DE1926679A1 - Ion laser - Google Patents
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Description
iiULuig bezie..' cicu auf Io:ie..-La. or, p^zidliiULuig refer .. 'cicu to Io: ie ..- La. or, p ^ zidl
ionJ -i-Lu -ι , aie un1 er Vetw.-r.jung von Quarzgjfäßeü uufgebau .--irju.ionJ -i-Lu -ι, aie un 1 er Vetw.-r.jung von Quarzgjfäßü uufgebau .-- irju.
ß^i jüuem La. e*r eazäug.*- Ji.. relik"iv-r Ar'.regungsmecua-.ii: IU; ■- ei.iwn abr.orm :.O;.en Αηε-il für energe i-fciie Zu-. *ä.;ue i:;uei;ialb ein«- L-^imuliurbarem r.^aium.: , wodurcn öii. als I-;ver. ior. j-jr Be..-a^zung."verseilung bekannter Zur-:anu erzeug- wira. Wenn die sich in d~n r^öner energe'-iscner. Zut-tänuen befindlicixeu Partikel in Zus-t-ä;.ae niedrigerer ünergie übergü.ien, wird t;~ra:J.u::g in aer ricn+igen Puül-ö in hinein kleinen Preq_uenzbereicii stimulier*·, der um ei..e oüarak^eristiEcne Frequenz zen- ^rier^ ist. Die stimulierte Ülndssion aieser S-raiilung bei ..ler oiiarakteric^iaciieu Frequenz wii'd bei den Lasern zur Lichtverstärkung oder zur Erzeugung von konäre.i'-em Licht benutzt.ß ^ i jüuem La. e * r eazäug. * - Ji .. relik "iv-r Ar'.regungsmecua-.ii: IU; ■ - ei.iwn abr.orm: .O; .en Αηε-il for energe i-fciie Zu-. * ä.; ue i:; uei; ialb a «- L- ^ imuliurbarem r. ^ aium .:, wodurcn öii. as I-; ver. ior. j-jr Be ..- a ^ zung." stranding known For-: anu generates- wira. When the in d ~ nr ^ öner energe'-iscner. Ingredients located there areixeu particles in add-t-ä; .ae lower energy overgü.ien, t; ~ ra: Ju :: g in aericn + igen Puül-ö in small Preq_uenzbereicii stimulate * ·, which around egg. .e oüarak ^ eristiEcne frequency cen- ^ rier ^ is. The stimulated transmission of this signal at the oiiarakteric ^ iaciieu frequency is used in lasers for light amplification or for the production of conventional light.
Bei dem als der, Ionan-Laser bekanrite spezielle Gäs-Lat-er wird ein vergleichsweise hoher -elektrischer S^rom durcn ein Gasplasma liindurchgeechick4-, der das Gas ionisiert und einen bet räch4-liehen Anteil der Ionen au einer Umkehr der Besetzungsverteilung anregt. Argon ist das zumeist bei Ionen-Laser benutzte Gas, und zum Erhalt einer Umkehr der Besetzungsverteilung bei den lonan eu einem vernünftigen Ausmaß muß der Argondruclt relativ fclein im Vergleich eu anderen Gr.a sent ladung sein-Wherein as the, Ionan laser bekanrite special GAES-lat-er, a comparatively high -electric S ^ rom durcn a gas plasma liindurchgeechick 4 -, which ionizes the gas, and a bet RACH 4 -liehen fraction of ions au a reversal of the population distribution stimulates. Argon is the gas most commonly used in ion lasers, and in order to obtain a reasonable reversal of the population distribution in the ionan eu, the argon pressure must be relatively low in comparison with other major charges.
909851/1555 . '909851/1555. '
6AD OWGtNAL6AD OWGtNAL
ri cn4-Uu ge η ze±u. Der Ga.druck 1ε- -ypi^c-aerwei^e. kleiner al£ ein lorr.ri cn 4 -Uu ge η ze ± u. The Ga.druck 1ε- -ypi ^ c-aerwei ^ e. less than a lorr.
