DE10325512A1 - Gas laser has magnetic field device used for preventing impact of electrons travelling between spaced electrodes with surrounding wall for reduced heat losses - Google Patents

Gas laser has magnetic field device used for preventing impact of electrons travelling between spaced electrodes with surrounding wall for reduced heat losses Download PDF

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DE10325512A1 DE2003125512 DE10325512A DE10325512A1 DE 10325512 A1 DE10325512 A1 DE 10325512A1 DE 2003125512 DE2003125512 DE 2003125512 DE 10325512 A DE10325512 A DE 10325512A DE 10325512 A1 DE10325512 A1 DE 10325512A1
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Norbert Dr. Koch
Günter Dr. Kornfeld
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/032—Constructional details of gas laser discharge tubes for confinement of the discharge, e.g. by special features of the discharge constricting tube
    • H01S3/0326—Constructional details of gas laser discharge tubes for confinement of the discharge, e.g. by special features of the discharge constricting tube by an electromagnetic field

Abstract

The gas laser has a resonator space defined between 2 reflectors (RE1,RE2) in the longitudinal direction (LR), a gas space within the resonator space filled with a working gas, e.g. argon and an electrode device within the gas space (GR) providing a potential difference between anode and cathode electrodes (AN,KA) spaced from one another in the longitudinal direction. A magnetic device generates a magnetic field in the gas space having a field direction perpendicular to the longitudinal direction between the electrodes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gaslaseranordnung.The The invention relates to a gas laser arrangement.

Gaslaseranordnungen sind insbesondere gebräuchlich mit Edelgasen, beispielsweise Argon als Arbeitsgas. Das typischerweise mit einem Druck im Bereich von 10–2 mbar bis 1 mbar im Gasraum vorliegende Arbeitsgas wird durch Stöße mit beschleunigten Elektronen angeregt. Hierfür sind in Längsrichtung beabstandet eine Kathode und eine Anode eines Elektrodensystems im Gasraum angeordnet. Zur Konzentration der von der Kathode zur Anode durch den Gasraum fließenden anregenden Elektronen im Bereich der durch eine Resonator-Spiegelanordnung bestimmten Strahlachse ist es bekannt, im Gasraum ein zur Strahlachse paralleles statisches Magnetfeld zu erzeugen, beispielsweise mittels einer Magnetanordnung mit Permanentmagneten und/oder Magnetspulen. Derartige Gaslaseranordnungen sind seit langem gebräuchlich.Gas laser arrangements are in particular customary with noble gases, for example argon as working gas. The working gas typically present in the gas space at a pressure in the range from 10 -2 mbar to 1 mbar is excited by collisions with accelerated electrons. For this purpose, a cathode and an anode of an electrode system in the gas space are arranged spaced apart in the longitudinal direction. For concentrating the exciting electrons flowing from the cathode to the anode through the gas space in the region of the beam axis determined by a resonator mirror arrangement, it is known to generate a static magnetic field parallel to the beam axis in the gas space, for example by means of a magnet arrangement with permanent magnets and / or magnetic coils. Such gas laser arrangements have long been in use.

Abweichend vom typischerweise in Längsrichtung zwischen den Elektroden im Gasraum homogenen zur Längsrichtung parallelen Verlauf des Magnetfelds ist in der DE 37 82 215 T2 ein in Längsrichtung welliger Verlauf vorgeschlagen, mittels dessen heißere und kältere Bereiche des Plasmas um die Strahlachse vermischt und thermale Instabilitäten vermieden werden. Zur Erzeugung des welligen Verlaufs können Permanentmagnetringe oder ein modulierter Spulenstrom eingesetzt sein.Deviating from the typically in the longitudinal direction between the electrodes in the gas space homogeneous to the longitudinal direction parallel course of the magnetic field is in the DE 37 82 215 T2 a longitudinal wavy course proposed by means of which hotter and colder areas of the plasma mixed around the beam axis and thermal instabilities are avoided. To generate the wavy course permanent magnet rings or a modulated coil current can be used.

