DE1572642A1

DE1572642A1 - Laser-Bestrahlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1572642A1
Application number: DE19671572642
Authority: DE
Inventors: Tasman Dr Herman A; Dr Jean Blin; Geerlings Dr Maurits W
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1967-06-26
Filing date: 1967-06-26
Publication date: 1970-03-26
Also published as: GB1198934A; NL6809006A; LU56310A1; BE716684A; US3569993A

Description

15726Λ2

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DipUng. Hans- llei.trich Wey Berti-Dahlem, Podbielsiiiailee 68

JL

17 991/2 ' Berlin, den 26„ Juni 1967

EUROPÄISCHE ATOMGEMEINSCHAFT (EURATOlI)

Patentanmeldung

Laser-Bestrahlungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestrahlung eines Gegenstandes mit eiiif>ra Laserstrahl, der in einem durch eine Schtit-ar'auer von dem Gegenstand getrennten Lasersender erzeugt wird und nit Hilfe eines Ln einem gebogenen ortsfesten Rohr eingebauten afokalon optischen System durch die flauer hindurchgeführt wird.

Die Aufgabe, einen Gegenstand aus der B'ut firnun; -u b;>ß fcrnL i jn, dtelit sich besonders in der Kerntechnik, wo die ;.» hestrah ί en«', m Gegenstände in nogenamiten "Heiftun ZoLLgii" hiut«r ii<ik.a .-joh'utzßin

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behandelt werden, Dabei wäre es erwünscht, wenn störanfällige oder wartungsintensive Geräte außerhalb der schwerzugänglichen Zellen angeordnet sind. Außerdem sollte das Instellungbringen des Laserstrahls und der Bestrahlungseffekt möglichst gut optisch zu verfolgen sein.

Da diese Forderungen durch einen in der "Heißen Zelle" angeordneten und von Fernsehgeräten überwachten Lasersender nicht erfüllt werden, wird eine Vorrichtung der obenerwähnten Art vorgeschlagen, bei der gemäß der Erfindung in dem den Laserkanal umhüllenden Rohr im wesentlichen parallel zum Laserstrahl ein weiteres optisches System eingebaut ist, das auf der dem Lasersender zugeordneten. Mauersei te in ein Okular mündet und auf der anderen Seite in der Nähe des Rohrendes in einem schwenkbaren Spiegelsystem endet, welches in der einen Schwenkstellung die optische Achse des zweiten Systems in die des ersten Systems einspiegelt, derart, daß der Bildpunkt des Laserstrahls mit den Bildpunkt des weiteren optischen. Systems koinzidiert.

Vorzugsweise ist der Lasersender waagrecht und in Flucht mit der Mauerdurchfiihrung des Rohrs angebracht, während das Okular über mindestens eine weitere Umlenkung der Achse des ihm zugeordneten zweiten op tischen System außerhalb der Flucht der Mauerdurchfiihrung angeordnet istj

Her Grundgedanke der ßi* find'mg is* es al το, eine Art Stereo-Periskop zu voi wenden, des;>t η eiiibs System dar einäugigen optischen Betrachtung diojifc und dosntm anderes System den Laserstrahl führt. Sind ui« boi.irn Sy.te.ae einmal -zucLnatitUtv richtig in Stellung go-

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"bracht, dann kann die Achse des Laserstrahls aittels optischer Kontrolle auf einen gewünschten ,Punkt des Gegenstands gerichtet werden. Zudem läßt sich unmittelbar nach der Bestrahlung deren Effekt ebenfalls optisch erfassen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, mit Hilfe der Figuren la, Ib und 2 näher erläutert.

Figur la und Ib zeigen Orthogonalschnitte durch eine auf das Prinzip

reduzierte Vorrichtung gemäß der Erfindung, während

Figur 2 in größerem Haßstab einen weiteren Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung nach Figur 1 zeigt.

Fig. la enthält eine Schnittdarstellung des in die "Heiße Zelle" ragenden Teils der Vorrichtung mit Dlick auf die Schutzwand. Auf der linken Seite ist das afokale System des Laserkanals zu sehen, das oben einen Umlenkspiegel 1 und unten, knapp oberhalb eines Abschlußfensters 2, eine Sammellinse 3 enthält.

