DE1911516A1 - Lasergeraet mit kalter Kathode - Google Patents

Description

Priorität: 28. März 1968 ~ TJSA

Die Erfindung besieht sich allgemein auf Elektronenemissioneinrichtungen und -verfahren und insbesondere auf nioht-elektriseh beheiste oder sogenannte kalte Kathoden, die bestimmte Elektronensträme abgeben.

Bin besonderes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Maßnahme ist swar in Sasionenlasersystemen mit Elektronenpumpen zu Sehens im Einblick auf eine kurse und knappe Darstellung besieht sich, ein großer Teil der Beschreibung und der Ausführungsbeispiele hierauf 5 es soll jedoch unterstrichen v/erden, daß die Tqrteile der Erfindung sich genausogut in anderen Elektronenflußeinriehtungen^ beispielsweise Partikelbeschleunigern, Wanderfeldröhren, Röntgenstrahlgerätsn und dgl. manifestieren.

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Durch das Aufkommen der Lasertechnik hat in den letzten Jahren die Entwicklung einer großen Vielfalt von Laaersystemen aur Ausnutzung der nunmehr wohlbekannten Las ere 1 gene chaf ten in dta verschiedensten Anwendungsgebieten und Techniken eingesetzt· Sin Expandieren der Lasertechnologie in gewisse Forschungebe·· reiche,beispielew. die industrieller und militärischer FStUr₉. hat wenigstens in gewissem Orade ©s erforderlich gemacht, daß Lasersysteme tragfähig werden; deren wirklich praktlache Ausnutzung in einigen wichtigen Anwendungsf&llen hat bisher "bestehende, "bekannte Grenzen hinsichtlich der Tragfähigkeit ausgeschlossen» die beispielsweise beruhten auf den Anforderung·!! an die Stromzufuhr und den -hiermit zusammenhängenden Probl@asa. um beispielsweise bei einer besonderen Aueführungsform die Yortelle eines elektronenstrahlgepumpten Argonionlaser mit "Formteil auszunutzen, ist ein Elektronenstrahl von vielleicht hundert en von Amper notwendig. Entsprechend der bekanntesten Tsohnik und praktischen Verwirklichung wird di-e-ser Elektronenatrom durch eine Glühkathode erzeugt. Offensichtlich muS eine solch· Kathode mit großen Mengen an thermischer Energie gespeist wer« den und muß aotwendigtrweise leiden an dsm niedrigen Wirkunge« grad der niedrigen Elektron«nemissioneabg&"be pro feineing«-» Bt«ckt© thermische (elektrische) Snergle. Disses schlechte Lei*

weise
Btungsverffiögen, Üblicher/in der Gr8ßenordn\ing von 1 $_? stellt nicht nur eine relativ hohe Energieversohwsü&ung öar₉ sondern repräsentiert auch einen großen Energieant@il bezogen auf eine absolute Basis_f die in einer tragbaren Anordnung b©i feoheh Kosten aus Batterien oder anderen Bnergleumwandlera &ntmw&Q& werden muß und dann bewußt abgeschieden oder durch Stmhlia&g oder Leitung von der Kathode fort gestreut werden muß"*- Darüberhinaus können die Einrichtungen, die die notwendige Streuung der verbrauchten. Energie liefern, zu zusätzlichen Problemen hinsichtlich des Gewichts und der Größe bei der Auslegung und Herateilung eines tragbaren Systems führen. Weiter soll

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darauf hingewiesen v/erden, daß die Vorteile des kleinen Tastverhältnisses eines pulsierten Lasers nicht bie sur Konaervi··» rung von Katbodenheiζenergie aufgrund der thermischen Trägheit reichen können, die in einer praktisch verwirklichten Glühkathode vorhanden ist. Zusätzlich zu Begrenzungen in Größe und Gewicht 8orgen die Leistungssuführungserfordernisse für solche Glühkathoden für ein zusätzliches Bündel an Problemen hinsichtlich losten, Verläßlichkeit, Wartung und Sreatz.

