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Die
Erfindung betrifft Sicht- und Schutzfenster für Lasereinrichtungen und Einrichtungen
zur Überwachung
einer Lasereinrichtung mit einem derartigen Sicht- und Schutzfenster.
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Bekannte
Sicht- und Schutzfenster für
Lasereinrichtungen bestehen aus einer Scheibe, die für sichtbares
Licht transparent und im Wesentlichen für die Laserstrahlung absorbierend
ist. Derartige Scheiben sind aus einem Kunststoff hergestellt. Eine
Deformation oder eine Beschädigung
eines derartigen Fensters ist nur durch die Betrachtung einer Person möglich.
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Der
in den Patentansprüchen
1 und 7 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicht-
und Schutzfenster und eine Einrichtung mit einem derartigen Sicht-
und Schutzfenster für
Lasereinrichtungen so zu schaffen, dass wenigstens im Wesentlichen
keine die Umwelt belastende Laserstrahlung der Lasereinrichtung über das
Sicht- und Schutzfenster nach außen gelangt.
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Diese
Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1 und 7 aufgeführten Merkmalen
gelöst.
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Die
Sicht- und Schutzfenster für
Lasereinrichtungen und Einrichtungen zur Überwachung einer Lasereinrichtung
mit einem derartigen Sicht- und Schutzfenster zeichnen sich insbesondere
dadurch aus, dass wenigstens im Wesentlichen keine die Umwelt belastende
Laserstrahlung der Lasereinrichtung über das Sicht- und Schutzfenster
nach außen
gelangt.
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Dazu
besteht das Sicht- und Schutzfenster aus einer in Richtung der Lasereinrichtung
angeordneten Innenscheibe und einer beabstandet dazu angeordneten
Außenscheibe.
Die Scheiben bestehen dabei aus einem für sichtbares Licht transparenten Material.
Das Material wenigstens einer der Scheiben ist weiterhin ein im
Wesentlichen die Laserstrahlung des Lasers absorbierendes Material.
Durch Absorption von Laserstrahlung wird dabei die im Wesentlichen
die Laserstrahlung des Lasers absorbierende Scheibe bestimm- und
feststellbar belastet. Darüber
hinaus weist der Raum zwischen Innen- und Außenscheibe ein Medium mit einem
Unter- oder Überdruck
gegenüber
dem Luftdruck auf. Das Material der Scheiben besteht vorteilhafterweise
aus für sichtbares
Licht transparentem Material. Damit ist es möglich, dass das Fenster als
Sichtfenster für
die Lasereinrichtung genutzt werden kann. Weiterhin ist das Material
wenigstens einer der Scheiben für
die Wellenlänge
des Lasers im Wesentlichen absorbierend. Falls Laserstrahlung auf
diese Scheibe fällt,
so erfolgt eine Belastung dieser Scheibe, die feststell- und bestimmbar
ist.
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Belastungen
zeigen sich dabei durch optische Veränderungen und/oder Deformationen
dieser Scheibe. Erstere sind sichtbar und können mittels optischer Messverfahren
erfasst werden. Deformationen können
insbesondere optisch oder durch die Deformation bestimmbare Veränderungen
des Mediums im Raum zwischen der Innen- und Außenscheibe erfasst werden.
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Das
Sicht- und Schutzfenster ist dazu Bestandteil einer Einrichtung
zur Überwachung
einer Lasereinrichtung, wobei die Belastungen vorzugsweise mit ihrem
Beginn so erfasst und bestimmt werden, dass bei Auftreten der Laser
ausgeschaltet wird und keine die Umwelt belastende Laserstrahlung nach
außen
gelangen kann. Der Raum zwischen der Innen- und der Außenscheibe
des Sicht- und Schutzfensters besitzt ein Medium mit einem Unter-
oder Überdruck
gegenüber
dem Luftdruck. Weiterhin ist der Raum zwischen der Innen- und der
Außenscheibe
mit einer Druckmesseinrichtung für
eine durch eine bei einer Belastung hervorgerufenen Deformation
der Scheibe entstehenden Druckänderung
verbunden, so dass eine Einrichtung zur Überwachung einer Lasereinrichtung
mit einem Sicht- und Schutzfenster realisiert ist. Darüber hinaus
ist die Druckmesseinrichtung mit einer Signaleinrichtung, einer Steuereinrichtung
oder einer Kombination daraus zusammengeschaltet. Die Absorption
von Laserstrahlung führt
zu einer Erwärmung
der Scheibe, wobei bei fortgesetzter Erwärmung die Erweichungstemperatur überschritten
wird. Damit ändern
sich die mechanischen Eigenschaften dieser Scheibe. Diese wird durch
den von außen
anliegenden Luftdruck deformiert, wobei sich der Innendruck im Raum
zwischen der Innen- und der Außenscheibe
verändert.