Die bekannten Gaslaseranordnungen sind insbesondere durch den Aufwand zur Abfuhr von Verlustwärme aufwendig und teuer.The known gas laser arrangements are in particular by the effort to dissipate heat loss complicated and expensive.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gaslaseranordnung mit bei vergleichbarer optischer Leistung verringertem Kühlleistungsbedarf anzugeben.Of the present invention is based on the object, a gas laser arrangement with reduced cooling power requirement with comparable optical performance specify.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.The Invention is described in claim 1. The dependent claims contain advantageous embodiments and modifications of the invention.

Während bei herkömmlichen Gaslaseranordnungen mit magnetischer Konzentration der zwischen den in Längsrichtung beabstandeten Elektroden fließende Elektronenstrom durch ein im wesentlichen homogenes Magnetfeld, welches allenfalls zur Durchmischung thermale unterschiedlicher Bereiche in Längsrichtung gewellt sein kann, im Bereich der Strahlachse konzentriert wird, wird nach der vorliegenden Erfindung gezielt ein Abschnitt mit für den Elektronenstrom hoher Impedanz in Form des Magnetfeldabschnitts erster Art eingefügt, in welchem die magnetische Feldrichtung im Gasraum überwiegend senkrecht zur Feldrichtung verläuft. Überraschenderweise zeigt sich, dass durch den Magnetfeldabschnitt erster Art mit der überwiegend senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Feldrichtung bei vergleichbarer mittlerer Dichte angeregten Arbeitsgases bei der Strahlachse der Elektronenfluss als maßgeblicher Strom zwischen den beabstandeten Elektroden wesentlich geringer ist. Dadurch wird die primär aus Elektrodenfluss und Potentialdifferenz zwischen den Elektroden bestimmte Verlustleistung im Gasraum und somit auch die erforderliche Kühlleistung zur Abführung der Verlustleistung erheblich reduziert. Im Bereich des Magnetfeld-Abschnitts erster Art tritt vorteilhafterweise ein Ringstrom um die Strahlachse auf, welcher dem Betrag nach den Kathoden-Anodenstrom um mehrere Zehnerpotenzen übertreffen kann und dadurch einen hohen Beitrag zur Anregung des Arbeitsgases leistet.While at usual Gas laser arrangements with magnetic concentration of between in the longitudinal direction spaced electrodes flowing Electron current through a substantially homogeneous magnetic field, which at most for mixing thermal different Areas in the longitudinal direction is corrugated, concentrated in the area of the beam axis, For example, according to the present invention, a section for the electron current is targeted inserted high impedance in the form of the magnetic field portion of the first kind, in which the magnetic field direction in the gas space predominantly perpendicular to the field direction runs. Surprisingly shows that by the magnetic field portion of the first kind with the predominantly perpendicular to the longitudinal direction extending field direction excited at comparable average density Working gas at the beam axis of the electron flow as a relevant stream between the spaced electrodes is substantially less. Thereby becomes the primary from electrode flow and potential difference between the electrodes certain power loss in the gas space and thus also the required cooling capacity to the exhaustion the power dissipation considerably reduced. In the area of the magnetic field section first type advantageously occurs a ring current around the beam axis which, in magnitude, the cathode-anode current by several Scores exceed and thus a high contribution to the excitation of the working gas guaranteed.

Das Magnetfeld ist in an sich üblicher Weise im wesentlichen statisch und drehsymmetrisch um die Strahlachse. Die Erzeugung einer Feldform nach Art des ersten Abschnitts ist dem Fachmann an sich bekannt. Vorzugsweise ist zwischen sich in Längsrichtung gegenüberstehende gleichsinnige Pole einer mehrteiligen Magnetanordnung ein Polschuh aus weichmagnetischem Material eingefügt. Die Magnetanordnung enthält vorteilhafterweise Permanentmagnete.The Magnetic field is in itself more common Way substantially static and rotationally symmetrical about the beam axis. The generation of a field shape in the manner of the first section is the person skilled in the known. Preferably, in between longitudinal direction opposing same pole of a multipart magnet assembly a pole piece made of soft magnetic material. The magnet arrangement advantageously contains Permanent magnets.

