DE1764359C3 - Keramische Entladungsröhre für einen Gaslaser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine keramische Entladungsröhre für einen Gaslaser, die aus einzelnen Segmenten besteht, die durch ringförmige Teile mit Abstand voneinander angeordnet sind und mehrere in Längsrichtung durch die Segmente verlaufende Bohrungen mit einer ausgefluchteten Hauptbohrung aufweisen.

Eine solche Entladungsröhre ist aus der Druckschrift »Sperry Engineering Review«, 19 (1966), 1, Seiten 26—31 bekannt. Der in dieser Druckschrift beschriebene Argon-Laser umfaßt eine aus Quarz- oder Graphitscheiben aufgebaute Röhre, wobei die einzelnen Scheiben durch das äußere, präzisionsgefertigte Quarzrohr zusammengehalten werden, das zugleich die gasdichte äußere Hülle bildet Die beim Betrieb, insbesondere beim Dauerbetrieb, entstehende Wärme muß aus dem Innern der Röhre abgeführt werden, und dies erfolgt bei der bekannten Röhre durch ein an der ^o Außenseite des Quarzrohrs entlangströmendes Kühlmedium; alternativ wurde auch die Wärmeabfuhr durch Strahlung erwähnt

Die Wärmeleitfähigkeit von Quarz ist jedoch sehr schlecht, verglichen etwa mit der von bestimmten e₅ Keramikmaterialien, wie Berylliumoxid, und darüberhinaus ist auch der thermische Kontakt zwischen den Segmenten und der Innenwandung des Quarzrohres schlecht. Im Ergebnis werden die Segmente so hohen Temperaturen ausgesetzt, daß deren Lebensdauer begrenzt ist,

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entladungsröhre mit den eingangs genannten Merkmalen zu schaffen, die kein äußeres Quarzrohr benötigt und daher leichter und besser kühlbar ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die ringförmigen Teile als Verbindungsstükke ausgebildet sin<i, die eine vakuumdichte, selbsttragende Verbindung awischen den einzelnen Segmenten bewirken. Die Vakuumdichtung ist demgemäß auf die Stoßstellen zwischen den Segmenten und den Verbindungsstücken übertragen, die vorzugsweise Metallringe sind, die mit den metallisierten Endflächen der Segmente verlötet sind.

Diese Metallringe sind natürlich sehr gut wärmeleitend, und die Wärmeabfuhr kann noch verbessert werden, wenn man sie nach Art von Kühlkörpern mit nach außen vorstehenden, große Oberflächen aufweisenden Fortsätzen versieht

Damit lokale Spannungen in den Segmenten vermieden werden — was wegen des nicht vorgesehenen äußeren Quarzrohres wichtig ist — werden in Weiterbildung der Erfindung Schlitze vorgesehen, die sich von der zentralen Hauptbohrung zu den anderen Bohrungen erstrecken.

Ausführungsbeispielc der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Gaslaser mit einer Entladungsröhre, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt

Fig.2 ist ein Querschnitt durch den Gaslaser nach F i g. 1 längs der Linie 2-2 in F i g. 1;

F i g. 3 stellt perspektivisch eine Ausführungsform der Entladungsröhre gemäß der Erfindung dar;

F i g. 4 ist ein Querschnitt durch die Entladungsröhre längs der Linie 4-4 in F i g. 3;

F i g. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Entladungsröhre längs der Linie 5-5 in F i g. 4;

F i g. 6 ist ein Ausschnitt aus F i g. 5, der dort von der Linie 6-6 umschlossen ist, und zeigt in größerem Maßstab die Metall-Keramik-Verbindung zwischen den keramischen Segmenten und den zwischen ihnen befindlichen Metallteilen;

Fig.7 stellt perspektivisch einen Ausschnitt aus einem anderen Ausführungsbeispiel für eine Entladungsröhre gemäß der Erfindung dar;

F i g. 8 zeigt einen Querschnitt durch die Entladungsröhre nach F i g. 7 längs der Linie 8-8 und

F i g. 9 ist ein Schnitt nach der Linie 9-9 in F i g. 8.