Diese Druckänderung
wird mittels der Druckmesseinrichtung bestimmt und kann über die
damit zusammengeschaltete Signaleinrichtung, Steuereinrichtung oder
der Kombination daraus ausgewertet werden. Die Signaleinrichtung
ist dazu vorteilhafterweise eine optische und/oder akustische Signaleinrichtung.
Mittels der Steuereinrichtung wird der Laser der Lasereinrichtung
bei Auftreten einer Deformation ausgeschaltet.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis
6 und 8 bis 15 angegeben.
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Die
Scheiben bestehen nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 aus
einem für
sichtbares Licht transparenten Material. Weiterhin ist das Material
der Innenscheibe weiterhin ein im Wesentlichen für die Wellenlänge des
Lasers transparentes Material. Darüber hinaus ist das Material
der Außenscheibe
weiterhin ein im Wesentlichen die Laserstrahlung des Lasers absorbierendes
Material. Dadurch wird durch Absorption von Laserstrahlung die Außenscheibe
bestimm- und feststellbar belastet wird.
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Die
Scheiben bestehen nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 aus
einem für
sichtbares Licht transparenten Material. Weiterhin ist das Material
der Innenscheibe weiterhin ein im Wesentlichen die Laserstrahlung
des Lasers absorbierendes Material, so dass durch Absorption von
Laserstrahlung die Innenscheibe bestimm- und feststellbar belastet
wird.
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Günstigerweise
besteht die Innenscheibe nach der Weiterbildung des Patentanspruchs
4 aus einem für
sichtbares Licht transparenten Kunststoff. Weiterhin besteht die
Außenscheibe
aus einem sowohl für
sichtbares Licht transparenten als auch die Laserstrahlung im Wesentlichen
absorbierendem Kunststoff.
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Der
Kunststoff für
die Innen- und die Außenscheibe
ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 Polycarbonat.
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Das
Medium ist vorteilhafterweise nach der Weiterbildung des Patentanspruchs
6 Luft oder ein gasförmiger
Stoff.
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Das
Sicht- und Schutzfenster besitzt nach der Weiterbildung des Patentanspruchs
8 einen Anschluss für
eine vakuumerzeugende Einrichtung, eine Fördereinrichtung für das Medium
oder einen Druckbehälter
mit dem Medium, so dass der Raum zwischen der Innen- und der Außenscheibe über den Anschluss
mit der vakuumerzeugenden Einrichtung, der Fördereinrichtung oder dem Druckbehälter verbindbar
oder verbunden ist. Der Druckbehälter
besitzt dazu das Medium mit einem Über- oder Unterdruck gegenüber dem
Luftdruck, so dass sich bei einer Verbindung mit dem Raum zwischen
den Scheiben ein entsprechender Druck einstellt.
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Die
Druckmesseinrichtung ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs
9 über
eine Steuereinrichtung mit der Lasereinrichtung vorteilhafterweise
so verbunden, dass bei einer Druckeränderung des Mediums im Raum
zwischen der Innen- und der Außenscheibe
der Laser der Lasereinrichtung ausgeschaltet wird.
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Nach
der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 ist die vakuumerzeugende
Einrichtung, die Fördereinrichtung
oder der Druckbehälter
mit dem Raum zwischen Innen- und Außenscheibe so verbunden, dass
die Druckmesseinrichtung, die Lasereinrichtung und die vakuumerzeugende
Einrichtung, die Fördereinrichtung
oder der Druckbehälter mit
der Steuereinrichtung so verbunden sind, dass bei einer Druckänderung
des Mediums im Raum zwischen der Innen- und der Außenscheibe
der Laser der Lasereinrichtung ausgeschaltet wird. Der Druck des
Mediums im Raum wird vorteilhafterweise nur bei Bedarf, dass bedeutet
bei Betrieb der Lasereinrichtung, erzeugt. Die Überwachung erfolgt über die Druckmesseinrichtung,
wobei das Druckregime über die
Druck-Zeit-Kurve überwacht
wird. Die ordnungsgemäße Funktion
der gesamten Einrichtung ist damit leicht kontrollierbar.
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Die
vakuumerzeugende Einrichtung, die Fördereinrichtung oder der Druckbehälter ist nach
der Weiterbildung des Patentanspruchs 11 über ein Regelorgan mit dem
Raum zwischen Innen- und Außenscheibe
verbunden. Weiterhin sind die Druckmesseinrichtung, die Lasereinrichtung,
die Betätigungseinrichtung
des Regelorgans und die vakuumerzeugende Einrichtung, die Fördereinrichtung
oder der Druckbehälter
mit der Steuereinrichtung so verbunden, dass die vakuumerzeugende
Einrichtung, die Fördereinrichtung
oder der Druckbehälter
zeitlich begrenzt über
das Regelorgan mit dem Raum zwischen Innen- und Außenscheibe
verbunden ist.