Zusätzlich jedoch zu den ebengenannten mehr* oder weniger aeonaniechen Nachteilen in der Lieferung thermiionischer Leistung an solche Kathoden muß beachtet werden, daß die Gltih- oder Heizkathoden hinsichtlich ihrer physikalischen Zusammensetzung und ihres Aufbaues relativ kompliziert und kritisch au verwirklichen und dazu noch teuer sind; das gleiche gilt hin·* sichtlich ihres Aktivierungsverfahrens und, v/erdeu sie einer atmosphärischen oder anderen Verschmutzung ausgesetzt, so müssen sie durch intensive zeitraubende und teuere Wiaderaufarbeitung reaktiviert werden. Beatenfalls besitzen solche Glühkathoden hoher Emission relativ kurze Lebensdauer aufgrund nichtkonstanter EmissionBoharakteristiken, die euf solchen diesen innenwohnenden Gründen wie Beschädigung durch Ionenbombardierung, chemisch· Verschmutzung und dgl. beruhen.

Andere frühere Versuche, um diese Probleme zu lösen, ohnt den komplizierten Aufbau und die allgemeinen Nachteile dee optischen oder Radiofrequenzpumpena des Lasers in Kauf zu nehmen, waren darauf geriohtit, eine Elektronenemission hoher Dichte beispielsweise von Quecksilber(sumpf)kathoden und kalten Wolfram-, rostfreiem Stahl-, Aluminium oder Tantalkathoden au erreichen. Quecksilbersumpf emitter haben sich aber nicht nur als zu richtungsempfindlich, wenn es eich um eine tragfähige Anordnung handeln soll, erwiesen, vielmehr sorgt atich deren hoher Dampfdruck für eine sshr schnelle Vergiftung des akti-

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tiven Lasergases. Die genannten nicht-flüssigen Metalle erfordern extrem hohe Feldstärken und daher komplizierte Spannungsquellen, um praktische Emiesionaflüsse au erreichen und besitzen extrem kurze Lebensdauer» was wenigstens sum Teil auf dem hohen Ausmaß der Beschädigung aufgrund von Ionenbombardierung beruht.

Erflndungsgemäß soll also eine kalte Kathode beispielsweise für Laserbetrieb geschaffen werden, der die bekannten Haarteil· dea Standes der Technik nicht innewohnen.

Ss soll hierbei insbesondere ein« wirklich tragbare und iß jeder Hinsicht praktische Laseranordnung geschaffen werden.

Erreicht wird dies erfi&dungsgcm&S beispielsweise dadurch, dafi die Kathode aus einem Festkörpersegment eines Metalle mit nie« drigem ßchmelBpunkt der Art gebildet wird, daß ale is B©taaa*X«~ flüssigem Zustand einen niedrigen Dampfdruck ohne Viruartiai-» gungseigenechaft·» seigt. Wird ein Potential in der öröSen« ordnung von «inigen hundert ToIt an das Kathoden-Anoätn-Paar gelegt, 00 wird eine Entladung an irgendeiner geringfügigen Oberflächenunregelmäßigkeit der Kathode ausgelöst und kann unbegrenzt bei Stromgrößen tob hunderten von Amper. fortgesetzt werden. Die Emission, die Bit Impulsmodus durchgeführt wird, sorgt für eine mikroskopisch lokale Erwärmung und «inen zugeordneten Schmelzeffekt, wobei die aufeinanderfolgenden kleinen emittierenden Bereiche über die Oberfläche des Käthe-» densegmentes seitlich bewegt oder gegeneinander verschoben werden. Das Festkörpersegraent wird nur geringfügig selbst während längerer Arbeitsperioden erwärmt und es tritt im wesentlichen praktisch keinerlei gasförmige Verunreinigung oder eine Beschädigung der emittierenden Oberfläche nach tausenden von Stunden bei einem Arbeiten auf hohem Leistungsniveau auf.

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Durch die erfindungegemäße Maßnahme wird also eine Laeeranordnung in Form einer wirklich tragfähigen Konstruktion vorgeschlagen, und zwar durch die Kombination einer kalten Kathode, die hohen Öleichstrom-Elektronenatrömen auf dem Gebiet des

kann

öaeionlaserpumpens gerecht wird. Sie Kathode/ nach einer vorzugsweisen Ausführungsform aus einer Indiumpastille "bzw. einem Indiumpellet bestehen, das einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, wenn eine Buiscion erforderlich wird.

Durch die erfindungegemäße Maßnahme wird also eine solche Vorriohtung mit extrem verbessertem Geeamtwirkungsgrad geschaffen» Vorzugsweise wird eine solche Vorrichtung geschaffen» deren Geaamtwirkungegrad in erster Annäherung im wesentlichen unabhängig von dem Saatverhältnie bzw. duty-cycle der Anordnung ist.