Das Magnetfeld weist vorteilhafterweise im Bereich des Magnetfeldabschnitts erster Art innerhalb des Gasraumes einen Maximalwert der radialen magnetischen Induktion Br von wenigstens Br=0,01 T (Tesla), insbesondere wenigstens Br=0,05T, vorzugsweise wenigstens Br=0,2T auf. Das Magnetfeld zeigt dabei auch einen starken radialen Feldgradienten dBr/dr (mit r als radiale Koordinate von der Strahlachse aus), dessen Maximalwert innerhalb des Gasraums bei wenigstens 0,01 T/cm, insbesondere wenigstens 0,05T/cm, vorzugsweise wenigstens 0,2 T/cm liegt. Ein hoher Betrag des radialen Feldgradienten begünstigt eine radiale Beschränkung des im Magnetfeld-Abschnitts erster Art auftretenden Ringstroms, so dass Stöße von Elektronen mit der Wand gering gehalten werden können.The Magnetic field advantageously has in the region of the magnetic field section first type within the gas space a maximum value of the radial magnetic Induction Br of at least Br = 0.01 T (Tesla), in particular at least Br = 0.05T, preferably at least Br = 0.2T. The magnetic field shows also a strong radial field gradient dBr / dr (with r as radial coordinate from the beam axis), its maximum value within the gas space at least 0.01 T / cm, in particular at least 0.05T / cm, preferably at least 0.2 T / cm. A high amount favored by the radial field gradient a radial restriction the ring current occurring in the magnetic field portion of the first kind, so that shocks of electrons can be kept low with the wall.

Im Bereich des Magnetfeld-Abschnitts erster Art tritt vorteilhaft ein Gradient dBz/dz (mit z als achsiale Koordinate entlang der Strahlachse) der achsialen Komponente BZ der magnetischen Induktion auf, welcher auf der Strahlachse einen maximalen Betragswert von wenigstens 0,05 T/cm, insbesondere wenigstens 0,05 T/cm, vorzugsweise wenigstens 0,2 T/cm erreicht.in the Area of the magnetic field portion of the first type is advantageous Gradient dBz / dz (with z as the axial coordinate along the beam axis) the axial component BZ of the magnetic induction, which on the beam axis a maximum amount value of at least 0.05 T / cm, in particular at least 0.05 T / cm, preferably at least 0.2 T / cm reached.

Vorteilhafterweise weist das Magnetfeld in Längsrichtung gegen den Abschnitt erster Art versetzt wenigstens einen Abschnitt zweiter Art auf, in welchem das Magnetfeld innerhalb des Gasraums überwiegend parallel zur Längsrichtung verläuft. Vorzugsweise ist je ein Abschnitt zweiter Art in Längsrichtung zu bei den Seiten dem Abschnitt erster Art benachbart, bzw. ein Abschnitt erster Art zwischen zwei Abschnitten zweiter Art eingeschlossen. Das Magnetfeld weist dabei auf der Strahlachse SA einen Betragswert der achsparallelen Komponente der magnetischen Induktion BZ auf, der wenigstens 0,01 T, insbesondere wenigstens 0,05 T, vorzugsweise wenigstens 0,2 T beträgt.Advantageously, the magnetic field offset in the longitudinal direction against the portion of the first type at least a portion of the second kind, in which the magnetic field within the gas space mostly parallel to the longitudinal direction. Preferably, in each case a section of the second type is adjacent to the section of the first type in the longitudinal direction at the sides, or a section of the first type is enclosed between two sections of the second type. The magnetic field has on the beam axis SA an amount of the axis-parallel component of the magnetic induction BZ, which is at least 0.01 T, in particular at least 0.05 T, preferably at least 0.2 T.