Der Gaslaser 11 nach F i g. 1 und 2 umfaßt eine aus Segmenten aufgebaute Entladungsröhre 12, die eine evakuierbare Entladungsstrecke 13 sowie Gasrücklaufpfade 14 aufweist Um eine Resonanzstruktur für die kohärente Strahlung, die von einem aktiven Gas in der Entladungsstrecke 13 erzeugt wird, vorzusehen, sind reflektierende Endstücke 16 und 17 an den Enden der Entladungsröhre 12 an Punkten angeordnet, die optisch mit der Achse 18 der Entladestrecke 13 fluchten, um so die Enden der Resonanzstruktur zu definieren. Das aktive Gas wird für die Erzeugung kohärenter Strahlung durch Energie angeregt, die von einer Quelle 19 zugeführt wird, welche über Einrichtungen 21 und 22 angekoppelt ist, um eine Entladung in dem aktiven Gas aufzubauen und aufrechtzuerhalten.

Eine Ausführungsform der keramischen Entladungs-

röhre 12 aus Segmenten ist in den F i g, 3 bis 6 gezeigt Die Entladungsröhre 12 umfaßt keramische Segmente, nämlich Scheiben 23 aus Berylliumoxyd (BeO), die jeweils eine zentrische Bohrung 24 (im folgenden Hauptbohrung genannt) und kleinere, in radialem Abstand von der Hauptbohrung angeordnete weitere Bohrungen 26 aufweisen. Die Bohrungen 26 werden kleiner gewählt so daß die Impedanz gegenüber einer Stromenitladung höher ist durch die Bohrungen 26 als durch die Hauptnahrungen 24. Wenn demgemäß die Segmenite 23 zur Entladungsröhre 12 zusammengebaut werden, wird die Stromentladung vorzugsweise längs der Strecke 13 erfolge», die durch die größeren zentrischen Hauptbohrungen 24 definiert ist Auch schon eine geringfügige Verringerung der Größe der ,₅ Bohrungen 26 relativ zu den Hauptbohrungen 24 sorgt dafür, daß die Entladung die Strecke 13 bevorzugt Es hat sich jedoch gezeigt daß bei Anordnung der Entladungsrohre 12 mit der Strecke 13 in Ausfluchtung mit der Achse eines axialsymmetrischen Magnetfeldes _M die Wahl der Querschnittsfläche der Bohrungen 24 etwa l,5mal so groß wie die der Bohrungen 26 mehr als genügend ist um sicherzustellen, daß sich die Entladungssäuile längs der Entladestrecke 13 ausbildet

Für den Zusammenbau der Röhre 12 werden die _2J BerylHumoxydscheiben 23 endseitig miteinander verbunden, vorzugsweise mittels durchlochter Metallteile 27 aus einem Material beispielsweise auf der Basis von Kupfer. Die Kupferteile 27 sind zwischen benachbarten Scheiben 23 der Röhre 12 angeordnet und mit Metallisierungsschichten 28 verlötet, die auf die Endflächen 29 einander benachbarter Scheiben 23 aufgebracht sind. Die Kupferteile 27 werden vorteilhaft auch deshalb aufgelötet damit sich eine vakuumdichte Verbindung zwischen den Kupferteilen 27 und den BerylHumoxydscheiben 23 ergibt Beim Vorliegen von vakuumdichten Verbindungen kann die Röhre 12 selbst als Vakuumhülle für die Entladungsstrecke 13 dienen. Die Ausbildung der Metallisierungsschichten 28 und deren Verbindung mit den Kupferteilen 27 kann ^₀ durchgeführt worden beispielsweise nach dem in den US-PS 29 96 401 oder 32 26 822 beschriebenen Verfahren.

Die Metallteile 27 sind deshalb duchbohrt, damit die Hauptbohrungen 24 der miteinander zu verbindenden ^₅ Scheiben 23 längs einer ungeknickten Achse 18 ausgerichtet werden können, um die Endadestrecke 13 zu definieren. Zur Erleichterung der Auslösung und Aufrechterhaltung einer Entladungssäule hoher Stromdichte, d. lh. höher als 500 A/cm², werden die Bohrungen 24 zur Ausbildung der Entlatieröhrenachse 18 so genau ausgefluchtet, daß diese Achse zumindest 80% optisch gerade ist Die Durchbohrung der Metallteile 27 dient weiterhin dazu, die Gasströmung zwischen den kleineren radial entfernten Bohrungen 26 der Scheiben 23 zu ermöglichen und damit der Ausbildung von Gasrücklaufpfaden 14 zwischen den Enden der Entladungsröhre 12.

