DE102005023470B4

DE102005023470B4 - Umwälzungsgaslaser

Info

Publication number: DE102005023470B4
Application number: DE200510023470
Authority: DE
Inventors: Vladislav Pavlovich Novosibirsk Fomichev; Anatoly Mitrofanovich Novosibirsk Orishich; Lev Nikolaevich Novosibirsk Puzyrev; Vasily Mikhailovich Novosibirsk Fomin; Vladislav Felixovich Novosibirsk Filev; Vyacheslav Alexandrovich Novosibirsk Pechurin; Anatoly Panteleevich Novosibirsk Golyshev; Yury Mikhailovich Novosibirsk Prikhodko
Original assignee: Insitut Teoreticeskoj I Prikladnoj Mechaniki Sibirskogo Otdelenija Rossiiskoj Akademii Nauk; INST TEORETICESKOJ I PRIKLADNO; N UCREZDENIE OTDELNOE KB LAZER; Naucnoe Ucrezdenie Otdelnoe Konstruktorskoe Bjuro Lazernoj Tekhniki Pri Sibirskom Otdelenii Rossiiskoj Akademii Nauk
Current assignee: AVIAKOMPANIA "SIBIR", NOVOSBIRK, RU; INSTITUT TEORETICESKOJ I PRIKLADNOJ MECHANIKI , RU
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2025-05-21
Also published as: DE102005023470A1; FR2870649A1; RU2270499C2; GB2415287A; GB2415287B; RU2004115440A; FR2870649B1; GB0510264D0

