線の透過窓（２３）は気密容器　（１１）　の一部を
切抜きその部分にＸ線の減衰が極めて少ないベリリュウ
ム（Ｂｅ）の板材を取付けることによって形成されてい
る。なお、（２５）および（２６）はガスレーザ媒質の
主放電空間（１８）近傍における流れを円滑にするため
のガイド体である。

【０００７】次に上記構成の作用を模式図である図３（
ａ）　乃至（ｃ）を参照して具体的に説明する。すなわ
ち、繰返し数２ｋＨｚ（放電間隔時間０．５ｍｓ）、ガ
スレーザ媒質の流速（３０）を４０ｍ／ｓ、放電幅（３
１）を１ｃｍ（ただし、主放電電極幅３ｃｍ）　とする
と、放電後、放電領域外に完了放電領域分がどの位の距
離押し出されたかを放電幅の倍数で示す値であるＣＲ（
ｃｒｅａｒｉｎｇ　　ｒａｔｉｏ、ガス流速／（繰返し
数・放電幅））値は２となる。また、予備電離幅（３２
）が３ｃｍの場合、Ｘ線発生装置（２０）は主放電電極
（１４），（１５）　に隣接され、まず同図（ａ）　に
示すように予備電離用のＸ線（１９）を発生する。発生
されたＸ線（１９）で予備電離されたガスレーザ媒質（
３３）の一部は次の主放電点弧時（　０．５ｍｓ後）に
は同図（ｂ）　に示すように主放電空間（１８）に移動
している。この時点ではＸ線の発生は停止している。上
記点弧後の次の点弧時（１ｍｓ　後）も、同図（ｃ）　
に示すように上記予備電離されたガスレーザ媒質（３３
）が主放電空間（１８）に存在し、既に主放電が終わっ
たガスレーザ媒質（３４）は主放電空間（１８）から上
記放電幅二つ分（ＣＲ＝２）先に離されている。この時点でＸ線が発生され、予備電離が行われる。以上
の説明から明らかなように、上記の放電動作ではＸ線の
繰返しは主放電動作の繰返し数の１／２となり、この場
合１ｋＨとなる。なお、上記１ｍｓ　後の初期電子の存
在であるが、一般に負イオン数は半分になるのに数百μ
ｓ　かかるといわれているので、軟Ｘ線で強力かつ均一
に電離した本方式の場合には、負イオンの電子分離によ
る初期電子は主放電が点弧するのに十分供給される。し
かしながら、レーザ発振の放電動作が１ｋＨｚの場合に
Ｘ線発生装置（２０）の繰返し数を１／２の５００Ｈｚ
にすると２ｍｓ後のガスレーザ媒質を用いることになり
、負イオンの残留量が少なく初期電子不足となるので、
放電を安定にするためには１ｋＨｚの繰返し数が必要で
ある。なお、上記実施例はＣＲ＝２の場合であるが、Ｃ
Ｒ＝３の場合には図４に示すように、主放電電極（１４
），（１５）　から１ｃｍ離れたところに予備電離幅が
４ｃｍのＸ線発生装置（２０）を配置する。この場合、
仮にＸ線発生装置（２０）の繰返し数が２ｋＨｚまで可
能ならば、４ｋＨｚのガスレーザ発振動作が可能となる
。

【０００８】

【発明の効果】以上により次のような効果を奏する。（イ）Ｘ線発生装置を、発生したＸ線が主放電電極を透
過しない位置に設けたので、Ｘ線量の減衰や軟Ｘ線成分
の減少が大幅に低減できた。（ロ）また、上記（イ）項から幅広い領域にＸ線を照射
しているので、Ｘ線の利用効率が向上した。（ハ）主放電電極にＸ線を通すために、薄くしたり、あ
るいは肉部を削るなどの工夫が不要となり、主放電電極
の耐久性の低下の問題が解消した。（ニ）Ｘ線発生装置の繰返し数の倍以上の繰返し数で主
放電を発生させることが可能であるので、レーザ発振の
高繰返し化に対応することができるようになった。また
、Ｘ線発生装置への入力も大幅に低下できるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１の一部拡大図である。

【図３】予備電離と主放電の動作を示す動作図である。

【図４】予備電離と主放電の他の動作を示す動作図であ
る。

【図５】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

（１１）…気密容器、（１４），（１５）　…主放電電
極、（２０）…Ｘ線発生装置、（２０ａ）　…タイミン
グ手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ループ状の通路を有しこの通路にガス
レーザ媒質を封入した気密容器と、上記ガスレーザ媒質
を所定の流速で循環させる送風手段と、所定の発振繰返
し数でパルス放電させる放電駆動回路に接続し上記循環
中のガスレーザ媒質が流れる主放電空間を形成して上記
通路に設けられた主放電電極と、上記主放電空間を予備
電離するＸ線発生装置と、このＸ線発生装置の発生タイ
ミングを制御するタイミング手段と、上記主放電空間で
発生したレーザ光を光共振する共振ミラーとを備えたガ
スレーザ発振装置において、上記Ｘ線発生装置は上記放
電空間外になり上記所定の繰返し放電の開始前に主放電
可能な予備電離媒体を上記主放電空間に流入可能な予備
電離位置に設けられ、上記タイミング手段は上記主放電
可能な予備電離媒体が上記主放電空間に上記主放電開始
前に位置するタイミングでＸ線を発生させることを特徴
とするガスレーザ発振装置。