Zur Erleichterung der Herstellung und des Zusammenbaus der BerylHumoxydscheiben 23 werden ringför- ^ mige Kupferteile 27 zu deren Verbindung verwendet insbesondere weist jeder Kupferring 27 eine Öffnung 31 mit einem Radius auf, der größer ist als der größte Radialabstand, um den die kleinere Bohrung 26 von der Röhrenachse 18 entfernt ist. Bei dieser Konstruktion ^₅ verbleibt ein Zwischenraum 32 zwischen benachbarten Scheiben 23, in den sich alle Bohrungen 26 der benachbarten Scheiben öffner.

Der Zwischenraum 32 ermöglicht den GasduxchtriU zwischen den kleineren Bohrungen 26 benachbarter Scheiben 23, und da Gas auch längs gewinkelter Strecken strömen kann, brauchen die kleineren Bohrungen der Scheiben nicht ausgefluchtet zu werden, um gerade Gasrücklaufpfade 14 zu schaffen. Deshalb brauchen beim Zusammenbau der mehrfach durchbohrten Berylliumoxydscheiben 23 nur die Hauptbohrungen 24, die die Entladestrecken 13 definieren, genau ausgerichtet zu werden. Es versteht sich, daß dies die Herstellung und den Zusammenbau der Scheiben erheblich vereinfacht da dann die Bohrungen 24 und 26 in den Scheiben nicht genau lokalisiert zu sein brauchen und mit Ausnahme der Hauptbohrungen 24 beim Zusammenbau nicht genau positioniert zu werden brauchen.

Indem absichtlich die kleineren Bohrungen 26 für die Gasrücklaufpfade 14 gegeneinander versetzt werden, können die Rücklaufpfade verwinkelter und länger werden. Beide Maßnahmen tragen dazu bei, den Aufbau einer Entladung längs des Gasrück! ..afpfades 14 zu verhüten. Wenn außerdem die Dicke der Kupferringe 27 klein gegenüber dem Durchmesser der Bohrungen 26, d. h. der Abstand zwischen benachbarten Scheiben 23, gewählt wird, ergeben sich Einschnürungen längs der Gasrücklaafpfade 14. Diese Einschnürungen dienen zusätzlich der Verhinderung der Ausbildung einer Entladung längs der Gasrücklaufpfade 14. Wenn durch Versetzen der Bohrungen 26 ein gewundener Pfad ausgebildet wird, können diese Bohrungen sogar ebenso groß oder größer als die Hauptbohrungen 24 gemacht werden. Infolge des längeren Pfades erfolgt die Entladung immer noch vorzugsweise längs der Bohrungen 24.

Durch Verwendung von Metallteilen 27, die sich nicht in die Zone der Entladungsstrecke 13 erstrecken, d. h. die die Peripherie der Bohrungen 24, welche die Entladestrecke 13 definieren, in seitlichem oder radialem Abstand umschließen, wird das unerwünschte Sprühen, das sonst an Metallflächen beim Auftreten einer Ionenentladungssäule erfolgt unterdrückt. Um sicherzustellen, daß die Entladungssäule nicht die Oberfläche der Metallteile 27, welche sich in radialem Abstand von den Bohrungen 24 befinden, erreicht, wird die Dicke der Metallteile klein im Vergleich mit dem Durchmesser der Bohrungen 24 gewählt. Bei diesem Aufbau der keramischen Entladungsröhre 12 findet das unerwünschte Sprühen nicht statt.

Die Entladungsröhre für einen in Produktion befindlichen Gaslaser 11 für eine Entladung mit 900 A/cm² und die Erzeugung von ein Watt kohärenten Lichtes von 4825, 5208, 5682 und 6471 A aus Krypton umfaßte siebenundfünfzig Berylliumoxydscheiben 23, die miteinander zur Ausbildung einer Entladungsstrecke 13 von etwa 60 cm Länge verbunden waren. Die Scheiben 23 hatten eipcn Durchmesser von etwa 1,6 cm und eine Länge von etwa 035 cm und wurden durch Kupferringe 27 mit einem Innendurchmesser von etwa 035 cm, einem; Außendurchmesser von 1,6 cm und einer Dicke zwischen O.OiScm und 0,05 cm miteinander verbunden. Der Durchmesser der Hauptbohrungen 24 betrug 0,2 cm. Die kleineren Bohrungen 26 besaßen einen Durchmesser von 0,16 cm und waren um etwa 3,2 mm Abstand von den Hauptbohrungen 24 entfernt.

