DD141737A1 - DISCHARGE TUBE AND METHOD FOR REGENERATING GAS DISCHARGE LASERS - Google Patents

DISCHARGE TUBE AND METHOD FOR REGENERATING GAS DISCHARGE LASERS Download PDF

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DD141737A1 DD21107479A DD21107479A DD141737A1 DD 141737 A1 DD141737 A1 DD 141737A1 DD 21107479 A DD21107479 A DD 21107479A DD 21107479 A DD21107479 A DD 21107479A DD 141737 A1 DD141737 A1 DD 141737A1
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Abstract

Entladungsrohr und Verfahren zum Regenerieren von Gasentladungslasern mit Heliumfuellung. Die Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion und Behandlung von Edelgaslasern, die durch Ausdiffusion von Helium unbrauchbar werden. Das Altern eines abgeschmolzenen Gaslasers wird stark verringert, indem das Entladungsrohr mit einem vakuumdichten Hohlraum umgeben wird, der Helium enthaelt. Die Rueckdiffusion von Helium erfolgt unter Beobachtung der Strahlungsleistung und ermoeglicht ein Regenerieren von Gaslasern. Gaslaser beliebiger Konstruktion werden beispielsweise in einem Regenerierungsbehaelter, der mit Helium gefuellt ist, gezuendet und betrieben, bis sich die normale Strahlerleistung wieder eingestellt hat. Fig. 2 zeigt den Gaslaser 6 im Hohlraum 8 mit dem Strahlungsleistungsmesser 5. -Figur-Discharge tube and method for regenerating gas discharge lasers with helium filling. The invention relates to the design and treatment of noble gas lasers which become unusable by helium outdiffusion. The aging of a blown gas laser is greatly reduced by surrounding the discharge tube with a vacuum-tight cavity containing helium. The back diffusion of helium is done by observing the radiant power and allowing the regeneration of gas lasers. For example, gas lasers of any design are fired and operated in a regeneration vessel filled with helium until the normal radiator performance is restored. 2 shows the gas laser 6 in the cavity 8 with the radiation power meter 5. -Figur-

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Entladungsrohr und ein Verfahren zum Regenerieren von Gasentladungslasern mit Heliumfüllung·The invention relates to a discharge tube and a method for regenerating gas discharge lasers with helium filling.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bei den bekannten Edelgaslasern, deren laseraktive Gasfüllung Heliumanteile enthält, ist die Laserleistung abhängig vom Gesamtgasdruck und von den Partialdrücken der Gasbestandteile im Entladungsrohr· Für den Gesamtgasdruck wie für die Partialdrücke im Entladungsrohr gibt es einen Wert, bei dem maximale Laserleistung erreicht wird. Abweichungen von auch nur einem dieserIn the known noble gas lasers whose laser-active gas filling contains helium fractions, the laser power is dependent on the total gas pressure and the partial pressures of the gas components in the discharge tube. For the total gas pressure and the partial pressures in the discharge tube, there is a value at which maximum laser power is achieved. Deviations from even one of these

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Werte bewirken einen Leistungsabfall des Lasers, der bis zum fotalausfall führen kann. . -Values cause the laser to lose power, which can lead to photostimulation. , -

Is ist bekannt, daß sich bei Betrieb eines Gaslasers die Druckverhältnisse im Resonatorraum verändern und der Wirkungsgrad verschlechtert. Pas hat verschiedene Ursachen. Die Temperaturerhöhung und das elektrische PeId führen zu einer Änderung der Gaszusammensetzung und zu einer Diffusion von Gasanteilen zur Kathode.Is is known that change the pressure conditions in the resonator chamber and the efficiency deteriorates when operating a gas laser. Pas has different causes. The temperature increase and the electrical pressure lead to a change in the gas composition and to a diffusion of gas components to the cathode.

Eine technische Lösung zur Aufrechterhaltung der Druckverhältnisse im Resonatorraum besteht darin, daß zusätzlich Wasserstoff beigegeben wird und eine Umwälzung des Arbeitsgases mit Strömungsgeschwindigkeiten von 280 m/s erfolgt.A technical solution for maintaining the pressure conditions in the resonator chamber is that additional hydrogen is added and a circulation of the working gas is carried out with flow velocities of 280 m / s.

Ein anderes Mittel zum Regulieren des Gasdruckes, insbesondere "bei abgeschmolzenen Gaslasern ist eine Gasreservekammer und eine zusätzliche Verbindungsleitung zwischen Kathoden- und Anodenraum, deren Innenwand mit Gettermitteln belegt ist und die Sber den zusätzlichen Querschnitt die Rückdiffusion zur Anode ermöglicht.Another means for regulating the gas pressure, in particular with molten gas lasers is a gas reserve chamber and an additional connecting line between the cathode and anode chamber, the inner wall is covered with getter means and the Sber the additional cross-section enables the back diffusion to the anode.

