(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起酸素発生器と、該励起酸素発生器で発生した励起酸素に沃素ガスを混合する沃素ガス混合器と、沃素ガスを混合した励起酸素を導入する活性領域に配置されたレーザ発振部とを具備する化学励起沃素レーザ装置において、上記励起酸素発生器は、塩素ガスを供給される反応室と、該反応室内へ過酸化水素水とアルカリとの混合液を微細化して供給する噴霧ノズルとを備え、前記噴霧ノズルは、酸素を含まない窒素やアルゴンなどのガスを下向きに吹き込む孔と、過酸化水素水とアルカリとの混合液を偏心して吹き込む２つの孔と、噴出孔とを有する旋回噴霧ノズルであり、上記反応室において過酸化水素水とアルカリとの混合液を塩素ガスと反応させて励起酸素を発生することを特徴とする化学励起沃素レーザ装置。
【請求項２】
噴霧ノズルと反応室の壁面との間に直流電圧を印加する電圧を設け、微細化された混合液を荷電して、反応が終わった液滴を反応室の壁面に付着させてレーザ発振部への流入を防止することを特徴とする請求項１に記載の化学励起沃素レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力を使用しないで、化学的に大出力のレーザ光線を発生する化学励起沃素レーザ装置に関し、特に、励起酸素発生器における励起酸素の発生効率を向上させるように構成したものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の化学励起沃素レーザ装置は、図３に示すように、励起酸素を発生する励起酸素発生器10と、レーザ光線を発生するレーザ発振部20と、沃素を除去して排気する排気装置７とにより構成されている。
【０００３】
励起酸素発生器10は、過酸化水素水Ｈ2Ｏ2およびアルカリ（ＮａＯＨまたはＫＯＨ）を供給する供給口11と、塩素ガス供給口12と、発生した励起酸素を取り出す励起酸素取出口13とよりなる反応容器14を備え、過酸化水素水とアルカリとの混合液中に塩素ガスＣｌ2をバブリングさせることにより、気相、液相接触を行なったり、塩素ガスＣｌ2中に過酸化水素水とアルカリとの混合液の液滴を落下させて、反応式
Ｈ2Ｏ2＋２ＮａＯＨ＋Ｃｌ2→Ｏ2（1△）↑＋２ＮａＣｌ＋２Ｈ2Ｏ
の反応に基づいて励起酸素Ｏ2（1△）を発生させて共振器20へ導く。
【０００４】
レーザ発振部20は、図２中の断面図（ａ）に示すように、共振空洞21を挟んでファブリペロー共振器を構成するように設けられた複数のミラー（例えば、通常の安定共振器の場合には、全反射ミラー22および一部のレーザ光線を透過させるミラー23）と、励起酸素へ沃素を混合する沃素ガス混合器24と、沃素を蒸発させて窒素ガスなどで希釈して混合器24へ導く沃素ガス発生器25とにより構成されている。
【０００５】
このレーザ発振部20においては、励起酸素Ｏ2（1△）と沃素Ｉ2が、反応式
ｎＯ2（1△）＋Ｉ2→ｎＯ2（3Σ）＋２Ｉ（2Ｐ2/3）
Ｉ（2Ｐ2/3）＋Ｏ2（1△）→Ｉ（2Ｐ1/2）＋Ｏ2（3Σ）
の反応により励起沃素Ｉ（2Ｐ1/2）を作り、
Ｉ（2Ｐ1/2）→Ｉ（2Ｐ2/3）＋（波長１.３１μｍのレーザ光線）
の反応によりレーザ光線を発生させる。
【０００６】
レーザ発振部20において発生した波長１.３１μｍのレーザ光線は、一部のレーザ光線を透過させるミラー23を経て出力される。
【０００７】
レーザ発振部20において反応が終わった沃素は、排気装置７において冷却されて回収され、不活性ガスは排気される。
【０００８】
このような化学反応によって発生するレーザ光線のエネルギーは、極めて強力であり、特に、波長１.３１μｍのレーザ光線は、コンクリート、岩石、セラミックス、鉄、鋼などに吸収されて熱エネルギーに変換されるので、各種の切断や破砕の分野で広く使用され得る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の化学励起沃素レーザ装置において使用されている励起酸素発生器10は、供給口11より過酸化水素水Ｈ2Ｏ2とアルカリ（ＮａＯＨまたはＫＯＨ）との混合液を反応容器14へ供給し、塩素ガス供給口12より塩素ガスを供給して、過酸化水素水とアルカリとの混合液中に塩素ガスをバブリングさせることにより、気相、液相接触を行なって励起酸素を発生させている。
【００１０】
このように混合液中に塩素ガスを吹き込んでバブリングさせるとき、小粒で多量の泡を形成しなければ、混合液と塩素ガスとの接触面積が少なくなって、多量の励起酸素を発生することは困難である。
【００１１】