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Vorteilhafterweise
erfolgt die Erzeugung des Drucks des Mediums im Raum zwischen der
Innen- und der Außenscheibe
vor Inbetriebnahme der Lasereinrichtung, so dass bei deren Betrieb
eine Druckdifferenz zum Luftdruck im Raum vorhanden und die Schutzwirkung
des Fensters gegeben ist. Während des
Betriebs der Lasereinrichtung sperrt das Regelorgan die Verbindung
zwischen diesen Raum und der vakuumerzeugenden Einrichtung, der
Fördereinrichtung
oder dem Druckbehälter,
so dass der Betrieb oder der Anschluss letzterer nicht weiter notwendig ist.
Das Regelorgan ist vorzugsweise ein bekanntes Ventil.
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Nach
der Weiterbildung des Patentanspruchs 12 ist eine Zeitmesseinrichtung
ein Bestandteil der Steuereinrichtung. Weiterhin sind die Druckmesseinrichtung
und die vakummerzeugende Einrichtung, die Fördereinrichtung oder der Druckbehälter mit
der Steuereinrichtung so verbunden, dass die Zeit zur Erzeugung
eines bestimmten Drucks des Mediums im Raum zwischen der Innen-
und der Außenscheibe
ein Kriterium für
die Dichtheit des Sicht- und Schutzfensters ist.
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Die
Zeit, um einen bestimmten Druck des Mediums im Raum zwischen der
Innen- und der Außenscheibe
zu erzeugen, ist durch das Volumen bestimmt. Besitzt das Sicht-
und Schutzfenster ein Leck, so erhöht sich die Zeit zur Erzeugung
des bestimmten Drucks des Mediums. Daraus folgt, dass bei Überschreiten
der Zeitdauer zur Erzeugung eines bestimmten Drucks des Mediums
das Sicht- und Schutzfenster beschädigt ist. Über die Zeitmesseinrichtung
ist dadurch eine Prüfung
des Zustands des Sicht- und Schutzfensters gegeben.
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Zwischen
der Innen- und der Außenscheibe ist
nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 13 ein Rahmen angeordnet.
Dadurch ist eine einfache Realisierung des Sicht- und Schutzfensters
mit den beabstandet zueinander angeordneten Scheiben gegeben, wobei
der Abstand der Innen- und der Außenscheibe einfach durch die
Dicke des Rahmens bestimmt ist. Weiterhin sind die Innenscheibe,
der Rahmen und die Außenscheibe
dabei vorzugsweise verklebt. Das ist eine einfache Technologie,
die auch dichte Verbindungen zwischen diesen Bestandteilen gewährleistet.
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Der
Rahmen oder wenigstens eine der Scheiben besitzt nach der Weiterbildung
des Patentanspruchs 14 wenigstens einen Anschluss für die Druckmesseinrichtung
und/oder die vakuumerzeugende Einrichtung, die Fördereinrichtung oder den Druckbehälter.
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In
Blickrichtung vor der Außenscheibe
des Sicht- und Schutzfensters ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs
15 wenigstens eine Scheibe aus einem sowohl für sichtbares Licht transparenten als
auch im Wesentlichen die Laserstrahlung des Lasers absorbierendem
Material angeordnet. Damit erhöht
sich die Schutzwirkung des Sicht- und Schutzfensters.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt
und wird im Folgenden näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 ein
Sicht- und Schutzfenster für
Lasereinrichtungen und
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2 eine
Einrichtung zur Überwachung
einer Lasereinrichtung mit einem Sicht- und Schutzfenster und
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3 eine
Einrichtung zur Überwachung
einer Lasereinrichtung mit einem Sicht- und Schutzfenster und einem Regelorgan.
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Ein
Sicht- und Schutzfenster 1 für Lasereinrichtungen besteht
im Wesentlichen aus einer Innenscheibe 2 und einer beabstandet
dazu angeordneten Außenscheibe 3.
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Die 1 zeigt
ein Sicht- und Schutzfenster 1 für Lasereinrichtungen 6 in
einer prinzipiellen Darstellung.
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Die
Innen- 2 und die Außenscheibe 3 sind mittels
eines Rahmens 5 beabstandet zueinander angeordnet.
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Die
Scheiben 2, 3 bestehen aus einem für sichtbares
Licht transparenten Material. Das Material der Innenscheibe 2 ist
weiterhin ein im Wesentlichen für
die Wellenlänge
des Lasers transparentes Material. Das Material der Außenscheibe 3 ist
weiterhin ein im Wesentlichen die Laserstrahlung des Lasers absorbierendes
Material, so dass durch Absorption von Laserstrahlung die Außenscheibe 3 bestimm-
und feststellbar belastet wird.
