DD147593A1 - Entladungsrohr fuer hochleistungs-impulsgaslaser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung dient zur Erzeugung von MW-Impulsen hoher Folgefrequenz und ist anwendbar als Anregungslichtquelle in der Spektroskopie, zum Pumpen von Farbstofflasern sowie zur Werkstoffbearbeitung. Ziel und Aufgabe bestehen darin, ein Entladungsrohr fuer Hochleistungsimpulsgaslaser derart auszubilden, dasz guenstige Bedingungen fuer die Elektronenstoszanregung im Endladungsrohr gegeben sind, eine hohe thermische Belastbark. moegl. ist u. eine hohe Impulsfolgefrequenz erzielt wird. Ferner soll eine moeglichst gleichm. Verteilung der Lichtintensitaet ueber d. Strahlquerschnitt erreicht werden. Erfindungsgemaesz hat d. Entladungsrohr einen vorzugsweise rechteckfoermigen Querschnitt. Zwei einander gegenueberliegende Rohrwaende bestehen a. Keramik u. weisen an ihrer Innenseite Laengsnuten auf. Diese Rohrwaende sind. ferner an ihrer Innseite ueber die gesamte Wandlaenge ganz oder teilweise mit einem metallischen Belag versehen. Die beiden anderen Rohrwaende werden von relativ breiten, an den Raendern abgerundeten, sich ueber die ganze Rohrlaenge erstreckenden Elektroden gebildet, deren ebenen Stirnseiten aufgerauht sind.

Description

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Dr. Werner Schramm Berlin, 29. 10. 1979

Zustellungsbevollmächtigt:

Akademie der Wissenschaften der DDR Zentralinstitut für Optik und Spektroskopie - Patentbüro

1199 Berlin-Adlershof, Rudower Chaussee 5

Entladungsrohr für Hochleistungs-Impulsgaslaser

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Entladungsrohr für Hochleistungs-Impulsgaslaser, das für die Erzeugung von MW-Impulsen hoher Folgefrequenz einsetzbar ist. Derartige Laser sind in der Spektroskopie als Anregungslichtquelle, zum Pumpen von Farbstofflasern sowie zur Werkstoffbearbeitung anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Entladungsrohre für Impulsgaslaser mit rundem (Hollinger, F., "Transversal erregte ^-Laser" Diss. TH Karlsruhe, 1976) oder rechteckförmigem Quer schnitt (Geller; Altman, Appl.Opt. 7 (1968) 11), bei

denen das Wandmaterial zwischen den beiden sich gegenüberstehenden Elektroden aus organischem Isolationsmaterial, beispielsweise aus organischem Glas, besteht, nachteilig ist dabei, daß diese Isoliermaterialien durch die Gasentladung angegriffen werden und schlechte thermische Eigenschaften-besitzeno

Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen Glas (DDR-WP 127 495, InUCl. H 01 S, 3/03) oder Keramik (v. Bergmann, "Sealed off miniature high power nitrogen laser¹», J. of Physics E Scientif.Instr. (1977) 10, 1210) als Wandmaterial verwendet wird.

Keramik bietet beispielsweise den Vorteil, daß sie sich vor dem Brennen relativ gut bearbeiten läßt. Bezüglich der Gestaltung der Elektroden ist bereits bekannt, eine die Ausbildung der Entladung begünstigende Formgebung zu wählen.

Aus der Fachliteratur (v_o Bergmann, s.o.) sind Anordnungen bekannt, bei denen die Eintritts» und Austrittsöffnungen für einen Gasaustausch im Entladungsraum an den Enden der Elektrodenkörper angebracht sind.

Nachteilig ist dabei, daß insbesondere bei höherer Folgefrequenz der Gasaustausch zwischen den einzelnen Impulsen nur unvollständig erfolgt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Entladungsrohr für einen Hochleistungsimpulsgaslaser zur Verfugung zu haben, das bei hoher Impulsleistung, großer Folgefrequenz und günstiger Verteilung der Lichtintensität über den Strahlquerschnitt arbeitet*

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Entladungsrohr derart auszubilden, daß günstige Bedingungen für die Elektronenstoßanregung im Entladungsrohr gegeben sind, eine hohe thermische Belastung möglich ist und eine hohe Folgefrequenz der Impulse erreicht wird. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Entladungsrohr, das in nachstehend beschriebener Weise ausgebildet ist.

Das Entladungsrohr hat vorzugsweise einen rechteckförmigen Querschnitt. Zwei einander gegenüberliegende Rohrwände bestehen aus Keramik und weisen an ihrer Innenseite Längsnuten auf. Diese Rohrwände sind ferner an ihrer Innenseite über die gesamte Wandlänge ganz oder teilweise mit einem metallischen Belag versehen. Die beiden anderen Rohrwände werden von relativ breiten, an den Rändern abgerundeten, sich über die ganze Rohrlänge erstreckenden Elektroden gebildet, deren ebenen Stirnseiten aufgerauht sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Elektroden ist dadurch gegeben, daß in der Mitte der Stirnseite jeder Elektrode ein langgestrecktes Elektrodenelement mit vorzugsweise quadratischem Querschnitt angearbeitet oder aufgesetzt ist, derart, daß im Entladungsraum zwei Kanten dieser Elektrodenelemente einander gegenüberliegen. Diese Maßname trägt zur Erzielung hoher Feldstärken bei. Beide Elektroden haben in Längsrichtung verlaufende Kanäle für die Gaszuführung bzw. Gasabführung, die zu über die gesamte Längsausdehnung der Elektroden verteilten, in den Entladungsraum mündenden Austrittsöffnungen führen.