Ein weiterer Vorteil ist darin ssu sehen, daß die erfindungegemäße Vorrichtung eine wesentliche Energie zur Kathoden^·- heizung abgibt und keine Heizenergiesuführung erforderlich macht.

Die erfindungagemäß· Vorrichtung besitzt auoh eine extren lange Lebensdauer.

Wesentlich ist, daß eine erflndungsgemäß hergestellte Vor* richtung nicht an durch die Kathode hervorgerufenen Verunreinigungen des Laeergasee oder des Kondensainehele dor Laserfenster oder anderer Elemente leidet*

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sehr einfach, nicht-kritisch, billig in der Herstellung, der Wartung und in der Bedienung.

Es konnte darüberhinaus erreicht werden, daß die Einrichtung

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nach der Erfindung nicht-orientierungsempfindlich ist.

Schließlich benötigt die erfindungsgemäße Vorrichtung keine Aktivlerungs- oder Reaktivierungeaufarbeitung ihrer Kathode»

Im Hinblick auf eine knappe Darstellung soll die Srfindung It* dlglioh anhand einer einzigen Aueführuagefora nit Baaug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert werden, in der

Figur 1 ein schematisch teilweise dargestelltes Block«· echaltbild einer Laseranordnung mit einer Kaltkathode naoh der Erfindung zeigtf

Figur 2 ist eine scheraatlsohe Darstellung einee feiles dta Kathoden-Anodenkreises, wobei ein vergrößerter Teil der Katho» denoberfläehe kurz vor dem Beginn der Elektronehemiaaion gezeigt ist; ·

Figur 3 zeigt in ähnlicher Darstellung die Eathodenoberflache während der Elektronenemission» die

Figuren 4, 5 und 6 sind eigene Diagramme mit einer gemeinsamen Zeitabszisae für verschiedene elektrische Parameter der Torrichtung nach den vorhergehenden Figuren» die während des Betriebs gemessen werden; und . ■ '

Figur 7 1st eine Gesamtdarstellung eines tragbaren Lasergerätes nach der Erfindung. '

Bevor auf das Ausführungsbeispiel im einzelnen eingegangen wer» den soll, soll darauf hingewiesen werden, daß die dargestellten Besonderheiten lediglich als Beispiel für die Prinzipien und konstruktiven Aspekte der Erfindung gegeben sind. Hierbei wird keinerlei Versuch unternommen, die Konatruktionsdetails der Vorrichtung oder funktioneile iapekt? im Betrieb genauer darzustellen, als unbedingt zum grundsätzlichen Verständnis der Erfindung notwendig ist.

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Die Beschreibung mit Bezug auf die Vorrichtung wird es den Fachleuten auf dem Gebiet der Lasertechnik und der Elektronengeräte vor Augen führeni wie unterschiedlichste Formen der Erfindung in Praxis Verwirklichung finden können.

In Figur 1 1st ein Ausführungsbeiapiel eines tragbaren Laeergerätes dargestellt, mit einem abgedichteten Kolben 10 mit einem länglichen Wechselwirkungekörperteil 12, wobei nach die- ser Ausführungsform ein anhängender Kathodenteil 14 vorgesehen ißt, der unter Gas- und Elektronenflußverbindung Bit «in« Endteil 15 steht; außerdem ist ein anhängender Kollektortfil vorgesehen, der in ähnlicher Weise im Beziehung zum gegenüberliegenden Endteil 18 des Vecheelwirkungekörperteile 12 steht. Ein Lasergasspeicherteil 20 verbindet über einen Beipaß oder eine Molekülresirkulation die Endteile 15» 18 dee Körperteils 12. Eine Kollektoranodenelektrode 22 ist innerhalb des anhän- · genden Teils 16 gelagert; die nicht-thermiionische Kathodenelektrode 24 ist innerhalb des Kolbenansatzes 14 untergebracht. Die Kollektorelektrode 22 kann aus einer Einzeldrahtelektrode bestehen; Indium hat eich als von erheblichem Nutzen bezüglich der Anodenzerstäubung und hinsichtlich weiterer physikalischer und chemischer Überlegungen als relativ brauchbar herausgestellt.