Besonders vorteilhaft ist eine mehrstufige Magnetanordnung mit einem Magnetfeld im Gasraum, welches zwischen den in Längsrichtung beabstandeten Elektroden mehrere Abschnitte erster Art und mehrere Abschnitte zweiter Art in alternierender Folge aufweist. Die genannten Bereichsgrenzen für die magnetische Induktion bzw. deren Gradienten sind dabei in wenigstens einem der Abschnitte erster bzw. zweiter Art erfüllt.Especially advantageous is a multi-stage magnet arrangement with a magnetic field in the gas space, which is between the longitudinally spaced electrodes several sections of the first kind and several sections of the second kind in an alternating sequence. The mentioned range limits for the magnetic induction or its gradients are in at least one of the sections of the first or second type is met.

Die Magnetanordnung ist vorteilhafterweise außerhalb des Gasraums angeordnet und umgibt diesen in an sich bekannter Weise ringförmig bzw. rohrförmig. Die den Gasraum seitlich begrenzende Wand ist vorzugsweise aus dielektrischem Material. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist die den Gasraum quer zur Längsrichtung begrenzende Wand so geformt, dass der Durchmesser des Gasraums im Bereich eines Abschnitts erster Art größer ist als in einem daran in Längsrichtung angrenzenden Abschnitt.The Magnet arrangement is advantageously arranged outside the gas space and surrounds this in a conventional manner annular or tubular. The the gas space laterally limiting wall is preferably made of dielectric Material. In a particularly advantageous development is the Gas space transverse to the longitudinal direction bounding wall shaped so that the diameter of the gas space in the The area of a section of the first kind is larger than in one longitudinal adjacent section.

Die Elektrodenanordnung kann zusätzlich zu Anode und Kathode in Zwischenelektroden auf vorgebbaren oder auf sich gleitend einstellenden Zwischenpotentialen aufweisen.The Electrode arrangement may additionally to anode and cathode in intermediate electrodes on predeterminable or have sliding intermediate potentials.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt:The The invention is based on preferred embodiments illustrated in detail with reference to the figures. there shows:

1 ein Schnittbild durch eine Laseranordnung in Seitenansicht, 1 a sectional view through a laser arrangement in side view,

2 einen Ausschnitt mit Detaildarstellung des Magnetfeldverlaufs, 2 a detail with a detailed representation of the magnetic field profile,

3 eine Weiterbildung mit feldangepasstem Wandverlauf, 3 a further education with field-adapted course of the wall,

4 eine Ausführung mit Zwischenelektroden. 4 a version with intermediate electrodes.

Bei der in 1 schematisch dargestellten Gaslaseranordnung ist in an sich bekannter und mit gebräuchlichen Anordnungen übereinstimmender Weise ein Resonatorraum in Längsrichtung LR durch zwei Reflektoren RE1, RE2 begrenzt. Die Reflektoren bestimmen durch ihre Form und Anordnung eine optische Strahlachse SA, welche mit der z-Richtung eines polaren Koordinatensystems r, z zusammenfalle. Der Reflektor RE2 ist teildurchlässig, um einen Laserstrahl LS anzukoppeln. Zwischen den Reflektoren ist ein abgeschlossener Gasraum GR in Form z. B. eines dielektrischen Rohres RO mit schräg stehenden Austrittsfenstern FE angeordnet, in welchem sich ein Arbeitsgas, insbesondere ein Edelgas, vorzugsweise Argon, als Lasermedium mit einem Gasdruck im Bereich zwischen 10–3 mbar und 100 mbar, insbesondere zwischen 10–2 mbar und 10 mbar befindet. Eine Elektrodenanordnung mit in Längsrichtungen voneinander beabstandeten Elektroden Anode AN und Kathode KA erzeugt ein statisches elektrisches Feld mit im wesentlichen zur Längsrichtung paralleler Feldrichtung und bewirkt einen Elektronenfluss in der Richtung von Kathode zur Anode und eine entgegen gesetzte Bewegung von durch Stoßionisation erzeugten positiv geladenen Gasionen. Elektronen und Ionen bilden ein Plasma PL, welches durch eine um das Rohr RO angeordnete Magnetanordnung in einem Bereich um die Strahlachse konzentriert werden kann. Magnetanordnung und damit im Gasraum erzeugtes Magnetfeld sind im wesentlichen drehsymmetrisch um die Strahlachse SA, so dass die Winkelkoordinate des Koordinatensystems nicht weiter behandelt ist.At the in 1 schematically illustrated gas laser arrangement is in a known per se and with conventional arrangements a way resonator space in the longitudinal direction LR by two reflectors RE1, RE2 limited. The reflectors determine by their shape and arrangement of an optical beam axis SA, which coincide with the z-direction of a polar coordinate system r, z. The reflector RE2 is partially transparent in order to couple a laser beam LS. Between the reflectors is a closed gas space GR in the form z. B. a dielectric tube RO with oblique exit windows FE arranged in which a working gas, in particular a noble gas, preferably argon, as a laser medium with a gas pressure in the range between 10 -3 mbar and 100 mbar, in particular between 10 -2 mbar and 10 mbar is located. An electrode assembly having electrodes Anode AN and cathode KA spaced apart in the longitudinal direction creates a static electric field with the field direction substantially parallel to the longitudinal direction and causes electron flow in the cathode to anode direction and opposite movement of positively charged gas ions generated by impact ionization. Electrons and ions form a plasma PL, which can be concentrated in a region around the beam axis by a magnet arrangement arranged around the tube RO. Magnetic arrangement and thus generated in the gas chamber magnetic field are substantially rotationally symmetrical about the beam axis SA, so that the angular coordinate of the coordinate system is not further treated.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist die Form des von der Magnetanordnung im Gasraum erzeugten Magnetfelds, welche anhand charakteristischer Feldlinienverläufe in 2 schematisch dargestellt und erläutert ist.Essential for the present invention is the shape of the magnetic field generated by the magnet arrangement in the gas space, which is based on characteristic field lines in 2 is shown and explained schematically.