Durch den Segmentaufbau der Röhre 12 wird die Herstellung in Massenproduktion erleichtert. Insbeson-Jere werden vor dem Zusammenbau cL Röhre 12 alle keramischen Seemente 23 mittels der üblichen Kera-

mikpressformtechnik erzeugt. Die Keramiksegmente 23 werden dann metallisiert und mit den Metallteilen 27 zur Entladungsröhre 12 verlötet. Zwar können kleine Segmente aus Keramikmaterial gegossen, gefräst, gebohrt, geräumt oder anderweitig auf Maschinen bearbeitet werden, um die Bohrungen einzubringen, doch ist es extrem schwierig, in der gleichen Weise lange Stücke durchbohrter Keramik herzustellen. Dies trifft selbst dann zu, wenn für die Maschinenbearbeitung eine Führungsbohrung vorgesehen ist, infolge der großen Schwierigkeiten bei der Herstellung von Keramikteilen mit langen Bohrungen, die in dem erforderlichen Maße geradlinig sind, wie es für die Hauptbohrungen 24 zur Ausbildung der Entladungsstrecke 12 in der zusammengebauten Röhre 12 erforderlich ist.

Von der in der Zeichnung dargestellten Form der Röhre 12 können natürlich Abweichungen vorgenommen werden. Beispielsweise können die keramischen ^fe η tw t^% #ϊ t% t £% " 9 4 η I^ f\ ο

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besitzen und eine beliebige Anzahl von Bohrungen in den Segmenten 23 von Scheibe zu Scheibe ändern, insbesondere dann, wenn die die Gasrücklaufpfade 14 bildenden Bohrungen 26 miteinander über einen Zwischenraum gekoppelt sind, wie der in Fig.5 mit dem Bezugszeichen 32 versehene. Auch können die Segmente 23 auf andere Weise als durch Metallteile 27, die an Metallisierungsschichten 28 der Segmente angelötet sind, miteinander verbunden werden, z. B. durch eine mechanische Halterung oder durch andere Verbindungseinrichtungen. Die Verbindung der Segmente mittels Metallisierung vereinfacht allerdings die Ausbildung vakuumdichter Strukturen. Die Metallteile 27 brauchen dann allerdings auch nicht ringförmig zu sein. Es kann sich um Blechteile handeln mit getrennten Öffnungen für jede Bohrung der Keramiksegmente. Es muß auch noch erwähnt werden, daß die Bohrungen 24 für die Entladungssäule 13 nicht zentrisch in den Segmenten sitzen müssen, doch ist bei zentrischer Anordnung der Bohrungen 24 die Sicherheit größer, daß die Entladungssäule sich bei Anwesenheit eines axialen Magnetfeldes in der Entladungsstrecke 13 ausbilden wird.

In den F i g. 1 und 2 ist zu erkennen, daß eine zylindrische Form der Entladeröhre 12 für den Betrieb mit Krypton als aktivem Gas vorgesehen ist, und daß durchbohrte Metallringe 33 und 34 mit den metallisierten Abschnitten der Keramiksegeniente an einander gegenüberliegenden Enden der Entladungsröhre 12 verlötet sind. Die Entladungsröhre 12 wird von Kupferrohren 36 und 37 getragen, an die die Kupferringe 33 bzv.34 jeweils angeschweißt sind. Jedes der Rohre "36 und 37 weist eine kegelstumpfförmige Öffnung 41 bzw. 42 auf, die mit der Achse 18 der Entladungsstrecke 13 fluchten und deren stumpfes Ende 43 bzw. 44 sich jeweils am Ende der Röhre 12 befindet

Für den Aufbau und die Aufrechterhaltung der Entladung in dem Kryptongas, das in der Entladungsstrecke 13 befindlich ist, sind die Röhre 12 und die Rohre 36 bzw. 37 zwischen Energiekopplungsstücken 21 (Hochleistungskathode) mit einem Gehäuse 46 und 22 (Anodentyp) angeordnet Die Entladungsenergie wird durch eine Gleichspannungsquelle 19 geliefert Das Kathodengehäuse 46 ist beispielsweise durch Verlöten mit dem Fußende 47 des Rohres 36 verbunden. Die Anode 22 ist z. B. durch Verlöten, mit dem Fußende 48 des Rohres 37 verbunden und erstreckt sich von diesem weg.