Die Kathodenelektrode 24_t obwohl sie schematisch von einem durchgeführten Draht 26 abgestützt dargestellt ist, ist vorzugsweise der Innenoberflache des anhängenden Teiles 14 entsprechend gestaltet, wodurch, die Kathode um ihre Glas-Metallabdichtung mit Durchführung nicht abgeschrägt ist. Dies führt zu einer größeren Robustheit und geringerer Empfindlichkeit gegen Beschleunigung des Gesamtsystems der tragbaren Einheit; Die Zusammensetzung der Kathodenpastille bzw. des Kathodenpellets kann Wiemuth, Blei, Zinn, Indium, Gallium und andere oder Legierungen umfassen, deren Eigenschaften vor allem in

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einem niedrigen Schmelzpunkt, niedrigem Dampfdruck, niedriger Arbeitsfunktion und niedriger chemischer Aktivität au Athen sind.

Die axial im Abstand angeordneten Enäteile 15, 18 bilden hierzwischen einen Laserwechselwirkungsweg, der an jedem Ende nach diesem Beispiel in einem planeren Fensterelement 28, 30 endet, welches abgedichtet gegen den Kolbenkörper an seinem Brewster-Streifen oder -winkel bezüglich tier Richtung der axialen Weotieelwirkungsbahn befestigt ist.

Außerhalb dee Kolbens 10 nach diesem Beispiel und optisoh ausgerichtet auf die Vachselwirkungabahn ist ein Paar paralleler Splegelelemente 32, 34 vorgesehen, die hierawischen die Länge des optischen Hohlraumes bestimmen, von dem der regenerative-Laserwechselwirkungebereich 36 innerhalb des Körperteiles 12 . einen Teil bildet. Bas Spiegelausgangeslement 34 kann ein Teilspiegel sein, woduroh ein Torbestimmter Teil der auf seine reflektierende Fläohe auftreffenden Liohtenergie reflektiert oder durch den Wechselwirkungebereich des Hohlraumes zurückgeführt wirdι der Rest wird entsprechend der Sarstellung übertragen und bildet den Laserausgangestrahl. Das Spiegelelement 34 kann axial wie bei 37 dargestellt einstellbar eein, um die Hohlraumlänge beispielsweise durch ICikrometereinstelleinrichtungen einzustellen.

Eine Quelle 38 des Ionisierungsstroms ist zwischen der Kathode 24 und der Kollektoranode 22 verbunden« In ähnlicher Veiee ist eine Auslöse- und Konditionierungsimpulsquelle 40 zwischen Kathode '24 und Hilfsanode 42 angeschlossen. Eine Regelschaltung 44 ist an die Schaltkreisteile 38, 40 angekuppelt, um die elektrischen Parameter des Lasers, beispielsweise das Tastverhältnis, den spitzen Strom, die Impulsform und dgl. zu regeln.

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Die Arbeitsweise der Anordnung wird weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren 4₅ 5 und 6 näher erläutert werden.

Die grundsätzliche Arbeitsweise der kalten, das heißt nichtthermiionisehen Kathode ist in dan Figuren 2 und 3 verdeutlicht, die mikroskopische Darstellungen eines Teiles der Kathodenelektrode 24 in Zuordnung zu der Anodenelektrode 22^! und einer zwischengeschalteten Batteriequelle für den loniaierungsstrom 38* wiedergeben».

Im Augenblick der V/echs β !wirkung und Erregung dea Kreises wird ein starke» elektrisches JPeId₁ das feel 46 dargestellt ist, erseugt und um eine gewisse beliebige unregelmäßigkeit in der Kathodenoberfläche, beispielsweise dem Funkt 48, konzentriert. Die Feldkonzentration kann in typischer Weise zu Feldstärken in der Größenordnung von 10 bis 10 Volt pro Zentimeter im Bereich eines Punktes führen, dessen Radius in der Größenordnung von 10"* Zentimeter liegt.

Figur 3 zeigt die resultierende Elektronenemission in Form eines Stromes 49» wobei die Joul'sche Erwärmung im Kathodenkörper 53U einem mikroskopisch geschmolzenem Punkt 50 führt. Werden in Praxis hohe Ströme, beispielsweise als Impulse in der Größenordnung-von 100 Ampere gezogen, so sieht man, daß aufeinanderfolgende Emissionspunkte sich seitlich schnell über die Kathodenoberfläche bewegen, möglicherweise aufgrund der Kräfte und Auswirkungen der magnetischen Felder, die dem Emis-Bionsstrom, erhöhtem Widerstand aufgrund der Joul'schen Erwärmung und anderen Ursachen zugeordnet sind.