jSi:;te aaup . begrsi-.zuiig bei Ione..-Lagern i: iie Im Gu benrlaaungsbereica erzeugue Wärme. Zur Defini~io.i ci::^ linearen Gasen- laju^gtrEtreelte können aie liittelöffnu.jgeein ar Reine vo;- Mevall^o:.=ibe:i benutzt werden,, äi-r aucn aie die jltii-laaui.g beglel-.erue Wärme abfünre:.. ü;i wurae auc:· arkann", aa3 wegen .asr erzeug-en Wärme aas α-.=..-, λγ-gongas einronließenäe Gefäß Vorzug?weire au-. Quarz r.erges'ell^ wird, das uocrini^zebe-ctändig i^", eine;, nie i-■-"-rigen J-.iermi£..cric-n Äu.de:inurig:.'k:oeffizie.i^er. besi-'z-t- und7 keine Verunrsi'iigurigen ir. di^ ün*ladung einfUnr*·. * · Scnließlicu wira, da Argon riicn*· bei den Gasdrücken, aife bei Io.ier.-La. er benu-z*' weruen, in Quarz eindiffunaier+, letzteres allgemein ali. gu~es Gefäßma+erial zur Aufnarjae des Argon?: betracn.'e-. - 'jSi:; te aaup. begrsi-.zuiig at Ione bearings ..- i: iie In Gu benrlaaungsbereica erzeug u e heat. To define aie liittelöffnu.jgeein ar Reine vo; - Me v all ^ o:. = Ibe: i, aie-r aucn aie die jltii-laaui can be used to define the linear gases .g beglel-.erue dissipate heat: .. ü; i wurae auc: · arkann ", aa3 because of .asr generate heat aas α -. = ..-, λγ-gongas inner vessel preferred? weire au-. quartz r.erges'ell ^ will, the uocrini ^ zebe-ctendet i ^ ", a ;, never i- ■ -" - rigen J -.iermi £ ..cric-n Äu.de: inurig:. 'k: oeffizie .i ^ er. besi-'zt- and 7 no impurities ir. di ^ ün * charge introduced for * ·. * · Finally, because argon riicn * he use it, diffuse into quartz +, the latter generally ali. good vessel material for the absorption of argon ?: beracn.'e-. - '
Die lineare Gasentlada ,gectrecke kann unter Verwendung eines axial orientier-*:en Magnetfeldes längs aer En+-- laäungssTrecfee eingeschnürt werden. Hierdurcii erhöht :ieii die Laaungspartikel-Dichte innerhalb der Gasentladung Ulla damit aie Verstärkung und Ausgangsleistung.The linear gas discharge line can using an axially oriented - *: en magnetic field along the En + - laäungssTrecfee are constricted. Hierdurcii increased : ieii the density of the particles in the gas discharge Ulla with it aie gain and output power.
Während Ionen-Laser, die die vorstehend erwähnten Ver- , besserungen aufweisen, bedeutsame Vorteile zeigen, wie hohe Ausgangsleistung und die Fähigkeit, gewisse optische Jrequenzen zu erzeugen, weshalb sie recht verbreitet zu SchweiSswecken, chirurgischen Zwecken und ver-90985 1/1555 While ion lasers that have the improvements mentioned above show significant advantages, such as high output power and the ability to generate certain optical frequencies, which is why they are widely used for welding, surgical purposes and other uses
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
1926B1FS1926B 1 FS
w/eie.e zu op ir.Gi.a., '.'άο.αίόιΓeimbei'vraguiigiizwekkc.i Unu αεί gleichen v^rv»5iije4 weraenj nabe.; ^it cine kürzere Iieb-jäi.aaiier alt; einige der entwickelten Fe.5'-körper-La^ei. w / eie.e zu op ir.Gi.a., '.'άο.αίόιΓ eimbei'vraguiigiizwekkc.i Unu αεί same v ^ rv »5iije 4 weraenj nabe .; ^ it cine shorter Iieb-yäi.aaiier old; some of the developed Fe.5'-body La ^ ei.