Öffnungen 49 bzw. 51 befinden sich in der Kathode 21 bzw. der Anode 22 in Ausfluchtung mit der Röhrenachs« 18. Diese Öffnungen 49 und 51 bilden Durchlässe durcl· die Kathode und die Anode, so daß das bei dei Gasentladung erzeugte Licht viele Male in dei Resonanzstruktur reflektiert werden kann, die zwischer den spiegelähnlichen Reflektoren 16 und 17 ausgebildel ist, welche sich außerhalb des zwischen der Anode und der Kathode befindlichen Bereichs der Anordnung

ίο befinden, jedoch in der scheinbaren Achse 50 des erzeugten Strahles von kohärentem Licht. Einer der reflektierenden Spiegel, z. B. 16, ist teilweise transparent, so daß das erzeugte Licht des Lasers 11 nach außer gelangen kann.

Um die Reflektoren 16 und 17 außerhalb des Gasbereichs anordnen zu können, ist ein erstes Fenster 52 (Brewster-Fenster) vakuumdicht mit einem Rohrstück 53 an der Endwandung 54 des Kathodengehäuse! 46 in Ausfluchtung mit der Öffnung 49 angebracht. Ir

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ster 56 vakuumdicht mittels eines Rohrstücks 57 arr Ende der Anode 22 in Ausfluchtung mit der Anode 51 befestigt. Die Fenster 52 und 56 brechen den in det Entladung erzeugten Lichtstrahl und versetzen der Strahl von einem Pfad längs der tatsächlichen Achse 18 auf einen Pfad längs der scheinbaren Achse 50.

Die Fenster 52 und 56, die Rohrstücke 53 und 57 Kathode 21, Anode 22, Rohre 36 und 37 sowie die Entladungsröhre 12 bilden demgemäß ein evakuierba res Gehäuse. Das aktive Gas wird durch die Einlaßöffnung 58 in der Seitenwandung 59 des Kathodengehäuses 4S eingelassen. Um die zwischen det Kathode 21 und der Anode 22 aufgebaute Entladung kontrollieren zu können, ist die Kathode 21 im Abstand von dem Rohr 36 angeordnet, und ein Fenster 61 isl vakuumdicht an einer Sichtöffnung 62 angebracht, die sich vom Kathodengehäuse bzw. dessen Seitenwandung 59 zu einer Stelle gegenüber dem Raum 63 zwischen der Kathode 21 und dem Rohr 36 erstreckt.

Zur Kühlung der Entladungsröhre 12 ist ein Glasgehäuse 64 um die Röhre angeordnet und definiert einen Raum 66 für das Hindurchleiten eines Kühlfluids wie z. B. Wasser, über die Außenoberfläche 67 der Röhre. Das Glasgehäuse 64 wird an jedem seiner Ender über die Röhre 12 von ringförmigen Distanzstücken 68 aus unmagnetischem Isoliermaterial, wie z. B. Tetrafluoräthylen, getragen. Die Distanzstücke 68 sind in einem Glasrohr 69 verkeilt, daß das Gehäuse 64 umgibt. Das Glasrohr 69 ist mit den Rohren 36 und 37 mittels Montageringen 70,71 verbunden. Jedes Distanzstück 68 weist einen Ansatz 72 an seinem Innenumfang auf, der eine Schulter 73 bildet. Das Gehäuse 64 sitzt aui den Schultern 73, so daß es im Abstand von der Röhre 12 gehalten wird.