Wesentlicher Teil des Magnetfelds ist wenigstens ein, vorzugsweise mehrere Magnetfeldabschnitte erster Art in Längsrichtung LR, welche z. B. mit A1N, A1N+1 bezeichnet sind. Ein solcher Magnetfeldabschnitt erster Art ist dadurch charakterisiert, dass die Feldrichtung des Magnetfelds MF überwiegend senkrecht zur Strahlachse SA verläuft, d. h., dass die bezüglich der Strahlachse radiale Feldkomponente des Magnetfeld die zur Strahlachse parallele Feldkomponente überwiegt. Der Magnetfeldabschnitt erster Art bildet für den Strom in Längsrichtung bewegter und durch das statische elektrische Feld im Gasraum in Richtung der Anode beschleunigter Elektronen eine erhöhte Impedanz, so dass sich bei vergleichbarer optischer Laserleistung ein gegenüber gebräuchlichen Anordnungen erheblich reduzierter Kathoden-Anoden-Strom einstellt. Durch die Ausbildung des Magnetfelds entsteht im Magnetfeld-Abschnitt erster Art ein starker Ringstrom um die Strahlachse.An essential part of the magnetic field is at least one, preferably a plurality of magnetic field sections of the first type in the longitudinal direction LR, which z. B. with A1 N , A 1N + 1 are designated. Such a magnetic field section of the first type is characterized in that the field direction of the magnetic field MF is predominantly perpendicular to the beam axis SA, ie, that the radial field component of the magnetic field with respect to the beam axis outweighs the field component parallel to the beam axis. The magnetic field section of the first type forms an increased impedance for the current in the longitudinal direction and accelerated by the static electric field in the gas space in the direction of the anode, so that sets at comparable optical laser power compared to conventional arrangements significantly reduced cathode-anode current. The formation of the magnetic field produces a strong ring current around the beam axis in the magnetic field section of the first type.

Vorzugsweise befinden sich in Längsrichtung LR zu beiden Seiten eines Magnetfeldabschnitts erster Art Magnetfeldabschnitte zweiter Art, welche mit A2N, A2N+1,... bezeichnet sind und dadurch charakterisiert sind, dass die Magnetfeldrichtung im Gasraum überwiegend parallel zur Strahlachse verläuft, d. h. dass die zur Strahlachse parallele Magnetfeldkomponente die radiale Feldkomponente überwiegt. Die Magnetfeldabschnitte erster und zweiter Art folgen in Längsrichtung alternierend aufeinander und können unmittelbar aneinander anschließend oder, wie im skizzierten Beispiel zur klareren Unterscheidung als beabstandet angenommen werden.Magnetic field sections of the second type, designated by A2 N , A2 N + 1, .. are characterized in that the magnetic field direction in the gas space is predominantly parallel to the beam axis, that is, that the magnetic field component parallel to the beam axis outweighs the radial field component. The magnetic field sections of the first and second types follow one another alternately in the longitudinal direction and can be immediately adjoined to one another or, as in the example outlined, to be spaced apart for a clearer distinction.