Demgemäß" iea e; Aufgabe der üri'inäungi uie liebeltr-atcüer der Ioiien-Laser zu eriiönen»Accordingly, "ie a e; task of the üri'inäungi uie Liebeltr-atcüer of the Ioiien-Laser to eriiön"
Die der ürfindung zugrunde liegende Ui;*:er: uöiiUMg der iöiien-Lai-er zeigte, daß die liaup' säculidhe Lebei:>-äauerbe£;chrä:ikung eile Verringerung dee Ärgongu-druckte i. ■ ^ die durcli Zerp:äube:j aer Me-all^cheiben verUrieir wird» I)a.-j Zert-'äube.; kann im wei-er.'.iiciie-n dauuic.i eliiüir.iervi/erde;i, daß der Abstand züvicche:: aufei :a.:derfblge;iaen Metallirclieiben weseii-licii größer g-sm&bh1- V»ird als der Durchmesser aer Mi^+eiGffnuijg, Wöäurcia die eiek'-risciieri Felder zwi.-ciie-· den Scieibiii, die kaup". äciilich. für die Zerstäubung veran-wor-'Üc. Λ:.^, rEuuzier· werde:» Da:; Mag::e fela lä-.g^ aer ü.. ' lc.aurigceirecke erlaub- äie^e Modifikation wegen der jiiiitGixJÜrung aer i:. · lauung j wöüurcii ein bereifen der jjJn1 ladung zMsciien den öcaeiben reauzier4- wild. Jeaoeii ergab dix, QaB telbs·1- nacii jjraktiscii völls^änaiger Beseitigung der Me^älÄrs+äU-bung die iebeiisdaüer der .,rgön-Laser immer noch, begienzThe Ui on which the determination is based ; *: er : uöiiUMg the iöiien-Lai-er showed that the liaup 'säculidhe Lebei:> - external £; chrä: ikung hurry to reduce dee Ärgongu-printed i. ■ ^ die durcli Zerp : äube: j aer Me-all ^ chiben verUrieir will » I) a.-j Zert-'äube .; can in further. '. iiciie-n dauuic.i eliiüir.iervi / erde; i that the distance züvicche :: aufei: a.: derfblge; iaen Metallirclieiben weseii-licii greater g-sm & bh 1 - V »ird than the diameter aer Mi ^ + eiGffnuijg, Wöäurcia the eiek'-risciieri fields between the Scieibiii, the kaup ". äciilich. caused for the atomization. Λ:. ^, be reduced:» since :; Mag :: e fela lä-.g ^ aer u .. 'lc.aurigceirecke erlaub- AEIE ^ e modification frosting because of jiiiitGixJÜrung aer i :. · lauung j wöüurcii one of jjJn one charge zMsciien the öcaeiben reauzier 4 - wild. Jeaoeii resulted in dix, QaB telbs · 1 - nacii jjraktiscii complete elimination of the Me ^ älÄrs + exercise which during the., rgön laser still, begience
Die Untersuciiungei:! iiaben des Weiteren geiseig+} daß zvrar itrgbi] nicir- dürcii das Qia"zgefäß des -iiasere fiiiiäürefi-The investigation: iiaben also geiseig +} that zvrar itrgbi] nicir- dürcii the Qia "z vessel of the -iiasere fiiiiäurefi-
diffundieren kann^ aber an der innenöberfläeiie de; _ can diffuse ^ but on the inner surface; _
8 0BeViVi 6 68-' V ■ BAD ORIGINAL8 0BeViVi 6 68- ' V ■ BAD ORIGINAL
Gefäße;; aa. ar bier· wird. Obgleich ^rgonu ome ei cn im -; Laufe der Z~i'" auf der Inne:ioberf lasche des Gefäße: ■ '"■- -;-" ii. einer höeh.s4 enr. aonoatomaren SchicL·+ niederschlagen, reduzier1- dieser iieder schlag oder, die ye Adsorption: den ^rgondruck innerhalb der. Entladungrs^recke .· um: ein jjoI-cnes Ausmaß, daß der Laaer ausfall4. Bei den unterüaeh- ' en Rohre.'i uimin-i- die iirgouadsorp-'ion mit einer Zeif konstante von etwa 75 Stunden exponentiell ab, was zu einer typischen Latjer-Lebencda.uer von 50 S unden führt. . ■ - ;-Vessels ;; aa. ar bier · will. Although ^ rgonu ome ei cn im - ; Course of the Z ~ i '"on the inside: upper flask of the vessel: ■ '" ■ - - ; - "ii. a higher 4 enr. aonoatomaren schicL · + precipitate, reduce 1 - this precipitate or, the ye adsorption: the pressure within the. discharge area Laa failure. 4 In the unterüaeh- 's Rohre.'i Uimin-i- the iirgouadsorp-'ion with a Zei f constant of about 75 hours from exponentially, which leads to a typical reasons Latjer-Lebencda.uer of 50 S. . ■ -; -
jiε wurde nun gefunden, daß eine solche Ad ringert oder eliminiert werden kann, wenn man denjenigen Teil des Quarzgefäßes, welcher längs-der linearen Gasentladungsstrecke verläuft, mit einer dünnen Alia.- ; miniumoxyd-1-Sehicht (Al0O,) beschichtet. Da, wie noch' » erläutert wird, das Gefäß nur Argonionen, nicht aber ^ AH ome adsorbiert, ist es nicht notwendig, denjenigen -1*"-Γ-eildes Gefäßes zu beschichten, welcher der Entladung nicht ausgesetzt ist. _' :It has now been found that such an Ad can be reduced or eliminated if that part of the quartz vessel which runs along the linear gas discharge path is covered with a thin Alia.-; miniumoxide-1-layer (Al 0 O,) coated. Since, as yet '' explains the vessel only argon ions, but not ^ A H ome adsorbed, it is not necessary, those - which is Γ-eildes coating vessel not exposed to the discharge _ - 1 * ". ':
