(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内でスイッチの１つの陰極と複数の陽極間の導通のスイッチングを、前記１つの陰極と複数の陽極間のそれぞれの放電の断続によって行うスイッチング装置の複数のスイッチのそれぞれにおいて、
前記１つの陰極にレーザを照射することで、該陰極に金属プラズマを発生させ、該金属プラズマから発生する電子を利用し、電界に沿った電子を前記複数の陽極にそれぞれ到達させて前記放電を始める構成とし、前記レーザ照射の断続を制御して前記複数の陽極を同期して放電のスイッチングをするように構成したことを特徴とするレーザ誘導放電によるスイッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はレーザ誘導放電によるスイッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高電圧、大電流のスイッチングは通常のリレーなど機械的なスイッチングでは困難である。こういった高電圧、大電流でもスイッチングが可能なものとして、実用化されたものにサイラトロンなどがある。サイラトロンは放電を利用したスイッチングである。
【０００３】
【解決すべき課題】
しかるに、サイラトロンは構造が複雑であると共に高価である。次に高電圧、大電流のスイッチングが可能な他のスイッチング方式としてレーザ・トリガ・ギャップ（ＬＴＧ）がある。このレーザ・トリガ・ギャップ（ＬＴＧ）では、図３に示すように、球状の電極１０とレーザアパーチャー１２をもつ電極１１とを対向させ電極１０と電極１１の間にレーザを照射し、発生したプラズマ・プルーム１４によってスイッチングする。ＬＴＧの特徴は、正確で確実なタイミングと同期をとることができることである。このＬＴＧはスイッチングする回路の数に理論上制限はなく、複数スイッチングが可能である。しかし電極などを光学的に厳密な位置に配置する必要があるのでスイッチの数には実際上、限界がある。このようなことから、簡単な構成で確実にスイッチングを行うことができ、多数の回路について多重スイッチングが可能であり、かつ同期性がよくそれぞれ回路のスイッチングに時間差のないレーザ誘導放電によるスイッチングの開発が望まれている。
【０００４】
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で確実にスイッチングを行うことができ、多数の回路について多重スイッチングが可能であり、かつ同期性がよくそれぞれ回路のスイッチングに時間差のないレーザ誘導放電によるスイッチングを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【構成】
この目的に対応して、この発明のレーザ誘導放電によるスイッチングは、真空チャンバ内でスイッチの１つの陰極と複数の陽極間の導通のスイッチングを、前記１つの陰極と複数の陽極間のそれぞれの放電の断続によって行うスイッチング装置の複数のスイッチのそれぞれにおいて、前記１つの陰極にレーザを照射することで、該陰極に金属プラズマを発生させ、該金属プラズマから発生する電子を利用し、電界に沿った電子を前記複数の陽極にそれぞれ到達させて前記放電を始める構成とし、前記レーザ照射の断続を制御して前記複数の陽極を同期して放電のスイッチングをするように構成したことを特徴としている。
【０００６】
【実施例】
以下この発明の詳細を一実施例を示す図面について説明する。
図１において、１は多重スイッチング装置である。多重スイッチング装置１は真空チャンバ２を有し、真空チャンバ２内に複数の回路３ａ，３ｂ…のスイッチ４ａ，４ｂを配置している。スイッチ４ａは陰極５と陽極６ａを有してコンデンサを構成し、スイッチ４ｂは陰極５と陽極６ｂとを備えてコンデンサを構成している。この実施例の場合は、アース側の陰極５はスイッチ４ａ，４ｂに共通であるが、回路３ａ，３ｂは独立のものである。それぞれの回路３ａ，３ｂには電源７ａ，７ｂが設けられている。また、陰極５にレーザを照射可能にレーザ装置８が配設されている。レーザ装置８はＹＡＧレーザで例えば出力約５０ｍＪ、波長５３２ｍｍのレーザを発生させる。