Bekanntlich bildet sich bei laminarer Fluidströmung, wenn das Fluid über eine erhitzte Oberfläche strömt, sogleich ein Fluidfilm nahe der erhitzten Oberfläche aus, dessen Geschwindigkeit schwankt zwischen Null an der erhitzten Oberfläche und der Geschwindigkeit der Hauptströmung an der äußeren Fläche. Dieser Film besitzt einen hohen Widerstand für den Wärmeübergang und behindert damit die Wärmeübertragung von der heißen Oberfläche auf das Kühlfluid. Zwecks Vermeidung dieses Films und damit der Verbesserung des Wärmeübergangs von der Röhre 12 auf das Kühlfluid ist die Innenoberfläche 74 des Gehäuses 64 gewellt, indem Vorsprünge oder Sicken 75 in bestimmten Abständen längs der Oberfläche 74

vorgesehen werden. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 haben diese die Form von runden Ansätzen an der Innenoberfläche mit einer Breite von 0,3 cm und in Abständen von 3,7 cm. Wenn das Kühlfluid durch den Raum 66 zwischen dem Gehäuse 64 und der Entladungsröhre 12 strömt, sorgt die gewellte Oberfläche 74 dafür, daß das Kühlfluid turbulent strömt. Die turbulente Strömung verhindert die Ausbildung eines Kühlfluidfilmes mit hohem thermischen Widerstand um die Außenoberfläche 67 der Entladungsröhre 12.

Das KUhifluid kann auch für die Kühlung des Kathodengehäuses 46 und der Anode 22 Verwendung finden. Für die Kühlung des Kathodengehäuses 46 ist ein Anpaßstück 76 aus Kupfer um das Kathodengehäuse 46 angeordnet und mit dem Glasgehäuse 64 gekoppelt über einen Durchlaß 77, der sich durch das Rohr 36 erstreckt. Die Anode 22 wird in ähnlicher Weise gekühlt durch Anordnen eines Anpaßstückes 78 aus Tetrafluorethylen, das mit dem Glasgehäuse 64 über einen Durchlaß 79 verbunden ist, welcher sich in dem Rohr 37 befindet, das seinerseits eine dreieckige Querschnittsform aufweist. Das KUhifluid wird in das Anpaßstück 76 durch die öffnung 80 eingespeist und dem Anpaßstück 78 durch die öffnung 81 entnommen.

Um die Radialausbreitung der Entladungssäule in der Entlaclcstrecke 13 zu reduzieren, und damit die Verluste an der Wandung der Röhre 12 herabzusetzen, ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes, z. B. eine Spule 82 mit einer Energieversorgung 83, um die Entladungsröhre 12 herum angeordnet, um so ein axiaies Magnetfeld zu erzeugen, das sich durch die Entladestrecke 13 erstreckt. Die Spule 82 wird bezüglich der Röhre 12 von dem unmagnetischen Glasrohr 69 positioniert und wird gehalten von einem Ruckschlußteil 84, das rohrförmig ist und z. B. durch Verschweißen an den ebenfalls aus magnetischem Material bestehenden Ringen 70 und 71 befestigt ist. Die Entladungsröhre 12 ist vorzugsweise innerhalb des axialen Magnetfeldes derart angeordnet, daß das Magnetfeld axialsymmetrisch bezüglich der Entladungsstreckenachse 18 ist. Diese Anordnung der Entladungsröhre ist die günstigste um sicherzugehen, daß sich die Entladungssäule innerhalb der Strecke 13 ausbildet.

In den F i g. 7 bis 9 ist eine Ausführungsform der Entladungsröhre 12 gezeigt, die für die Vereinfachung der Kühlung ausgelegt ist. Genauer gesagt, die Metallteile 27 sind mit rippenartigen Fortsätzen 87 versehen, die vorzugsweise einstückig mit den Metallteilen 27 sind und sich von der Außenoberfläche 67 der Röhre 12 weg erstrecken. Die vergrößerte Oberfläche der Metallteile 27, welche der die Röhre 12 umgebenden Kühlung ausgesetzt ist, verbessert die Wärmeübertragung erheblich.