Mit einem solcherart erfindungsgemäß beschichteten Ge- s£äß erhält man, wie gefunden wurde, eine typische Er«· höhung der Lebensdauer der Ionen-Laser um das Zehnfache.With a vessel coated in this way according to the invention , one obtains, as has been found, a typical ten-fold increase in the life of the ion laser.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung be~ sehrieben, die einen Längsschnitt durch einen Jonen« Laser in schematiseher ,!Darstellung zeigt.In the following the invention is based on the drawing be ~ veryieb, who made a longitudinal section through a Jonen « Laser in schematic,! Representation shows.
: — ■- ' *■"■■■"" " BAD ORIGINAL : - ■ - '* ■ "■■■""" BAD ORIGINAL
909851/1555 y909851/1555 y
In der Zeichnung ist' ein mit Gleichstrom angeregter Ionen-Laser dargestellt, der ein rohrförmigen Gefäß 11, eine Kathode 12 und eine Anode 13 aufweist. Das Gefäß ist mit Argon gefüllt, das sich bekanntlich für die Erzeugung einer Besetzungsumkehr der Ionenkomponenten eignet, wenn eine Gasentladung hierin^aufrechterhalten .wird. Wie gleichfalls bekannt ist, muß der Argon-Gasdruck normalerweise unterhalb 1 Torr gehalten werden und liegt im Regelfall zwischen 0,05 und 0,2 Torr.In the drawing 'is a direct current excited Ion laser shown holding a tubular vessel 11, a cathode 12 and an anode 13. That Vessel is filled with argon, which is known for the generation of a population inversion of the ion components is suitable if a gas discharge is maintained therein .will. As is also known, the argon gas pressure must normally be maintained below 1 torr and is usually between 0.05 and 0.2 Torr.
Eine lineare Gasentladungsstreoke ist durch die Mittelöffnungen 16 einer Reihe von Scheiben 1? definiert, die je aus einem Metall mit hoher thermischer Leitfähigkeit und recht hohem Schmelzpunkt, wie Molybdän hergestellt sind. Jeder Metallacheibe 17 ist eine ringförmige Baffel 18 beigegeben, die zusammen mit öffnungen 19 in den Scheiben 17 eiien Gasrückflußweg für den Gasdruckausgleich innerhalb des Gefäßes bilden. Vie bekannt, erfordert ein optimaler Betrieb der Ionen-Laser einen Gastransportweg parallel zur linearen. iSnt ladung s st recke, der- ein: etwas höheres mechanisches Gasdurchlaß^ermögen .besitzt, sich aber über eine größere Länge als die lineare Entladungsstrecke erstreckt· Die Baffein 18 verlängern den Gasrüokflußweg dadurch, daß sie das Gas Bwingejcti von den Öffnungen 19 übNär eiöeö sohmalen Bingspalt 20 und von dort -aus iut häcitsten Öffiiung 19 äjt strömen. Durch diese yuiirung des ßasrückflussös verhlnder« die Baffein 18 eine Gasentladung durcfc ate Öff-A linear gas discharge beam is through the central openings 16 of a series of disks 1? defined, each made of a metal with high thermal conductivity and a very high melting point, such as molybdenum. Each metal disk 17 is attached to an annular baffle 18 which, together with openings 19 in the disks 17, form a gas return path for gas pressure equalization within the vessel. As is well known, optimal operation of the ion laser requires a gas transport path parallel to the linear one. Is not charge s st recke, a DER: slightly higher mechanical gas passage ^ Property Assets .besitzt, but extends than the linear discharge path over a greater length · The Baffein 18 extend the Gasrüokflußweg in that it Bwingejcti the gas from the openings 19 übNär eiöeö Sohmal bingspalt 20 and from there -from the largest opening 19 to flow. Through this the ßasrückflussös verhlnder "yuiirung the Baffein 18 a gas discharge durcfc ate Öff-
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nungen 19 hindurch, beschränken also die Gasentladung auf die Mittelachse 15. Die axiale Gasentladung wird durch eine Magnetspule 22 aus den oben erläuterten Gründen eingeschnürt.openings 19 through, so limit the gas discharge on the central axis 15. The axial gas discharge is by a solenoid 22 from those discussed above Reasons constricted.