【０００７】
このように構成された多重スイッチング装置１において、多重スイッチング動作は次のようにして行われる。まず、真空チャンバ２内を１０Ｐａ程度の真空の引く。陰極５にレーザを照射することで、そこに発生した金属プラズマ（プラズマ・プルーム）から電子が発生する。電子は電界にそって二つの陽極６ａ，６ｂに到達して、放電が始まることで、スイッチングが完了し、二つのコンデンサは回路３ａ，回路３ｂを通して放電する。ここでは、プラズマ・プルーム自体は放電のトリガには利用しない。
【０００８】
この実施例では２つの回路のスイッチングであるが、現在まで４つの回路の同時スイッチングを実現している。理論的には、回路の数に限度はない。すなわち多重スイッチングが可能である。
（実験例）
図１に示す装置の構成において、陽極６ａ，６ｂ、陰極５を銅製とし、真空チャンバ２内を１０Ｐａに減圧に、レーザ装置８としてＹＡＧレーザで出力約５０ｍＪを使用し、陽極６ａ−陰極５の距離を３ｃｍ、陽極６ｂ−陰極５の距離を１２ｃｍとして、陽極６ａ−陰極５の電極間電圧を４００Ｖ、陽極６ｂ−陰極５の電極間電圧を６００Ｖとしてスイッチングを行った。
【０００９】
その結果、図２の写真に示す用に、陰極５のレーザ照射に誘導された陽極６ａ，６ｂから同時に放電が起こり、スイッチングが同期して行われたことが確認された。
【００１０】
【発明の効果】
この発明の多重スイッチングシステムではレーザ照射によるプラズマ・プルームを利用しないで、照射によって発生する電子を利用するので多重スイッチングをする回路の数は理論上、制限がない。回路それぞれの電圧などは自由に設定できる。
【００１１】
ＬＴＧ方式でも複数スイッチングが可能である。しかし、ここではプラズマ・プルームの範囲に電極などを光学的に厳密な位置に配置する必要があるので、配置数には実際上、限界がある。
【００１２】
また、この発明の多重スイッチングシステムでは多重スイッチングの同期性がよいので同期スイッチングを実現する。それぞれの回路のスイッチングに時間差がない。また、この発明の多重スイッチングシステムでは電極配置が自由である。
【００１３】
複数のスイッチングはＬＴＧ方式でも可能である。しかし、この場合、電極などを光学的に厳密な位置決めをしなければならない。多くの場合、陰極と陽極は等距離に配置する必要がある。これに対して、この発明の装置では、電極間の距離は厳密ではない。気圧と電極間距離の積がある一定の値の範囲にさえあればよい。実施例のように、電極間の距離が違っていても可能である。
【００１４】
ＬＴＧ方式で、レーザによって発生したプラズマ・プルームが直接反対側の電極に到達することで放電が開始される。そのために、電極間距離は数ｍｍから数ｃｍ限度である。これに対して、本願発明は、陽極６ａ（６ｂ）の位置は陰極５から９ｃｍ離れた例であるが、１７ｃｍ離れた位置でも可能である。
【００１５】
また、この発明の多重スイッチングシステムでは電圧、電流の制限がない。つまり、レーザを用いたスイッチングであるＬＴＧ方式と同様に、電圧、電流に制限はない。ＬＴＧ方式は一般には大気圧のガスを用いるので、電極の消耗、損耗がある。この発明の装置では、真空中でスイッチングを行うので、電極の消耗は極めてわずかである。
【００１６】
なお、上記した実施例は多数のスイッチについて同期スイッチングを実現した例のものであるが、この発明は単独のスイッチについてもスイッチングを実現することができる。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の多重スイッチング装置を示す構成説明図
【図２】多重スイッチングの実験結果を示す図
【図３】レーザ・トリガー・ギャップ（ＬＴＧ）の原理を示す構成説明図
【符号の説明】
１          多重スイッチング装置
２          真空チャンバ
３ａ，３ｂ  回路
４ａ，４ｂ  スイッチ
５          陰極
６ａ，６ｂ  陽極
７ａ，７ｂ  電源
８          レーザ装置
【図１】
0003829175.tif 000002
【図２】
0003829175.tif 000003
【図３】
0003829175.tif 000004