Parallel zu diesem System liegt auf der rechten Seite das weitere, das optische System, bestehend (von oben nach unten) aus einem umlenkspiegel k_% einer Sammellinse 5> einer justierbaren, mit Fadenkreuz versehenen Feldlinse 6, einer weiteren Sammellinse 7 sowie einem Umlenkprisma 8. Dieses Prisma versetzt in der dargestellten Lage die Achse des optischen Systems in die des Lasersystems, so daß der Bestrahlungsort, ein auf einem Objektträger 9 in drei Orthogonalrichtungen versetzbarer Gegenstand 10, optisch angepeilt werden kann-. Das Prisma läßt sich in die gestrichelt angedeutete Lage umschwenken

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und gelangt dadurch für die Dauer der Bestrahlung aus dein Bereich des Laserstrahls.

Nun werde der Verlauf der beiden Systeme anhand von Fig. Ib rückwärts durch die Schutzmauer 11 hindurch auf die Seite des Beobachters und Operateurs verfolgt. Der in Fig. Ib dargestellte Schnitt A-A verläuft entlang der Achse des optischen Systems. Das afokale Lasersystem ist also hier nicht sichtbar; es enthält auch außer dem dem Lasergenerator 12 unmittelbar vorgelagerten Objektiv keine Linsen.

Das optische System enthält dagegen eine Mehrzahl von Linsen 13, ein Umlenkprisma 14 in der oberen rechten Ecke und ein Umlenkprisma 15 vor einem Okular 16. Auf die ausführliche Beschreibung dieses Systems kann angesichts des hochentwickelten Stands der Technik auf dem Periskopgebiet verzichtet werden.

Das Okular 16 liegt außerhalb der Flucht der Hauerdurchführung, während der Lasergenerator 12 in Flucht zu dieser angeordnet ist· Auf diese Weise ist der Operateur sowohl gegen den Laserstrahl als auch gegen eventuelle durch die Mauerdurchführung gelangende Radioaktivität geschützt. Der Vergrößerungsfaktor des optischen Systems kann durch Auswechseln der beiden zwischen den Umlenkprismen Ik und 15 gelegenen Linsen verändert werden., Die beiden Systeme sind in einem gemeinsamen U-förmigen Rohr 17 untergebracht, das bei Bedarf evakuiert werden kann.

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Bei der erstmaligen Installation und nach Reparaturen am Laser muß der Laserstrahl auf den Punkt des Bestrahlungsgegenstands 10 zentriert werden, der im Okular 16 zentral sichtbar ist. Dazu dient ein Beobachtungsgerät 18, das bei Bedarf in den Strahlengang einschwenkbar ist und zwischen dem Lasergenerator 12 und dem Rohr 17 mittels elastischer Manschette eingefügt ist. Dieses Beobachtungsgerät zeigt im vergrößerten Maßstab Fig. 2, die ein Schnittbild entlang der Linie C-C in Pig. Ib darstellt. Hier ist außerdem der Laserstab 19 und das obenerwähnte (afokale) Laserobjektiv 20 zu erkennen. Der Laserstab ist beispielsweise aus Neodym. Direkt vor dem Laserstab ist ein semipermeabler Spiegel 21 zu erkennen, der für die Justierung mit Hilfe des Beobachtungsgeräts l8 gebraucht wird. Weiter liegt dort ein Sicherheitsschieber 22, der während der Justierung den Stab Abdeckt und den Beobachter schützt gegen allmögliche Laserimpulse (Diese Gefahr läßt sich allerdings durch zusätzliche elektrische Blockierschaltungen, die hier nicht weiter erläutert werden, ohnehin stark reduzieren). Das Beobachtungsgerät besteht aus einem Lummer-WUrfel 23, einem Objektiv 24, einem Doppelprisma 25 und einem Okular 26, alle in Flucht zueinander. Weiter sind eine Lichtquelle 27, ein Kondensor und eine Blende 29 so zum Doppelprisma angeordnet, daß sie einen Lichtpunkt auf das Objektiv 2k richten. Das ganze Beobachtungsgerät ist baulich eine Einheit, die um eine in der Zeichen©!: :na der Figur •liegende Achse schwenkbar ist, derart, daß der Lummer-Würfel 23 in der gezeichneten Lage im Strahlengang des Laser liegt und in einer weiteren Endlage aus dem Laserstrahlengang entfernt ist.