Abstract

Umwälzungsgaslaser, der ein Gehäuse (1), Wärmeaustauschventilatoren (3, 4, 5, 6), die als Rotoren mit Scheiben auf einer Hohlwelle ausgeführt sind, eine Gasentladungskammer (7), die eine Anode (8) und mindestens eine Kathode (9, 10) aufweist, ein System zum Zuführen eines Kühlmittels in die Wärmeaustauschventilatoren und Resonatoren und Elektromotoren der Wärmeaustauschventilatoren aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser zwei Wärmeaustauschgaszufuhrkanäle (11) mit einer gemeinsamen Gasentladungskammer (7) aufweist, die eine Anode (8) und zwei Kathoden (9, 10) aufweist, wobei jeder Wärmeaustauschgaszufuhrkanal (11) aufeinanderfolgend in einem Mantel (13, 14) angeordnete Wärmeaustauschventilatoren (3, 4, 5, 6) aufweist, die Achsen aufweisen, die parallel zur Anode (8) installiert sind, wobei einer der Ventilatoren das abgekühlte Gas in die Gasentladungskammer (7) bläst, und der nachfolgende Ventilator das heiße Gas aus der Gasentladungskammer (7) absaugt; wobei die Resonatoren und Elektromotoren der Wärmeaustauschventilatoren mit Zwangskühlung in einem gemeinsamen Vakuumvolumen angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft die Lasertechnik und kann in Herstellungsverfahren verwendet werden.
Es ist ein Umwälzungsgaslaser bekannt, der ein geschlossenes System einer Gasumwälzung, das einen, in einem dichten Gehäuse angeordneten Ventilator zur Bewegung eines Arbeitsgases längs eines geschlossenen Schleifenweges enthält, ein System von Elektroden zur Anregung des Gases durch eine elektrische Entladung, einen optischen Resonator und einen Wärmetauscher aufweist ( US 4 099 143 )
Ein Mangel des Lasers ist ein sperriger Wärmetauscher, der in seinem Gehäuse installiert ist, der die Größe erhöht und den Aufbau des Lasers kompliziert.
Das dem technischen Wesentlichen der vorgeschlagenen Erfindung am nächsten Liegende ist ein Umwälzungsgaslaser, der ein dichtes Gehäuse, in dem eine Einrichtung zum Pumpen und zum Wärmeaustausch des Gases angeordnet ist, die in einer Form eines Rotors mit Scheiben auf einer Hohlwelle ausgeführt wird, und ein System zum Zuführen eines Kühlmittels in einem Wärmetauscher, und außerdem Elektroden zum Aufrechterhalten einer anregenden elektrischen Entladung im Gas, und einen optischen Resonator zur Abgabe der Strahlung aufweist. Folglich ist die Anzahl der Wärmeaustauschrotoren gleich der Anzahl der elektrischen Entladungskammern ( SU 1 718 314 A1 )
Ein Mangel des Lasers ist der niedrige Kühlungsgrad des Arbeitsgases, das in der Entladungskammer erwärmt wird, und folglich ein niedriger Pegel der erzeugten Strahlung und niedriger Wirkungsgrad des Lasers.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Gaskühlungsgrad zu erhöhen, den Wirkungsgrad des Lasers und dessen Herstellbarkeit zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem ein Umwälzungsgaslaser bereitgestellt wird, wobei der Laser ein Gehäuse, Wärmeaustauschventilatoren, die als Rotoren mit Scheiben auf einer Hohlwelle ausgeführt sind, eine Gasentladungskammer, ein System zum Zuführen eines Kühlmittels in die Wärmeaustauschventilatoren, und Resonatoren und Elektromotoren der Wärmeaustauschventilatoren aufweist. Der Laser weist zwei Wärmeaustauschgaszufuhrkanäle mit einer gemeinsamen Gasentladungskammer auf, die eine Anode und zwei Kathoden aufweist, wobei jeder Wärmeaustauschgaszufuhrkanal aufeinanderfolgend in einem Mantel angeordnete Wärmeaustauschventilatoren aufweist, die Achsen aufweisen, die parallel zur Anode installiert sind, wobei einer der Wärmeaustauschventilatoren das Gas in die Gasentladungskammer bläst, und nachfolgende Ventilatoren – ein ansaugender und z. B. dazwischen angeordnete – durch einen gemeinsamen Gaskanal dazwischen geschaltet sind; wobei die Resonatoren und Elektromotoren der Wärmeaustauschventilatoren in einem gemeinsamen Unterdruck bzw. Vakuumvolumen angeordnet sind.
Die im Vakuum angeordneten Elektromotoren der Wärmeaustauschventilatoren weisen ein Zwangskühlsystem auf.
Die Verwendung von mehreren Wärmeaustauschgaszufuhrkanälen mit Wärmeaustauschventilatoren zur Kühlung einer einzelnen (gemeinsamen) Gasentladungskammer stellt einen effektiven Betrieb des Lasers infolge einer abgestuften Strömungstemperaturabnahme auf das Niveau bereit, das eine vollständige Löschung der angeregten Niveaus der optisch aktiven Moleküle oder Atome bereitstellt.
Es sind Enddichtungen an der Hohlwelle installiert, um eine Zuführung und Entnahme des Kühlfluids zu Rotorscheiben der Wärmeaustauschventilatoren durch das Vakuumvolumengehäuse bereitzustellen.
Ferner wird die Erfindung mittels der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 einen Umwälzungsgaslaser,
2 eine Seitenansicht desselben.
Wie in 1 gezeigt, umfaßt der Umwälzungsgaslaser ein Gehäuse 1 mit Wärmeaustauschventilatoren 3, 4, 5, 6, die in der Form von Rotoren mit Scheiben auf einer Hohlwelle ausgeführt sind, und eine Gasentladungskammer 7, die eine Anode 8 und Kathoden 9 und 10 aufweist, und außerdem ein System zum Zuführen eines Kühlmittels in die Wärmeaustauschventilatoren (das in den Zeichnungen gezeigt wird). Der Laser weist außerdem Resonatoren und Elektromotoren für Wärmeaustauschventilatoren mit einem Kühlsystem auf (das in den Zeichnungen nicht gezeigt wird). Der Laser weist zwei Wärmeaustauschgaszufuhrkanäle 11 und 12 mit einer gemeinsamen Gasentladungskammer 7 auf, wobei jeder der Gaszufuhrkanäle z. B. zwei, aufeinanderfolgend in Mänteln 13 und 14 angeordnete, Wärmeaustauschventilatoren 3, 4 oder 5, 6 aufweist, deren Achsen parallel zur Anode 8 installiert sind. Einer der Wärmeaustauschventilatoren in jedem der Wärmeaustauschgaszufuhrkanäle 11 und 12 ist ein Ventilator, der das Gas in die Gasentladungskammer 7 bläst, das heißt, die Ventilatoren 3, 5, und nachfolgende Wärmeaustauschventilatoren 4 und 6 sind absaugende. Es können verschiedene Zwischenwärmeaustauschventilatoren aufeinanderfolgend hintereinander installiert werden, um die Gasstromtemperatur in den Gaszufuhrkanälen 11, 12 effektiver zu senken.
Die Gaszufuhrkanäle 11 und 12 bilden einen gemeinsamen Teil des Kanal am Ort der Gasentladungskammer 7.
Die Saugwärmeaustauschventilatoren 4 und 6 stehen mit der Gasentladungskammer 7 nicht in direkter Verbindung und liefern einen Hauptbeitrag zur effektiven Kühlung des Gasstroms. Die gasdynamische Kontur, die Resonatoren und Elektromotoren sind in einem gemeinsamen Vakuumgehäuse 1 angeordnet. Die Elektromotoren der Wärmeaustauschventilatoren sind mit einem Wasserkühlsystem zum Betrieb im Vakuum versehen. Es sind Endabdichtungen an den Hohlwellen der Wärmeaustauschventilatoren installiert, um das Austreten des Kühlfluids in das Vakuumvolu men zu verhindern. Es ist ein Fenster 15 im hermetischen Gehäuse zur Ausgabe der Laserstrahlung vorgesehen.
Der Umwälzungsgaslaser arbeitet wie folgt. Die Wärmeaustauschventilatoren 3 und 5 führen den abgekühlten Gasstrom der Entladungskammer 7 zu. Es wird eine elektrische Entladung zwischen den Kathoden 9, 10 und der Anode 8 gezündet, die Schwingungsniveaus der aktiven Gaskomponente der Arbeitsmischung anregt. Die induzierte Strahlung der aktiven Komponente erzeugt im Resonator eine gerichtete Laserstrahlung, die durch das Fenster 15 abgegeben wird. Die Wärmeaustauschventilatoren 4 und 6 in den Wärmeaustauschgaszufuhrkanäle 11 und 12 saugen den durch die Entladung erwärmten Gasstrom ab und kühlen ihn auf eine Temperatur ab, die der effektivsten Betriebsart der Wärmeaustauschventilatoren 4, 6 entspricht. Folglich kann die Gastemperatur über der Temperatur der vollständigen Deaktivierung der Gasstromschwingungsniveaus bleiben. Um die gewünschte Temperatur zu erreichen, ist eine mehrstufige Gaskühlung mittels der Verwendung von Zwischenwärmeaustauschventilatoren vorgesehen, wobei sich in diesem Fall das Gas zu den Zwischenwärmeaustauschventilatoren bewegt, die eine stufenweise Gaskühlung auf die Temperatur der vollständigen Deaktivierung der Gasmischung bereitstellen, und dann wird das Gas zu den Wärmeaustauschventilatoren 3 und 5 bewegt, die die Arbeitsgasmischung zu Entladungskammer blasen.
Ein Kühlfluid wird durch das Kühlmittelzufuhrsystem den sich drehenden Hohlwellen der Wärmeaustauschventilatorrotoren zugeführt, und es werden Endabdichtungen an den Wänden des Vakuumvolumens verwendet.
Die gegebene Lasergestaltung ist praktisch ausführbar, stellt einen hohen Grad der Gasstromkühlung bereit und läßt es folglich zu, den Wirkungsgrad des Lasers zu erhöhen.