Mit Bezug auf Figur 4, 5 und 6 soll eine typische Arbeiteweise des tragbaren Kaltkathodenlasergeräts nach Figur 1 beschrieben ■werden: Das Gerät soll mit Argongas gefüllt sein, ein Tastverhältnis unter Ausnutzung eines Impulses von 0,3 Mikrosekunden

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bei einer 60 Herts Impulswiederholfre<|uene ist gewünscht. Durch Einstellung der IonisierungestroaqLuelle 38 über üblich« Einrichtungen in der Regelschaltung 44 kann die Länge dt· laserimpulses verkürzt oder Über einen extrem breiten Bertioh gelangt werden; die Lichtabgabθ kann über tinea breiten Inttnei» t&tabereloh variiert werden, ta θSatiichen Anforderungen der besonderen Anwendungegebiete au entsprachen, wahrend Ä$.e Lebens dcuer der tragbaren Batterieetremquelle aaxisal verllngtrfe wird.

Bei Beginn jedes Zyklus wird ein Potential von etvm 800 ToIt an die Anodenelektrode 22 gelegt, wie duroh den Anfangeteil 52 der SpannungBverlaufakurve *54 in Figur 5 dargestellt_. Unmittelbar nach Beginn des Zyklus wird ein Impuls von 0,5 Mikrosekunden in der Größenordnung von etwa 10 Kilovolt an die Hilfe-Zustandsanode 42 gelegt. Die resultierenden elektrischen Felder zwischen der Anode 42, der Kollektoranode 22 und der emittierenden Kathode sorgen unabhängig dafür, daß (1) eine vorionisierende Konditionierung im gasförmigen Ztasersohwlndungsmedium (lasing medium) im Bereich 36 erfolgt und daß die Wlrkimpedans von der Kathode her betraohtet abgesenkt wird und daß (2) mit einen Emi»eion*8U8t*nd an der Kathodenemiseionefläohe begonnen wird.

Die anschließende Kathodenemission 1st duroh die Kurve 56 In Figur 6 angedeutet. Der Elektronenstrom von etwa 100 Ampere UrUSe nach diesem Beispiel durchsetet den Laserwechselwirkungsbereich 36 und führt zu einer kaskadenartig anschwellenden kinetischen Bombardierungsionisation der Argonatome, was au deren gewünschtem umgekehrten Atomenordmingszustand (population inversion) oder einem Laserpumpen führt. Die Laaerlichtabgabe ist im wesentlichen proportional dar Größe dea Ionleie·

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rungsetromes, wie durch die Ordinatenbeschriftung fUr die Kurv· 56 angegeben.

Di« wünschenswert im wesentlichen konstante, durch die Kurve angedeutete Lichtabgabe wird in dieβem Beispiel dadurch erreicht, daß ein Programm für die Spannung mehr oder weniger lange der Linien der Kurve 54 nach Figur .5 geschaffen wird! Ein Fiveau von etwa 800 Volt für eine Periode von etwa 0,1-0,2 Mikroeekunden, von wo eine Verringerung auf eine Amplitude von etwa 450 Volt für den Rest dee Eineohaltdauertells der Periode (duty portion of the cycle) verringert werden kann, von wo eine Absenkung auf etwa 200 Volt erfolgen kann; auf diesem Niveau erfolgt eine Laseivirkungeunterbreohung wie längs der strichpunktierten 40 Hikrosekunden-Linie angedeutet, die parallel zur Ordinate in den Darstellungen der Figuren 41 5 und geeogen ist.

. Figur 7 1st eine Gesamtdarstellung eines praktischen Aueführungebeispiels einer tragbaren Aueführungsform naoh der Erfindung mit kalter Kathode und Argon-Ion-Füllung, wobei «in metallischer, rehrenfuraiger Uehftueekerper »it AaSeaabae·- «ungen von etwa 5 Zentimer und einer öesastlfinge von «tw» 50 Zentimeter die geeaete Anordnung aufniwat. Der abgedichtete bew. versiegelte öaelaierteil 62 wird vom Gehäusekörper getragen und hierin durch ein Poteter aus (nicht-dargeetelltem) in situ geformten Kunststoffschaum abgestützt. Ein Spiegelelement-Hohlraumende 64 ist optisch mit dem aktiven Laaermediua gekoppelt, wie in Zusammenhang mit den vorhergehenden Figuren beschrieben und ist außen sur ReionanBabstimmung durch eine Einrichtung mit Azialbewegung einstellbar, wie durch das Knopfelement 66 angedeutet iat, das mit dem Spiegelelement 64 gekoppelt let. Der Laseraustrittsstrahl - bei 68 dargestellt - tritt aus der Anordnung durch eine Stirnöffnung 70 aus, bei der es sich nach Wunsch je um ein hermetisch abge-

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scblossenes transparentes fenster handeln kann. In diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, daß die taschenlampengroßo Baugruppe im grünen Bereich bei 5145 Angstrom arbeitet und besonders geeignet für die Verwendung unter Wasser' ist.