Beim Betrieb wird ein relativ hoher Strom von einem Stromgenerator 23 erzeugt, der längs der Gasentladungsstrecke von der Kathode 12 zur Anode 13 fließt. Dieser hohe Strom, der beispielsweise in der Größenordnung bis 15 AmpIre liegt, verursacht, dafl ein wesentlicher Teil der Argonatome innerhalb des Gefäßes ionisiert wird. Zusätzlich werden die Ionen in einen Zustand umgekehrter Besetzungsverteilung angeregt, in welchem ein abnorm hoher Anteil der Ionen auf einen höher energetischen unstabilen Zustand angeregt sind. Wenn diese Ionen in die niedrigeren, stabileren Energiezustände zurückfallen, strahlen sie I&cht laei einer charakteristischen Frequenz entsprechend dem "bekannten Laser-Phänoaen ab.During operation, a relatively high current is generated by a current generator 23 which runs along the gas discharge path flows from the cathode 12 to the anode 13. This high current, for example in the order of magnitude of up to 15 amperes, causes a substantial amount Part of the argon atoms inside the vessel is ionized. In addition, the ions are excited into a state of reversed population distribution in which a abnormally high proportion of ions are excited to a higher energetic unstable state. If those Ions fall back into the lower, more stable energy states, they radiate I & cht laei a characteristic frequency according to the "well-known laser phenomena away.
Die Stirnseiten des rohrförmigen Gefäßes 11 sind durch lichtdurchlässige Fenster 25 und 26 verschlossen, die zur maximalen Erhöhung des Übertragungswirkungsgrades unter den Brewster'schen winkel geneigt sind. lird die Vorrichtung als Verstärker teenutzt» so wird MeJit durch, eines der Fenster eingeführt, läuft dann längs der Mittelachse 15 durch, die Anode und Kathode hindurch, die en diese» Zweck beide als Hohleylinder ausgebildet sind ,und wird «iUirendi seines Durchganges wegen desThe end faces of the tubular vessel 11 are through translucent windows 25 and 26 closed, the maximum increase in the transmission efficiency are inclined at Brewster's angle. l will the Device used as amplifier »this is how MeJit is one of the windows is inserted, then runs along the central axis 15 through, the anode and cathode through, the en this »purpose both designed as hollow cylinders are, and will «iUirendi of its passage because of the
additlren Effektes iet stimulierten Strahlung der 98385 " " /additional effect iet stimulated radiation of the 98385 "" /
c ■.■■-.*"-- 7 1^26679c ■. ■■ -. * "- 7 1 ^ 26679
angeregten ßasionen verstärk1-. Auf der Mittelachse 1p köujsn Spiegel entweder außerhalb der Vorrichtung oaer έΛ· at4 der Pent! er angeorunet werden, um die Jer-stimulated ßasions amplify 1 -. On the central axis 1p köujsn mirror either outside the device or έ Λ · at 4 the Pent! he will be attracted to the
■ ■-'}■ -■ ■ - '} ■ -
ί-'ärkung zu vervielfachen oder um einen ausreicnenden Au eil der Strahlungsenergie rückzukoppeln um so es der Vorrichtung zu ermöglichen, ale; Oszillator oder alu Laser-Lichtquelle zu wirken.-reinforcement to multiply or by a sufficient one To feed back the radiation energy in order to do so to enable the device to perform ale; Oscillator or alu Laser light source to act.