Die in 2 teilweise mit Richtungspfeilen versehenen Magnetfeldlinien verdeutlichen auch ein weiteres vorteilhaftes Charakteristikum des Feldverlaufs, wonach die zur Strahlachse parallelen Feldkomponenten beidseitig eines Abschnitts erster Art entgegen gesetzt gerichtet sind. Bezüglich vorteilhafter oder bevorzugter Werte der radialen Komponente Br bzw. der achsialen Komponente Bz magnetischen Induktion wird auf die bereits gemachten Ausführungen verwiesen.In the 2 Partially provided with directional arrows magnetic field lines also illustrate a further advantageous characteristic of the field profile, according to which the beam axis parallel field components are directed against both sides of a section of the first kind opposite. With regard to advantageous or preferred values of the radial component Br or the axial component Bz magnetic induction, reference is made to the statements already made.

Mit der in 1 skizzierten Magnetanordnung mit mehreren in Längsrichtung mit alternierend entgegen gesetzter Polung aufeinanderfolgenden Permanentmagnetringen ergibt sich im Gasraum ein mehrstufiges Magnetfeld mit abwechselnd Magnetfeldabschnitten erster Art A1N, A1N+1,... und Magnetfeldabschnitten zweiter Art A2N, A2N+1,... und eine in 1 schematisch skizzierte Verteilung des Plasmas PL um die Strahlachse SA. Die Permanentmagnetringe PM sind im wesentlichen parallel zur Längsrichtung polarisiert. Zwischen benachbarten Magnetringen sind weichmagnetische Polschuhringe PS angeordnet. Die Permanentmagnetringe können auch durch stromdurchflossene Magnetspulen ersetzt sein. Permanentmagnete sind jedoch wegen des geringen Bauvolumens und des Wegfalls einer Magnetstromeinspeisung, welche auch wiederum den Kühlaufwand erhöht, bevorzugt.With the in 1 sketched magnet arrangement with several consecutive in the longitudinal direction with alternately opposite polarity permanent magnet rings results in the gas space, a multi-stage magnetic field with alternating magnetic field sections of the first kind A1 N , A1 N + 1, ... and magnetic field sections of the second kind A2 N , A2 N + 1, .. and one in 1 schematically sketched distribution of the plasma PL about the beam axis SA. The permanent magnet rings PM are polarized substantially parallel to the longitudinal direction. Between adjacent magnetic rings soft magnetic Polschuhringe PS are arranged. The permanent magnet rings can also be replaced by current-carrying magnetic coils. However, permanent magnets are preferred because of the small volume and the elimination of a magnetic current feed, which in turn increases the cooling effort.

In 3 ist eine bevorzugte Weiterbildung skizziert, bei welcher die den Gasraum quer zur Längsrichtung begrenzende Rohrinnenwand in Längsrichtung LR so strukturiert ist, dass im Bereich eines Magnetfeldabschnittes erster Art mit D1 ein größerer lichter Durchmesser des Gasraums vorliegt als mit D2 in in Längsrichtung benachbarten Bereichen, insbesondere in Bereichen von Ma gnetfeldabschnitten zweiter Art. Die Variierung des lichten Durchmessers in Längsrichtung kann wie skizziert durch Variieren der Wandstärke des Rohrs oder in anderer Ausführung durch korrespondierenden Verlauf von Außen- und Innenfläche der Rohrwand bei im wesentlichen konstanter Wandstärke realisiert sein. Vorzugsweise ist D1>1,2 D2, insbesondere D1>1,4 D2.In 3 a preferred development is sketched, in which the gas space transverse to the longitudinal direction limiting tube inner wall in the longitudinal direction LR is structured so that in the region of a magnetic field portion of the first type with D1 a larger clear diameter of the gas space is present as with D2 in longitudinally adjacent areas, in particular Areas of Ma gnetfeldabschnitten second kind. The variation of the clear diameter in the longitudinal direction can be realized as outlined by varying the wall thickness of the pipe or in another embodiment by corresponding course of outer and inner surfaces of the pipe wall at a substantially constant wall thickness. Preferably, D1> 1.2 D2, in particular D1> 1.4 D2.