Auf der linken Seite in dieser Figur ist der röhrenförmige ßehäusekörper mit einer Stirnkappe ausgestattet, wodurch ein Zugang au einer Vielzahl von stablichtartigen !Erockenzellenbatterien 72 geschaffen wird, die die Stromquelle für die Ionieierungsstromimpulse bilden« Abgefedert und durch Schaum zwischen der Laserkomponente 62 und der Batterieanordnung 72 angeordnet ist eine Ieietungskonditionierende und regelnde Schaltung 74 mit angekuppelten Einstellregelknöpfen 76, 78 dargestellt, woduroh sich Impulslänge, Wiederholfrequenz und/oder Lichtstärke bestimmen liasen.

Tragbare Lasergeräte, die entsprechend den Darstellungen in Figur 7 und wie in Sueaamenna&g mit den vorhergehenden f iguren konstruiert und gebaut sind» Bind ohne weiter·· in der Lege, ein Spiteenleietungeniveau τοη etlichen Wittt mit Impulelängen eu erreichen, di« von 3/10 Mikroeekunde ab variabel sind und deren Wiederholfrequenzen (repetition rates) vom Eineelimpuls bis 1000 Hertz reichen. Der Lichtatrahldurobmesser kann ohne weiteres so klein wie nur etliche Millimeter mit einer Winkelstreuung von etlichen Mikroradianz gemacht worden.

!Oie tatsächlichen Lebensdauern variieren mit der Ga₁SSpeicherkapazität, der Jmpulsdichte, der mittleren Impulsfrequenz und/ode«r anderen Arbeitaparametem; Anordnungen jedoch, wie sie oben beschrieben wurden und die mit Argongaa und einer Indiumkathode ausgestattet ©Ina. haben bei praktischen Verwlrklichungcformen schon mehr als 400 Stunden, bei mehr als to- Im-

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pulsen hoher Intensität gearbeitet, ohne daß die Anordnung nachgelassen hätte und ohne daß das Gas verunreinigt oder die Fenaterelemente mit einem Nabel belegt worden wären. Man nimmt on» daß dies wenigstens teilweise auf der Tatsache beruht, daß die Oberflächentemperatur des Indiums immer erheblich unter dem thermiionischen emittierenden Bereich bleibt und daß der resultierende Dampfdruck des emittierenden Indiums sowie dessen chemische Aktivität vernachlässigbar sind. In diesem Zusammenhang kann darauf hingewiesen werden, daß die Neon-Ion-Laser-Boiepiele nach der Erfindung mit spitBen lonisationsströmen von einer SrSSe mit mehr als 1000 Amper gearbeitet haben, wobei keine Indikation für eine Bnieeionsstromeättigung festgestellt werden konnte. Insbesondere soll darauf hingewiesen werden, daß solch eine komplette Anordnung in der Größenordnung von 5 Pfund wiegen kann und nur wenige Watt Eingangestrom erfordert verglichen mit etwa biiher 80 Watt» die für die tfcermiioniaoht Kathodenleistung allein notwendig waren»

Die obengenannten Vorteilt und Ziele werden durch sMratlioht der genannten Varianten dee neuartigen tragbaren Oaaion-Laeergerätes mit Kaltkathode erreicht.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. -H-

   PATENTANSPRÜCHE

   Lasergerät, gekennzeichnet durch eine Lagereinrichtung der Art» die sich auf einen umgekehrten Atomahordnungszustand (inverted atomic population etate) durch kinetische Elektronenveohselwirkung mit Atomen der Gasla3ereinrichtung pumpen läßt} durch einen Elektronenstromkreifc zur Schaffung eines relativ dichten Elektronenstromes durch die Gaslasereinrichtung und mit einer Reihenschaltung einer' nicht-beheieten Festkörperkathode mit einer Emissionsfläche in EintritteelektronenstroAverhftltnii mit der öaelasereinrichtungi einer KoIlektoranodeneinriohtung in Blektronenflußbeziehung mit und im Abstand quer zu wenigstens einem Teil der fräslagereinrichtung von der KathodenemissionsflaOa·! und einer elektromotorischen ionisierenden Stromquelle, die zwischen Anode und Kathode zwieehengeschaltet 1st und ein die Emission aufrecht erhaltendes elektrisches Feld hiersswiBooen anlegt«