Biese Maßnahmen sind jedoch nur ungenügend geeignet, die Minderung des Wirkungsgrades abgeschmolzener Gaslaser bei Betrieb zu verhindern und die Lebensdauer des Entladungsrohres heraufzusetzen, weil sich die Zusammensetzung des Arbeitsgases bei Betrieb bleibend durch Ausdiffusion von Helium verändert. Durch diese naturbedingte und an sich unvermeidliche Helium-Ausdiffusion ergeben sich mit der Zeit Verringerungen der Strahlungsleistung und schließlich völliges Aussetzen der Laserstrahlung bei noch vorhandener Gasentladung·Tight measures, however, are only insufficiently suitable to prevent the reduction of the efficiency of molten gas laser during operation and to increase the life of the discharge tube, because the composition of the working gas changes in operation permanently by outdiffusion of helium. As a result of this naturally occurring and inevitable helium outdiffusion, reductions in the radiant power and finally complete exposure of the laser radiation with the gas discharge still present result over time.

Ziel der Erfindung " Object of the invention "

Die Erfindung bezweckt die Erhöhung der Lebensdauer von Gasentladungslasern mit .Heliumfüllung, die Verlängerung ihrer Betriebsdauer unter Bedingungen maximaler LaserleJstung und die Regene-The invention aims at increasing the lifetime of helium filling gas discharge lasers, extending their service life under conditions of maximum laser emission, and regenerating

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ration von durch Heliumausdiffusion unbrauchbar gewordenen Entladungsrohren·ration of discharge tubes rendered useless by helium outdiffusion ·

* « * «

Darlegung des Wesens der Erfindung Outline of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Altern eines abgeschmolzenen Gaslasers aufzuhalten, indem die Ausdiffusion von Helium durch den Glaskörper des Gasentladungsrohres verhindert oder stark verringert wird«The object of the invention is to stop the aging of a molten gas laser by preventing or greatly reducing the outdiffusion of helium through the glass body of the gas discharge tube.

Weitergehend sollen Entladungsrohre, deren Heliumdruck unter den optimalen Druck gesunken ist, regeneriert werden· Dabei wird der Effekt ausgenutzt, daß Helium merklich durch Gläser diffundiert·Furthermore, discharge tubes whose helium pressure has fallen below the optimum pressure are to be regenerated. The effect is exploited here that helium diffuses markedly through glasses.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Entladungsrohr mit einer zweiten Wand umgeben wird« In den entstehenden, das Entladungsrohr umschließenden Hohlraum wird Helium geleitet, bis etwa ein Heliumpartialdruck wie im Rohrinneren erreicht ist«, Danach ist dieser Hohlraum vakuumdicht gegen die Außenatmosphäre-abzuschließen·According to the invention, this object is achieved in that the discharge tube is surrounded by a second wall "helium is passed into the resulting, the discharge tube surrounding cavity until about a helium partial pressure as in the tube interior is reached," Thereafter, this cavity is vacuum-tight against the outside atmosphere-complete ·

Erfindungsgemäß werden mit einer zweiten Wand umgebene Entladungsrohre von Gasentladungslasern regeneriertj wenn ihre Strahlungsleistung durch Heliumausdiffusion reduziert wurde oder verloren gegangen ist·According to the invention, discharge tubes of gas discharge lasers surrounded by a second wall are regenerated, if their radiant power has been reduced or lost by helium outdiffusion.

Hierzu wird der von der zweiten Wand umgebene Hohlraum mehrere Stunden'lang mit reinem Helium von ungefähr Atmosphärendruck gefüllt« Die Gasentladung im Laserrohr ist zu Beginn dieser Regenerierung zu zünden und während der ganzen Regenerierungszeit aufrechtzuerhalten·For this purpose, the cavity surrounded by the second wall is filled for several hours with pure helium of approximately atmospheric pressure. The gas discharge in the laser tube is to be ignited at the beginning of this regeneration and maintained during the entire regeneration period.

Infolge des Unterschiedes der Heliumpartialdrücke außerhalb und innerhalb des Gasentladungsrohres wird Helium in das Rohrinnere eindiffundieren und der Heliumpartialdruck im Rohrinnern wieder anwachsen·Due to the difference in the helium partial pressures outside and inside the gas discharge tube, helium will diffuse into the tube interior and the helium partial pressure inside the tube will increase again.