Claims

Umwälzungsgaslaser, der ein Gehäuse (1), Wärmeaustauschventilatoren (3, 4, 5, 6), die als Rotoren mit Scheiben auf einer Hohlwelle ausgeführt sind, eine Gasentladungskammer (7), die eine Anode (8) und mindestens eine Kathode (9, 10) aufweist, ein System zum Zuführen eines Kühlmittels in die Wärmeaustauschventilatoren und Resonatoren und Elektromotoren der Wärmeaustauschventilatoren aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser zwei Wärmeaustauschgaszufuhrkanäle (11) mit einer gemeinsamen Gasentladungskammer (7) aufweist, die eine Anode (8) und zwei Kathoden (9, 10) aufweist, wobei jeder Wärmeaustauschgaszufuhrkanal (11) aufeinanderfolgend in einem Mantel (13, 14) angeordnete Wärmeaustauschventilatoren (3, 4, 5, 6) aufweist, die Achsen aufweisen, die parallel zur Anode (8) installiert sind, wobei einer der Ventilatoren das abgekühlte Gas in die Gasentladungskammer (7) bläst, und der nachfolgende Ventilator das heiße Gas aus der Gasentladungskammer (7) absaugt; wobei die Resonatoren und Elektromotoren der Wärmeaustauschventilatoren mit Zwangskühlung in einem gemeinsamen Vakuumvolumen angeordnet sind.
Umwälzungsgaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wärmeaustauschgaszufuhrkanal ferner Zwischenwärmeaustauschventilatoren aufweist, die schrittweise die Gasstromtemperatur senken, wobei die Zwischenwärmeaustauschventilatoren zwischen den absaugenden und blasenden Wärmeaustauschventilatoren installiert sind.