Bei der in 4 nach Art der 1 skizzierten Anordnung sind zwischen Anode AN und Kathode KA mehrere Zwischenelektroden ZEN, ZEN+1,... vorgesehen. Die Zwischenelektroden können auf vorgebbaren Zwischenpotentialen oder wie skizziert innerhalb des Gasraums voneinander isoliert auf sich selbsttätig einstellenden gleitender Potentialen liegen. Die Elektroden können wie skizziert zugleich die zu 3 beschriebene Variation des lichten Durchmessers des Gasraums bewirken.At the in 4 by type 1 sketched arrangement between anode AN and cathode KA a plurality of intermediate electrodes ZE N , ZE N + 1, ... are provided. The intermediate electrodes can be located at predeterminable intermediate potentials or, as outlined within the gas space, isolated from each other on automatically adjusting sliding potentials. The electrodes can be sketched at the same time as the 3 cause described variation of the clear diameter of the gas space.

Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.The above and those specified in the claims as well as the figures removable features are both individually as well as in various combinations advantageously feasible. The invention is not limited to the described embodiments limited, but in the context of expert Can s changeable in many ways.

Claims (17)

Gaslaseranordnung mit – einer Reflektoranordnung, welche einen Resonatorraum begrenzt und in diesem eine Strahlachse in einer Längsrichtung als Strahlrichtung eines Laserstrahls definiert, – einem innerhalb des Resonatorraums liegenden Gasraum mit einem Arbeitsgas, – einer Elektrodenanordnung innerhalb des Gasraums, welche eine elektrische Potentialdifferenz zwischen wenigstens zwei in Längsrichtung beabstandeten Elektroden erzeugt, – einer Magnetanordnung, welche ein Magnetfeld im Gasraum erzeugt, welches in Längsrichtung zwischen den zwei beabstandeten Elektroden wenigstens einen Magnetfeldabschnitt erster Art mit überwiegend senkrecht zur Längsrichtung verlaufender Feldrichtung aufweist.Gas laser arrangement with A reflector arrangement, which limits a resonator space and in this a beam axis in a longitudinal direction defined as the beam direction of a laser beam, - one within the resonator chamber lying gas space with a working gas, - one Electrode arrangement within the gas space, which is an electrical Potential difference between at least two longitudinally spaced electrodes generated, - one Magnet arrangement which generates a magnetic field in the gas space, which longitudinal between the two spaced electrodes at least one magnetic field section first kind with predominantly perpendicular to the longitudinal direction extending field direction has. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Längsrichtung parallelen Feldkomponenten des magnetischen Felds beidseitig des Abschnitts erster Art entgegen gesetzt gerichtet sind.Arrangement according to claim 1, characterized that to the longitudinal direction parallel field components of the magnetic field on both sides of the section first type are directed against set. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert der radialen Komponente Br der magnetischen Induktion im Abschnitt erster Art innerhalb des Gasraums wenigstens 0,01 T, insbesondere wenigstens 0,05 T, vorzugsweise wenigstens 0,2 T beträgt.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized that the maximum value of the radial component Br of the magnetic Induction in the first-type section within the gas space at least 0.01 T, in particular at least 0.05 T, preferably at least 0.2 T is. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert des Feldgradienten dBr/dr der radialen Komponente Br der magnetischen Induktion im Abschnitt erster Art innerhalb des Gasraums wenigstens 0,01 T/cm, insbesondere wenigstens 0,05 T/cm, vorzugsweise wenigstens 0,2 T/cm beträgt.Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized the maximum value of the field gradient dBr / dr of the radial component Br of the magnetic induction in the first-type section within of the gas space at least 0.01 T / cm, in particular at least 0.05 T / cm, preferably at least 0.2 T / cm. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert des Feldgradienten dBz/dz der achsialen Komponente Bz der magnetischen Induktion im Abschnitt erster Art auf der Strahlachse wenigstens 0,01 T/cm, insbesondere 0,05 T/cm, vorzugsweise wenigstens 0,2 T/cm beträgt.Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the maximum value of the field gradient dBz / dz of the axial component Bz of the magnetic induction in the first-type section on the beam axis is at least 0.01 T / cm, in particular 0.05 T / cm, preferably at least 0.2 T / cm. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld zwischen den beiden Elektroden wenigstens einen Magnetfeldabschnitt zweiter Art mit überwiegend zur Längsrichtung parallelem Feldverlauf aufweist.Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized that the magnetic field between the two electrodes at least one Magnetic field section of the second kind with predominantly to the longitudinal direction has parallel field profile. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert der achsialen Komponente Bz der magnetischen Induktion auf der Strahlachse in einem Abschnitt zweiter Art wenigstens 0,01 T, insbesondere wenigstens 0,05 T, vorzugsweise wenigstens 0,2 T beträgt.Arrangement according to claim 6, characterized that the maximum value of the axial component Bz of the magnetic Induction on the beam axis in a section of the second kind at least 0.01 T, in particular at least 0.05 T, preferably at least 0.2 T is. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld zwischen den beiden Elektroden mehrere Abschnitte erster und zweiter Art in in Längsrichtung alternierender Folge aufweist.Arrangement according to claim 6 or 7, characterized that the magnetic field between the two electrodes has multiple sections first and second kind in the longitudinal direction having alternating sequence. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldanordnung Permanentmagnetringe enthält.Arrangement according to claim 1 to 8, characterized the magnetic field arrangement contains permanent magnet rings. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass weichmagnetische Polschuhringe zwischen in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Permanentmagnetringen angeordnet sind.Arrangement according to claim 9, characterized that soft magnetic pole rings between in the longitudinal direction successive permanent magnet rings are arranged. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung außerhalb des Gasraums angeordnet ist.Arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized that the magnet arrangement is outside the gas space is arranged. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den Gasraum zwischen den Elektroden seitlich begrenzende Wand aus dielektrischem Material besteht.Arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized that the gas space between the electrodes laterally limiting Wall made of dielectric material. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dass die Elektrodenanordnung in Längsrichtung zwischen Kathode und Anode weitere Zwischenelektroden aufweist.Arrangement according to one of claims 1 to 12, that the electrode arrangement in the longitudinal direction between Cathode and anode further intermediate electrodes. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenelektroden innerhalb des Gasraums angeordnet sind.Arrangement according to claim 13, characterized the intermediate electrodes are arranged inside the gas space. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenelektroden elektrisch isoliert auf gleitenden Zwischenpotentialen liegen.Arrangement according to claim 14, characterized in that the intermediate electrodes are electrically isolated on floating intermediate potentials lie. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Gasraums in Längsrichtung in der Art variiert, dass der Durchmesser in einem Abschnitt erster Art größer ist als in angrenzenden Abschnitten.Arrangement according to one of claims 1 to 15, characterized that the diameter of the gas space in the longitudinal direction varies in the way that the diameter is larger in one section of the first kind than in adjacent ones Sections. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck im Gasraum zwischen 10–3 mbar und 100 mbar, insbesondere zwischen 10–2 mbar und 10 mbar liegt.Arrangement according to one of claims 1 to 16, characterized in that the gas pressure in the gas space between 10 -3 mbar and 100 mbar, in particular between 10 -2 mbar and 10 mbar.
DE2003125512 2003-06-04 2003-06-04 Gas laser has magnetic field device used for preventing impact of electrons travelling between spaced electrodes with surrounding wall for reduced heat losses Withdrawn DE10325512A1 (en)

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