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Zum Justieren des Laserstabs 19 wird das Beobachtungsgerät zuerst in die gezeichnete Lage gebracht,und der Lichtpunkt wird durch des Objektiv 2k ins Unendliche projeziert. Nach Reflexion im Luntner-Würfel, Durchgang durch das Laserobjektiv 20 und Reflexion am Spiegel 21 gelangt das Bild des Lichtpunkts auf ein Fadenkreuz in Okular 26. Das Beobachtungsgerät wird durch nicht gezeichnete Justierschrauben so lange verschoben, bis der Lichtpunkt zentrisch auf das Okular fällt.

Nun wird durch das optische System der Bestrahlungsvorrichtung ein zentraler Punkt auf dem Objektträger 9 anvisiert (dabei- ist das Prisma 8 in der gezeichneten Lage) und derselbe Punkt im Okular 26 gesucht· (wozu das Prisma in die gestrichelt gezeichnete Lage gebracht wird). Mit Hilfe von nicht gezeichneten weiteren Justierschrauben wird dabei die Gesamtheit Lasersender und Beobachtungsgerät so lange verschoben, bis sich der Punkt im Okular 26 zentriert hat» Der Strahlengang geht jetzt übrigens durch den ganzen Laserkanal und gelangt erst nach Reflexion am Spiegel 21 und in Lummer-Würfel 23 in das Beobachtungsgerät· ·

Nachdem so der Laserstab auf den für beide Systeme gemeinsamen Bildpunkt auf dem Objektträger justiert ist, wird das Beobachtungsgerät aus dem Bereich des Laserstrahls geschwenkt und der Sicherheitsschieber 22 zurückgezogen (diese beiden Bewegungen können auch durch eine mechanische Kupplung zwangsweise miteinander verfanden sein). Jetzt steht die Vorrichtung für Bestrahlungen zur Verfugung.

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Ein zu bestrahlender Gegenstand wird jetzt auf dem Objektträger befestigt und durch das Okularr 16 des optischen Systems bei heruntergeschwenktem Prisma 8 betrachtet. Durch geeignete (fernbediente) Bewegung des Objektträgers wird ein Bestrahlungspunkt ausgexfählt und scharf eingestellt. Nun wird das Prisma 8 aus der gezeichneten Stellung hochgeschwenkt und der Lasersender wird in Betrieb gesetzt. Nach Abschluß der Bestrahlung kann der Bestrahlungs· effekt wieder durch das optische System bei heruntergeschwenktem Prisma überprüft werden. ·

Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung erfüllt also völlig die eingangs erwähnten Forderungen und eignet sich damit besonders für den kerntechnischen Einsatz. Bezüglich der praktischen Realisierung der Vorrichtung, was die konstruktiven Details der Zerlegbarkeit, ΐ/artung, Montage, Justierbarkeit sowie den Antrieb des Prismas 8 betrifft, wird auf die hochentwickelte Instrumententechnik verwiesen.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Bestrahlung eines Gegenstandes mit einem Laserstrahl, der in einem durch eine Schutzmauer von dem Gegenstand getrennten Lasersender erzeugt wird und mit Hilfe eines in einem gebogenen ortsfesten Rohr eingebauten afokalen optischen Systeme durch die Mauer hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in demselben Rohr (17) im wesentlichen parallel zum Laserstrahl eir. weiteres optisches System eingebaut ist, das auf der dem Lasersender zugeordneten Mauerseite in ein Okular (16) mündet und auf der anderen Seite in der Nähe des Rohrendes in einem schwenkbaren Spiegelsystem (8) endet, welches in der einen Schwenkstellung die optische Achse des zweiten Systems in die des ersten Systems einspiegelt, derart, daß der Bildpunkt des Laserstrahls mit dem Bildpunkt des weiteren optischen Systems koineidiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lasersender (12) waagrecht und in Flucht mit der Mauerdurchführung des Rohres angebracht ist, während das Okular über mindestens eine weitere Umlenkung der Achse des ihm zugeordneten zweiten optischen System außerhalb der Flucht der Mauerdurchführung angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lasersender und der Mauerdurchführung ein Beobachtungsgerät (18) in den Strahlengang des Laser einschwenkbar ist, mit dessen Hilfe das Eoinzidieren der beiden Systeme nachgewiesen wird.

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