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Wegen der großen Partialdruckdiffereos zwischen innen und außen diffundiert während dieser Regenerierung in der Zeiteinheit sehr viel mehr Helium in das Rohrinnere ein, als während der normalen Alterung Helium ausdiffundierte. Dadurch nähert sich der Heliumanteil im Lasergas relativ schnell wieder dem Sollwert· Mit Hilfe einer Strahlungsieistungsmessung ist das Anwachsen der Laserstrahlungsleistung "beobachtbar und der Zeitpunkt des Maximums der Strahlungsleistung zu ermitteln, bei dem die Strahlungsleistung beginnt, wieder abzusinken·Because of the large partial pressure differeos between inside and outside much more helium diffuses into the tube interior during this regeneration in the unit of time than helium diffused out during normal aging. As a result, the proportion of helium in the laser gas relatively quickly approaches the target value again. With the aid of a radiation power measurement, it is possible to observe the increase of the laser radiation power and to determine the time of the maximum of the radiation power at which the radiation power begins to sink again.

Sobald dieser Zeitpunkt erreicht ist» ist der Heliumdruck in dem von der zweiten Wand umgebenen Hohlraiam wieder auf den Wert des Heliumpartialdruckes, der im Inneren cites Entladungsrohres herrscht, abzusenken und danach der Hohlraum gegen die Außenatmosphäre vakuumdicht abzuschließen»As soon as this time is reached, the helium pressure in the cavity surrounded by the second wall must be lowered again to the value of the helium partial pressure prevailing in the interior of the discharge tube and then the vacuum-tight closure of the cavity against the outside atmosphere is required.

Auf ähnliche Weise werden erfindungsgemäß gealterte Entladungsrohre von Gasentladungslasern, die nicht mit einem von einer zweiten Wand umgebenen Hohlraum umschlossen sind, regeneriert. Hierzu wird der Laserkopf mit dem Entladungsrohr in einem Regenerierungsbehälter mehrere Stunden lang einer reinen Heliumatmosphäre von ungefähr Atmosphärendruck ausgesetzt. Die Gasentladung im Laserrohr ist zu Beginn der Regenerierung zu zünden und während der ganzen Regenerierungszeit bei abgestimmtem optischen Resonator des Lasers aufrechtzuerhalten. Das duorch den Heliumdruckunterschied zwischen Entladungsrohrinneren und Umgebung des Entladungsrohres bedingte Anwachsen des Heliumpartialdruckes im Inneren ist durch Messung des Anwachsens bzw· Einsetzens und Anwachsens der Laserleistung zu beobachten. Sobald die Laserleistung ihren Maximalwert erreicht hat, Ist der Regenerierungsvorgang dadurch abzubrechen, daß der Laserkopf aus der Heliumatmosphäre genommen und normaler ausgesetzt wird*Similarly, according to the invention, aged discharge tubes are regenerated by gas discharge lasers which are not enclosed by a cavity surrounded by a second wall. For this purpose, the laser head is exposed to the discharge tube in a regeneration tank for several hours a pure helium atmosphere of about atmospheric pressure. The gas discharge in the laser tube is to be ignited at the beginning of the regeneration and maintained during the entire regeneration time with tuned optical resonator of the laser. The increase in the helium partial pressure in the interior caused by the helium pressure difference between the discharge tube interior and the surroundings of the discharge tube can be observed by measuring the growth or insertion and growth of the laser power. Once the laser power has reached its maximum value, discontinue the regeneration process by removing the laser head from the helium atmosphere and exposing it more normally *

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Ausführungsbe i spie 1Embodiment 1

Die Erfindung soll an Hand schematischer Darstellungen erläutert werden. Figur 1 stellt das Entladungsrohr 1 eines Gasentladungslasers dar, das von einer zweiten Wand 2 umgeben wird, wodurch der Hohlraum 3 das Entladungsrohr 1 nahezu vollständig umschließt· Einfüllstutzen 4- ermöglichen es, den Hohraum 3 erfindungsgemäß mit Helium zu füllen, Ms etwa ein Heliumpartialdruck wie im Inneren des Entladungsrohres erreicht ist· Sodann werden die Einfüllstutzen vakuumdicht verschlossen, gegebenenfalls abgeschmolzen. In diesem Falle wird eine Erhöhung der Betriebsdauer erreicht, weil der Alterungsprozeß verzögert abläuft.The invention will be explained with reference to schematic representations. Figure 1 illustrates the discharge tube 1 of a gas discharge laser, which is surrounded by a second wall 2, whereby the cavity 3 almost completely surrounds the discharge tube 1 · filler neck 4- allow the cavity 3 according to the invention to fill with helium, Ms about a helium partial pressure is reached in the interior of the discharge tube · Then the filler neck are sealed vacuum-tight, optionally melted. In this case, an increase in the operating time is achieved because the aging process is delayed.

