DE10304882A1 - Elektrodenmaterial - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrodenmaterial für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers, bestehend aus einer Legierung aus einem Basismaterial aus Kupfer und/oder Aluminium und/oder Messing und/oder Nickel, und eine Elektrode einer Entladungseinheit eines Gaslasers, die zumindest teilweise aus dem Elektrodenmaterial besteht. Erfindungsgemäß weist die Legierung als weiteren Bestandteil mindestens einen Anteil eines Alkalimetalls und/oder mindestens einen Anteil eines Erdalkalimetalls und/oder mindestens einen Anteil eines Lanthanids auf.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrodenmaterial für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers bestehend aus einer Legierung aus einem Basismaterial aus Kupfer und/oder Aluminium und/oder Messing und/oder Nickel und eine Elektrode einer Entladungseinheit eines Gaslasers.
- Derartige Elektrodenmaterialien für Elektroden von Entladungseinheiten von Gaslasern sind bekannt. Dabei können die Elektroden aus ein und demselben metallischen Werkstoff gefertigt sein oder auch aus unterschiedlichen Materialien. So beschreibt die
DE 42 33 634 C2 Elektroden für die Entladungseinheit eines Excimerlasers zur Vorionisierung und/oder zur Hauptentladung, wobei die Anode und die Kathode aus metallischen Werkstoffen mit unterschiedlichem Normalpotential bestehen. Durch diese unterschiedliche Materialwahl sollen die Elektroden einen geringeren Materialabtrag bzw. geringere Materialveränderungen aufweisen und somit zur Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Excimerlasers beitragen. Insbesondere soll hierbei das Abbrandverhalten der Elektroden verbessert werden. - Aus der
DE 39 20 634 A1 ist eine Elektrode für eine Entladungseinheit eines Gaslasers bekannt, wobei die Elektrode zumindest in ihrem der Entladung ausgesetzten Bereich als Bestandteil zumindest ein Metall der Platingruppe oder Gold aufweist. Auch dadurch soll der Elektrodenabbrand an der Elektrode vermindert werden, so dass nicht nur die Lebensdauer der Elektrode verlängert wird, sondern auch die Abstände zwischen den Elektroden länger aufrechterhalten werden sollen. - Nachteilig an dem bekannten Elektrodenmaterial und den daraus gefertigten Elektroden ist jedoch, dass diese noch immer einen sehr hohen Elektrodenabbrand aufweisen, der einerseits die Betriebsdauer der Elektroden verringert und andererseits die Zuverlässigkeit der entsprechenden Gaslaser deutlich reduziert. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass die sogenannte elektrische Austrittsarbeit der bisher verwendeten Elektrodenmaterialien > 4 eV beträgt.
- Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Elektrodenmaterial für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers bereitzustellen, welches gegenüber herkömmlichen Elektrodenmaterialen einen geringeren Materialabtrag bzw. -verschleiß aufweist.
- Es ist weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Elektrode für eine Entladungseinheit eines Gaslasers bereitzustellen, die gegenüber herkömmlichen Elektroden einen geringeren Materialabtrag bzw. -verschleiß aufweist.
- Gelöst werden diese Aufgaben durch ein gattungsgemäßes Elektrodenmaterial und eine gattungsgemäße Elektrode gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.
- Ein erfindungsgemäßes Elektrodenmaterial für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers besteht aus einer Legierung aus einem Basismaterial aus Kupfer und/oder Aluminium und/oder Messing und/oder Nickel, wobei die Legierung als weiteren Bestandteil mindestens einen Anteil eines Alkalimetalls und/oder mindestens einen Anteil eines Erdalkalimetalls und/oder mindestens einen Anteil eines Lanthanids aufweist. Das Alkalimetall kann dabei Lithium und/oder Natrium und/oder Kalium und/oder Rubidium und/oder Cäsium sein. Das Erdalkalimetall kann Magnesium und/oder Calcium und/oder Strontium und/oder Barium sein. Das Lanthanid ist bevorzugterweise Cer. Das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial weist ein optimiertes Abbrandverhalten auf, d. h. der Eiektrodenabbrand ist sehr klein und gleichmäßig und nicht lebensdauerbegrenzend für den Gaslaser. Dabei beträgt die elektrische Austrittsarbeit des Elektrodenmaterials ≤ 4 eV.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektrodenmaterials betragen der oder die Anteile des oder der weiteren Bestandteile der Legierung 5 bis 60 Gewichtsprozent bezogen auf die Legierung. Mit einer derartigen Zusammensetzung des Elektrodenmaterials ergeben sich die geringsten Elektrodenabbrände.
- Bei den Gaslasern handelt es sich üblicherweise um einen Excimerlaser oder einen CO2-Laser oder einen Stickstoff-Laser.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Anode und die Kathode der Entladungseinheit des Gaslasers aus unterschiedlichen erfindungsgemäßen Elektrodenmaterialien. So ist es möglich, auf die unterschiedlichen Anforderungen, die an die Kathode und die Anode gestellt werden, einzugehen. Dabei sollte die Kathode möglichst gut Elektronen emittieren, die Anode sollte möglichst sputterfest sein.
- Eine erfindungsgemäße Elektrode besteht zumindestens teilweise aus dem erfindungsgemäßen Elektrodenmaterial, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Dabei ist es auch möglich, dass nur ein in einen Entladungsraum und der Entladungseinheit des Gaslasers ragendes Ende der Elektrode mit dem erfindungsgemäßen Elektrodenmaterial beschichtet ist.
- Verwendung findet das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers.
Claims (11)
- Elektrodenmaterial für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers bestehend aus einer Legierung aus einem Basismaterial aus Kupfer und/oder Aluminium und/oder Messing und/oder Nickel, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung als weiteren Bestandteil mindestens einen Anteil eines Alkalimetalls und/oder mindestens einen Anteil eines Erdalkalimetalls und/oder mindestens einen Anteil eines Lanthanids aufweist.
- Elektrodenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetall Lithium und/oder Natrium und/oder Kalium und/oder Rubidium und/oder Cäsium ist.
- Elektrodenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdalkalimetall Magnesium und/oder Calcium und/oder Strontium und/oder Barium ist.
- Elektrodenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanthanid Cer ist.
- Elektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Anteile des oder der weiteren Bestandteile der Legierung 5 bis 60 Gew.-% bezogen auf die Legierung betragen.
- Elektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die elektrische Austrittsarbeit des Elektrodenmaterials ≤4 eV beträgt.
- Elektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Anode und die Kathode der Entladungseinheit des Gaslasers aus unterschiedlichen Elektrodenmaterialien bestehen.
- Eiektrodenmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Gaslaser ein Excimerlaser oder ein CO2-Laser oder ein Stickstoff-Laser ist.
- Elektrode einer Entladungseinheit eines Gaslasers, dadurch gekennzeichnet, die Elektrode zumindest teilweise aus einem Elektrodenmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 besteht.
- Elektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, ein in einen Entladungsraum der Entladungseinheit des Gaslasers ragendes Ende der Elektrode mit dem Elektrodenmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 beschichtet ist.
- Verwendung eines Elektrodenmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers.
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