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Die
Innen- 2 und die Außenscheibe 3 bestehen
dazu aus einem Kunststoff vorzugsweise Polycarbonat.
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Das
Medium des Raumes 4 zwischen der Innen- 2 und
der Außenscheibe 3 besitzt
einen Unterdruck gegenüber
dem Luftdruck. Das Medium ist dabei vorteilhafterweise Luft.
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Bei
einer Einrichtung zur Überwachung
einer Lasereinrichtung 6 mit einem Sicht- und Schutzfenster 1 ist
der Raum 4 zwischen der Innen- 2 und der Außenscheibe 3 mit
einer Druckmesseinrichtung 7 für eine durch eine bei einer
Belastung mit Laserstrahlen hervorgerufenen Deformation der Außenscheibe 3 entstehenden
Druckänderung
verbunden.
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Die 2 zeigt
eine Einrichtung zur Überwachung
einer Lasereinrichtung 6 mit einem Sicht- und Schutzfenster 1 in
einer prinzipiellen Darstellung.
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Die
Druckmesseinrichtung 7 ist mit einer Signaleinrichtung,
einer Steuereinrichtung oder einer Kombination daraus zusammengeschaltet.
Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise ein bekanntes Datenverarbeitungssystem 8.
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Zur
Erzeugung des Unterdrucks des Mediums ist der Raum 4 zwischen
der Innen- 2 und der Außenscheibe 3 über einen
Anschluss mit einer vakuumerzeugenden Einrichtung 9 verbindbar
oder verbunden. Dazu besitzt der Rahmen 5 und/oder wenigstens
eine der Scheiben 2, 3 Anschlüsse für die Druckmesseinrichtung 7 und
die vakuumerzeugende Einrichtung 9.
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Die
vakuumerzeugende Einrichtung 9, die Druckmesseinrichtung 7 und
die Lasereinrichtung 6 sind mit dem Datenverarbeitungssystem 8 so
verbunden, dass bei einer Druckerhöhung des Mediums im Raum zwischen
der Innen- 2 und der Außenscheibe 3 der Laser
der Lasereinrichtung 6 ausgeschaltet wird.
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In
einer Ausführungsform
des Ausführungsbeispiels
ist die vakuumerzeugende Einrichtung 9 über ein Regelorgan mit dem
Raum 4 zwischen Innen- 2 und Außenscheibe 3 verbunden.
Das Regelorgan ist ein bekanntes Ventil 10.
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Die 3 zeigt
eine Einrichtung zur Überwachung
einer Lasereinrichtung 6 mit einem Sicht- und Schutzfenster 1 und
einem Regelorgan in einer prinzipiellen Darstellung.
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Die
vakummerzeugende Einrichtung 9, die Druckmesseinrichtung 7,
die Lasereinrichtung 6 und die Betätigungseinrichtung des Ventils 10 sind
mit dem Datenverarbeitungssystem 8 so verbunden, dass die
vakuumerzeugende Einrichtung 9 zeitlich begrenzt über das
Ventil 10 mit dem Raum 4 zwischen Innen- 2 und
Außenscheibe 3 verbunden
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist eine Zeitmesseinrichtung ein Bestandteil des Datenverarbeitungssystems 8.
Die vakummerzeugende Einrichtung 9 und die Druckmesseinrichtung 7 sind
dabei so mit dem Datenverarbeitungssystem 8 verbunden, dass
die Zeit zur Erzeugung eines bestimmten Drucks des Mediums im Raum 4 zwischen
der Innen- 2 und der Außenscheibe 3 ein Kriterium
für die
Dichtheit des Sicht- und Schutzfensters 1 ist.
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Anstelle
der vakummerzeugenden Einrichtung 9 wird in einer weiteren
Ausführungsform
des Ausführungsbeispiels
eine Fördereinrichtung
eingesetzt. Die sonstige Realisierung der Einrichtung zur Überwachung
einer Lasereinrichtung 6 entspricht der jeweiligen Ausführungsform
des Ausführungsbeispiels.
Dabei wird kein Unterdruck sonder ein Überdruck des Mediums im Raum 4 zwischen
der Innen- 2 und der Außenscheibe 3 erzeugt.
Die Fördereinrichtung
ist dabei eine bekannte Pumpe zur Erzeugung eines gegenüber dem
Luftdruck erhöhten
Luftdruck im Raum 4 zwischen der Innen- 2 und
der Außenscheibe 3 des
Sicht- und Schutzfensters 1.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des Ausführungsbeispiels
besteht die Innenscheibe 2 anstelle der Außenscheibe 3 aus
einem die Laserstrahlen des Lasers der Lasereinrichtung 6 im
Wesentlichen absorbierenden Material.