Soll das Entladungsrohr regeneriert werden, ist der Hohlraum 3 mit reinem Helium von ungefähr Atmosphärendruck zu füllen und die Gasentladung ist zu zünden. Mit Hilfe einer Strahlungsleistungsmessung wird das Anwachsen der Laserleistung bis zum Sollwert verfolgt und dann der Heliumpartialdruck im Hohlraum wieder dem Innenwert angepaßt.If the discharge tube to be regenerated, the cavity 3 is to be filled with pure helium of about atmospheric pressure and the gas discharge is to ignite. With the help of a radiation power measurement, the increase of the laser power is followed up to the desired value and then the helium partial pressure in the cavity is again adapted to the internal value.

Ein zweites Beispiel soll das Regenerieren von Gasentladungslasern erläutern, die über keinen von einer zweiten Wand gebildeten Hohlraum verfugen.A second example is intended to explain the regeneration of gas discharge lasers which do not have a cavity formed by a second wall.

Ein Gasentladungslaser 6 dieser Art wird gemäß Figo 2 in ein Regenerierungsgefäß 7»beispielsweise eine Plastikhülle, gegeben, so daß das Entladungsrohr einschließlich Laserkopf im Hohlraum 8 liegen. Ein Strahlungsleistungsmesser 5 ermöglicht die Bestimmung der Laserleistung. Der Regenerierungsprozeß wird durch die Füllung des Hohlraumes 8 mit Helium von ca. einer Atmosphäre und durch Zündung der Gasentladung im Entladungsrohr des Gasentladungslasers eingeleitet und ist bei Erreichen der Maximalleistung beendet.A gas discharge laser 6 of this type is shown in Fig. 2 in a regeneration vessel 7, for example, a plastic sheath, given so that the discharge tube including the laser head are in the cavity 8. A radiation power meter 5 makes it possible to determine the laser power. The regeneration process is initiated by the filling of the cavity 8 with helium of about one atmosphere and by igniting the gas discharge in the discharge tube of the gas discharge laser and is terminated when the maximum power is reached.

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Eine Variante dieser Anordnung zum Regenerieren ist in Fig. 3 dargestellt· Hier ist der Regenerierungsbehälter 7 durch das Austrittsfenster 9 lichtdurchlässig gestaltet, somit kann der Strahlungsleistungsmesser 5 außerhalb des Regenerierungsbehälters verbleiben.A variant of this arrangement for regeneration is shown in FIG. 3. Here, the regeneration container 7 is made transparent by the exit window 9, thus the radiation power meter 5 can remain outside the regeneration container.

Claims (3)

Anspruchclaim 1· Entladungsrohr eines Gasentladungslasers, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsrohr (1) mit einer zweiten Wand (2) umgeben und der Hohlraum (3) vakuumdicht nach außen abgeschlossen und mit Helium gefüllt ist, das etwa* den gleichen Partialdruck wie das Helium im Entladungsrohr bei normalen Laserbedingungen hat·A discharge tube of a gas discharge laser, characterized in that the discharge tube (1) is surrounded by a second wall (2) and the cavity (3) is sealed vacuum-tight to the outside and filled with helium, which is about * the same partial pressure as the helium in the discharge tube under normal laser conditions · 2· Verfahren zum Regenerieren von Gasentladungslasern, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem durch Helium-Ausdiffusion gealterten oder ausgefallenen Entladungsrohr ein dieses umgebender Hohlraum so lange mit reinem Helium von Atmosphärendruck gefüllt wird, bis sich bei gezündeter Gasentladung der der normalen Laserleistung entsprechende Heliumpartialdruck im Entladungsrohr wieder eingestellt hat·2. Method for Regenerating Gas Discharge Lasers, characterized in that in a discharge tube aged or precipitated by helium outdiffusion, a surrounding cavity is filled with pure helium of atmospheric pressure until the helium partial pressure corresponding to the normal laser power returns to the discharge tube when the gas discharge is ignited has set · 3· Verfahren nach Pkt. 2, dadurch gekennzeichnet, daß das An-,· wachsen des Heliumpartialdruckes im Inneren des Entladungsrohres beim Regenerieren und das Erreichen des Normalwertes bestimmt werden, indem bei abgestimmtem optischen Resonator und gezündeter Gasentladung während der ganzen Regenerierungs-1 zeit die Laserleistung gemessen wird«3 · A process according to pt. 2, characterized in that the arrival · grow the Heliumpartialdruckes inside of the discharge tube during the regeneration and the achievement of the normal value are determined by the at tuned optical resonator and ignited gas discharge during the entire regeneration 1 time Laser power is measured « Hierzu Λ Seite . Zeichnung .For this Λ page. Drawing.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3109568A1 (en) * 1981-03-13 1982-09-23 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München WAVE LADDER LASER

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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