   2·) Lasergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nioht-beheiite Teetkörperkathodeneinrichtung ein KUrperelement team einem Material aufweist, dae im we· ent liehen aus einen Metall besteht» da· eich durch die Eigenschaften niedriger Schatlatemperatur, niedrigem Daapfdruokee i« gesohmolaenen Zustand und niedriger Auatrittearbeitsfunktion (boundary work function) auezeichnet.

   3») Lasergerät nach Anspruch 1> dadurch gekennzeichnet, da& die nlcht-beheizte Pestkörperkathode ein Kör per element aufweist, das mit einer Hasse hergestellt wurde, die ein Metall wie Indium, Gallium, Wismuth und Zinn umfaßt.

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   4») Lasergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gruppe von Metallen aich durch die Merkmale eines niedrigen Schmelzpunktes, niedrigen Dampfdruckes und niedriger Austrittsarbeitsfunktion auszeichnet.

   5.) Lasergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasergerät weiterhin aufweist: Wenigstens zwei im Afcstand voneinander angeordnete Spiegelelemente» die hierzwischen eine regenerative taaerhohlraumbahn bilden; und einen länglichen Kolben, der wenigsten· einen Teil der Gaslaeereinriohtung aufnimmt und einen Körperteil mit Wechselwirkung · sowie entgegengesetzt angeordnete Stirnteile aufweist, die benachbart dieser Bahn angeordnet eind, wobei der Kolben benachbart an wenigstens einem dieser Stirateile transparente Fensterausgestaltungen aufweist, deren Auftreffläohen beBtIg-Iicn dieser Bahnrichtung in wesentlichen unter einen Breweter-Vinkel für dae Medium der ?enstereinrlohtung und dtn freien Kaum angeordnet sind. ■

   6.) Lasergerät nach Anspruoli 5» gekennzeichnet, durch Ein·· richtungen, die mit wenigstens einen der Spi«f»leleee»te ge* kuppelt sind und deren Verschiebung lMnfe der BtIm einteilen und hierdurch die Lange der laeerachlrauiibaiüi beeinflussen*

   7.) Lasergerät nach Anspruch 5, gekennzelehnet Auroh ein laserkorrelierende Wellen aussendendes Gas (la·ing gas), wobei eine Beipaßspeicfcereinrichtung zwischen die Bauteile des Kolbens und in laserkorrelierte Wellen aussendende Gaszirkulation (lasing gae circulating relation) alt dem Wachselwirkungskörper des Kolbens awischengescaaltet iat«

   8.) Lasergerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auslöseimpulsquelle, die elektromechanisch mit der Kathodenausbildung über wenigstens einen Teil der laserkorrelierte Wellen aussendenden Gaeeinrichtung gekuppelt ist (gaseous lasing means).

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   9«) Lasergerlit nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen länglichen rHhrenfomiigen Gehäusekörper, innerhalb deeeen die Lanergerätelemente abgestützt angeordnet sind und durch eine in oitu geformte schützende Abetützeinricbtung, die in einem energieabsorbierenden Federungeverhältnis EWigchem dem Gehäueekcirpex' und venigii^ens einigen der Elemente dar Anordnung awißchengeachaltet igt.

   10«) Elektrisches Gerät der beschriebenen Art, das einen Elektronenstrom schafft und auenutzt 2ur Elektronenanergiewech· eelwirkung mit anderen 351ementen, gekernteichnet durch nichtelektrisch bohei3te Peetkörperkathodeneinr.ichtungen wit einem Körperelement aus einem Material im veeoatliclaen aue Metall von der Art beeteaend, daß dia Eigenschaften einer Schmelatemperstur, eines niedriges Dempfdruckäs im nen Zustand und einer niedrigen Elektronenaustrittaarbeitsfunktion aufweißt _f wobei das Metall sub der Gruppo bestehend aus Indium, Gallium und Zinn gewählt ist.

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