そこで、この発明は、混合液と塩素ガスとの接触面積をできるだけ広くして励起酸素の発生効率を改善するために考えられたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の化学励起沃素レーザ装置は、励起酸素発生器３と、この励起酸素発生器３で発生した励起酸素に沃素ガスを混合する沃素ガス混合器24と、沃素ガスを混合した励起酸素を導入する活性領域に配置されたレーザ発振部20とを具備する化学励起沃素レーザ装置において、励起酸素発生器３は、塩素ガスを供給される反応室33と、この反応室33内へ過酸化水素水とアルカリとの混合液を微細化して供給する噴霧ノズル４とを備え、この反応室33において過酸化水素水とアルカリとの混合液を塩素ガスと反応させて励起酸素を発生させるように構成したものである。また、噴霧ノズル４と反応室33との間に電圧を印加して、微細化された混合液に荷電し、反応が終わった液滴を反応室33の壁面に付着させてレーザ発振部20への流入を防止するように構成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の化学励起沃素レーザ装置は、図１に示すように、励起酸素発生器３と、この励起酸素発生器３で発生した励起酸素に沃素ガスを混合する沃素ガス混合器24と、沃素ガスを混合した励起酸素を導入する活性領域に配置されたレーザ発振部20と、反応が終わった塩素および沃素を回収する塩素・沃素トラップ５と、排気ポンプ６とにより構成されている。
【００１４】
この発明の化学励起沃素レーザ装置において使用する励起酸素発生器３は、塩素ガスを供給するガス供給口35を有する反応室33と、過酸化水素水Ｈ2Ｏ2とアルカリとの混合液を5〜50μｍ程度に微細化して反応室33内に噴霧する噴霧ノズル４と、微細化された混合液の液滴に荷電させるために噴霧ノズル４と反応室33の壁面との間に電圧を印加する直流電源８と、反応室33で生成された水Ｈ2Ｏや塩化ナトリウムＮaＣlを排出する排出口36とを具備している。
【００１５】
噴霧ノズル４には、例えば、図２(ａ)の縦断面図および図２(ａ)の線Ｘ−Ｘで切断した図２(ｂ)の横断面図に示すように、酸素を含まない窒素、アルゴンなどのガスを下向きに吹き込む孔41と、過酸化水素水Ｈ2Ｏ2とアルカリとの混合液を偏心して吹き込む２つの孔42と、噴出孔43とを有する旋回噴霧ノズルを使用することができる。
【００１６】
ガス供給口35より塩素ガスを供給して反応室33内に塩素ガスを充満させ、噴霧ノズル４と反応室33の壁面との間に直流電圧を印加して、噴霧ノズル４より反応室33内に過酸化水素水Ｈ2Ｏ2とアルカリとの混合液を微細化して噴出させると、混合液の液滴は荷電されるので、静電的不安定性により塩素ガス中に霧散して、
Ｈ2Ｏ2＋２ＮａＯＨ＋Ｃｌ2→Ｏ2（1△）↑＋２ＮａＣｌ＋２Ｈ2Ｏ
の反応に基づいて励起酸素Ｏ2（1△）を発生する。
【００１７】
このとき、霧散した液滴は、荷電されているので、反応終了後に生成された水Ｈ2Ｏや塩化ナトリウムＮａＣｌや残余の混合液は、反応室33の導電性内壁に付着して回収される。
【００１８】
発生した励起酸素Ｏ2（1△）に沃素ガスを混合したのち、活性領域に配置されたレーザ発振部20へ導く。レーザ発振部20は、図１中の断面図（ｂ）に示すように、共振空洞21を挟むように設けられた凸面鏡26および中央に透孔28を有する凹面鏡27を備えており、このレーザ発振部20において、図３に示す従来の装置と同様に励起酸素と沃素とが反応して波長１.３１μｍのレーザ光線を発生する。
【００１９】
レーザ発振部20において発生した波長１.３１μｍのレーザ光線は、一部のレーザ光線を透過させる凹面鏡27の透孔28を経て出力される。
【００２０】
レーザ発振部20において反応が終わった塩素ガスおよび沃素は、塩素・沃素トラップ５において冷却されて回収され、酸素Ｏ2はポンプ６により排気される。
【００２１】
このような化学反応によって発生するレーザ光線のエネルギーは、極めて強力であり、特に、波長１.３１μｍのレーザ光線は、コンクリート、岩石、セラミックス、鉄、鋼などに吸収されて熱エネルギーに変換されるので、各種の切断や破砕の分野で広く使用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の実施の形態に基づく説明より明らかなように、この発明の化学励起沃素レーザ装置によると、励起酸素発生器３が、反応室33へ導入される過酸化水素水とアルカリとの混合液を霧散させ、かつ、反応終了時に生成された水Ｈ2Ｏや塩化ナトリウムＮａＣｌや、残余の混合液を反応室33の導電性内壁に付着させて回収するので、励起酸素発生器３の効率を向上させること、すなわち、効率よく過酸化水素水とアルカリ混合液を利用して、より多くの励起酸素を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の化学励起沃素レーザ装置の実施の形態を示す概要図、
【図２】図１の装置で使用する噴霧ノズルの縦断面図(ａ)および横断面図(ｂ)、
【図３】従来の化学励起沃素レーザ装置の一例を示す原理図である。
【符号の説明】
３、10  励起酸素発生器
２  電源
４  噴霧ノズル
５  塩素・沃素トラップ
６  ポンプ
７  排気装置
８  直流電源
20  レーザ発振部
21  共振空洞
24  沃素ガス混合器
26  凸面鏡
27  凹面鏡
28  透孔
33  反応室
35  塩素ガス供給口
36  排出口
【図１】
0004475739.tif 000002
【図２】
0004475739.tif 000003
【図３】
0004475739.tif 000004