Die Kühlung der Röhre 12 kann dadurch erleichtert werden, daß ein Kühlfluid, z. B. Luft oder Wasser, über die äußere Oberfläche 67 der Röhre mit den Kühlrippen

87 geleitet wird. Um das Kühlfluid nahe der Oberfläche der Keramikscheiben 23 zu führen, sind die Fortsätze 87 der Metallteile 27 an einer Mehrzahl von Stellen ausgenommen, um so Lappen 88 im Umfangsabstand an den Metallteilen 27 auszubilden. Die Lappen 88 sind gegen die Richtung der Fluidströmung verkantet, um so Zwischenräume 89 auszubilden, zwischen denen das Kühlmittel strömen kann. Die verkanteten Lappen 88 dienen zugleich dazu, die Kühlfluidströmung über die Außenoberfläche 67 der Röhre 12 turbulent zu machen. Die Turbulenz wird noch verbessert, indem die Lappen

88 relativ zur Kühlmittelströmung abwechselnd in die eine und in die andere Richtung abgebogen sind. Durch die Verformung der Lappen 88 in der beschriebenen Weise ergibt sich kein gerader ununterbrochener Pfad für die Kühlmittelströmung zwischen benachbarten Fortsätzen 87. Infolgedessen ändert sich häufig die Strömungsrichtung und damit wird die gewünschte Turbulenz der Kühlfluidströmung erzeugt.

Ein Hauptgrund für die Kühlung der Röhre 12 ist die Festigkeit der Röhre beim Betrieb mit hohen Stromdichten aufrechtzuerhalten. Leider sind im Normalbetrieb die Keramiksegmente 23 hohen radialen Temperaturgradienten unterworfen, wenn hohe Stromdichten auftreten und mehrfach große Temperaturbereiche durchfahren werden. Es können sich deshalb zur Zerstörung führende innere Spannungszentren ergeben.

Um die Ausbildung derartiger Spannungen in den Segmenten 23 minimal zu machen, sind die Segmente mit Schlitzen 91 versehen, welche sich längs derselben erstrecken. Zur Verhinderung lokaler Spannungszentren sind die Schlitze 91 so angeordnet, daß sich jeweils einer radial von der Hauptbohrung 24 zur jeweils einer der im Radialabstand angeordneten kleineren Bohrung 26 erstreckt. Die Breite der Schlitze 91 wird kleiner als der Durchmesser der kleineren Bohrungen 26 gewählt. Es versteht sich, daß die Schlitze 91 auch dazu diener, den Gasaustausch zwischen der Hauptbohrung 24 und jedem radial entfernten kleineren Loch 26 über die ganze Länge der Röhre 12 zu ermöglichen. Dies trägt zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Druckes längs der Entladungsstrecke 13 während des Betriebs bei.

Die Entladungsröhre gemäß der Erfindung ist dank ihrem geringen Gewicht und ihrem kompakten Aufbau besonders für Luft- und Raumfahrtanwendungen geeignet, doch ist die Anwendung wegen des damit verbundenen niedrigen Herstellungspreises auch für andere Zwecke durchaus vorteilhaft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Keramische Entladungsröhre für einen Gaslaser, die aus einseinen Segmenten besteht, die durch ringförmige Teile mit Abstand voneinander angeordnet sind und mehrere in Längsrichtung durch die Segmente verlaufende Bohrungen mit einer ausgefluchteten Hauptbohrung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmi- gen Teile (27) als Verbindungsstücke ausgebildet sind, die eine vakuumdichte, selbsttragende Verbindung zwischen den einzelnen Segmenten (23) bewirken.

2. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstücke Metallringe (27) sind, die mit den anliegenden, metallisierten Endflächen (28) der Segmente (23) verlötet sind.

3. Entladungsröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallringe (27) Metallan- _M sätze (87) aufweisen, die sich über die miteinander verbundenen Segmente (23) nach außen erstrecken.

4. Entladungsröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (87) in Form von Lappen (88) ausgebildet sind, die auf dem Umfang der Metallringe (27) verteilt angeordnet sind.

5. Entladungsröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (88) benachbarte Metallringe (27) gegeneinander und gegen die Hauptbohrung (24) verkantet sind.

6. Entladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (23) mit mindestens einem Schlitz (91) versehen ist, der sich zwischen den Endflächen jedes Segments (23) und außerdem zwischen der Hauptbohrung (24) und einer der weiteren Bohrungen (25) erstreckt

7. Entladungsröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schlitze (91) zwischen der Hauptbohrung (24) und allen weiteren Bohrungen (26) erstrecken. ^₀