Zweckmäßigerweise sind die die Elektroden aufweisenden Rohrwände an ihrer Außenseite mit Kühlrippen versehen.

Ausführujagsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig, 1: den Querschnitt eines Entladungsrohres nach der Erfindung,

Fig« 2: eine schematische Darstellung der Seitenansicht eines Entladungsrohres nach Pig« 1 (stark verkleinert),

Fig* 3: die schematische Darstellung einer keramischen Rohrwand, deren Innenseite ganz mit einem metallischen Belag versehen ist,

Fig. 4: die schematische Darstellung einer keramischen Rohrwand, deren Innenseite teilweise mit einem metallischen Belag versehen ist.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung wird das im Querschnitt rechteckförmige Entladungsrohr aus den beiden Keramikwänden 1, sowie den Elektroden 3, 4 gebildet. Die Keramikwände 1, sind in Nuten 5 gehalten, die in den Elektrodenkörpern 6, eingearbeitet sind. Die Übergänge zwischen Keramik- und Metallteilen sind durch'wärmebeständige Dichtungen 8 vakuumdicht verschlossen. Die Keramikwände 1, 2 besitzen auf ihrer Innenseite Längsnuten 9. Zur günstigen Beeinflussung der Entladung ist auf der Innenseite der Keramikwände 1,2 jeweils von den Elektroden 3» 4 ausgehend ganz oder teilweise ein leitfähiger metallischer Belag 10, aufgebracht (Fig. 3 und Fig, 4). Die Elektroden 3, 4 sind zum !"ntladungsraum 12 hin mit ebenem, aufgerauhtem, an den Bändern abgerundetem Profil versehen. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann in der Mitte der Stirnseite Jeder Elektrode 3, 4 ein langgestrecktes Elektrodenelement 13 mit vorzugsweise quadratischem Querschnitt angearbeitet oder

aufgesetzt sein, derart, daß im Entladungsraum 12 zwei Kanten dieser Elektrodenelemente 13 einander gegenüberliegen. Beide Elektroden 3» 4 haben in Längsrichtung verlaufende Kanäle H für die Gaszuführung bzw. Gasabführung, die zu über die gesamte Längsausdehnung der Elektroden 3» 4 verteilten, in den Entladungsraum 12 mündenden Austrittsöffnungen 15 führen. Die die Elektroden 3» 4 aufweisenden Rohrwände sind auf ihrer Außenseite zweckmäßigerweise mit Kühlrippen 16 versehen. Zur Verbindung der Elektroden 3, 4 mit dem elektrischen Kreis sind Anschlußlaschen 17 vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht den Betrieb von' Hochleistungsimpulsgaslasern mit hoher Folgefrequenz, was einer hohen mittleren Ausgangsenergie entspricht. Durch eine hohe Impulszahl pro Zeiteinheit wird es erst möglich, bestimmte Einsatzgebiete zu erschließen, für die ein Betrieb mit geringer Folgefrequenz der Impulse bisher nicht ausreichte. Anwendungsbeispiele sind der Impulsnachweis mit dem Sampling-Verfahren, statistische Untersuchungsmethoden, bei denen eine große Anzahl von Impulsen auszuwerten ist, oder chemische Reaktionen, wo in einer bestimmten Zeiteinheit eine bestimmte Energie zugeführt werden muß. Die erfindungsgemäße Anordnung ist ferner mit Vorteil einsetzbar bei Laserbearbeitungsverfahren für Werkstoffe, wo energieabhängige Wirkungen erzielt werden müssen oder bei denen die Produktivität durch eine hohe Impulsfolgefrequenz wesentlich erhöht wird·

Claims (4)

Erfindungsanspruch

1· Entladungsrohr für Hochleistungs-Impulsgaslaser, gekennzeichnet dadurch, daß das Entladungsrohr einen vorzugsweise rechteckförmigen Querschnitt hat» zwei einander gegenüberliegende Rohrwände aus Keramik bestehen und Längsnuten an ihrer Innenseite aufweisen, wobei diese Rohrwände an ihrer Innenseite über die gesamte Wandlänge ganz oder teilweise mit einem metallischen Belag versehen sind, und daß die beiden anderen Rohrwände von relativ breiten, an den Rändern abgerundeten, sich über die ganze Rohrlänge erstreckenden Elektroden gebildet v/erden, deren ebenen Stirnseiten aufgerauht sind.

2. Entladungsrohr nach Punkt 1 , gekennzeichnet dadurch, daß in der Mitte der Stirnseite jeder Elektrode ein langgestrecktes Elektrodenelement mit vorzugsweise quadratischem Querschnitt angearbeitet oder aufgesetzt ist, derart, daß im Entladungsraum zwei Kanten dieser Elektrodenelemente einander gegenüberliegen.

Entladungsrohr nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß beide Elektroden in Längsrichtung verlaufende Kanäle für die Gaszuführung bzw.

Gasabführung aufweisen, die zu über die gesamte Längsausdehnung der Elektroden verteilten, in den Entladungs- ' raum mündenden Austrittsöffnungen führen.

4. Entladungsrohr nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die die Elektroden aufweisenden Rohrwände an ihrer Außenseite mit Kühlrippen versehen sind«

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