Für Ionen-Laser der nunmehr bekann+en und benutzten Ar-- ist e:· notwendig, daß der Argondruck nicht höner als ein Torr lieg;.-, dami' ein ausreichender Anteil der atomischen Komponenten ionisiert und auf das erforderliche Energieniveau angeregt wird. Andererseits wird die Vorrichtung nicht__kohärentes Lieh-*- im Wege einer stimulierten Emission abstrahlen, wenn der Argondruek zu weit abfällt,For ion lasers of the now known and used Ar-- it is necessary that the argon pressure is not higher than a Torr lie; .-, so 'a sufficient proportion of the atomic components ionized and to the required Energy level is stimulated. On the other hand, the device becomes incoherent Lieh - * - by way of a stimulated Radiate emission when the argon pressure drops too far,
Wie oben erwähnt,· zeigten die der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen über die !lebensdauer der Ionen« Laser, daß eine Haupt Ursache des Ausfalls der Vorrichtung der Argonäraekab/fall ist, der von einer beträcht-r liehen Zerstäubung des Metalls der Scheiben 17 herrührt, Be^ der dargestellten Vorrichtung i,s-t dieser Effekt weitgehend dadurch eliminiert f eüa§ ein bedeutsamer Abstand, typischerweise eins bis zwei Zentimeter, «wischen den Metallseheiben eingehalten wird, wodurch die großen elektrischen Felder, d£e uiaeyiBafiges Zerstä&teen ver-? urs!ttGrhen? weitgehend eltLmijaiert sind» Tatsäeillich igt der Anstand zwischen aiifinaj3d§r#olgejQde,n §§he.ibeji 17As mentioned above, the investigations on which the invention is based on the service life of the ion laser showed that a main cause of the failure of the device is the argon battery, which results from a considerable atomization of the metal of the disks 17, be ^ of the device shown i, this effect is largely characterized st f eliminated eüa§ a significant distance, typically one to two centimeters, "wipe the Metallseheiben is adhered to, whereby the large electric fields d, comparable & teen £ e uiaeyiBafiges Zerstä? urs! ttGrhen ? are largely eltLmijaiert »In fact, the decency between aiifinaj3d§r # olgejQde, n §§he.ibeji 17
der Ze.fitral» . ,the Ze.fitral ». ,
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öffnungen 16. Dieser große Abstand ist möglich, weil das Magnetfeld die Entladung einschnürt und daher die Stigtfeffekte reduziert und die Erzeugung eines ■wohldefinierten Stromweges unterstützt. Fahrend dieses Hilfsmittel die Lebensdauer der Ionen-Laser beträchtlich erhöht hat, wurde nichtsdestoweniger gefunden, daß Ionen-Laser nach einer •-ypisehen Betriebsdauer von etwa 50 Stunden dazu neigen, wegen einer unzulässig hohen Verringerung des Argongasdruckes auszufallen.openings 16. This large distance is possible because the magnetic field constricts the discharge and therefore the Stigtfeffffekt reduced and the generation of a ■ well-defined Stromweges supported. Driving this aid increases the life of the ion laser considerably has nonetheless found that ion lasers after a typical operating time of about 50 Hours tend to fail due to an unacceptably high decrease in argon gas pressure.
Theoretische Überlegungen lassen vermuten, daß dieser Gas druckabfall oder "Gasreinigungseffekt11 von einer Adsorption ionisierter Argonatome an der Innenoberfläche des Gefässes 11 herrührt. Der Ausdruck "Adsorption" bezeichnet liier das Einfangen von Partikeln an einer Oberfläche, ohne daß diese die Oberfläche nennenswert durchdringen. Während sich nichtionisierte Argonatome auf der Gefäßoberfläche nicht niederschlagen, haben ionisierte Atome von Hause aus ausreichend Energie, um die In+eratomische Hndung zwischen den einzelnen Atomen des Quarzes an der Oberfläche zu einem Ausmaß aufzubrechen, welches für eine Bindung der Argonionen an der Oberfläche auereicht. Diese Vorstellung wurde durch Berechnungen unterstützt, die zeigten, daß die Anzahl der fehlenden Argonatome entsprechend dem beobachteten Argondruckabfall annähernd gleich der Anzahl von Atomen war, die sich längs desjenigen OberflächengebietesTheoretical considerations suggest that this gas pressure drop or "gas cleaning effect 11 results from the adsorption of ionized argon atoms on the inner surface of the vessel 11. The term" adsorption "denotes the trapping of particles on a surface without them penetrating the surface significantly If non-ionized argon atoms do not deposit on the surface of the vessel, ionized atoms inherently have sufficient energy to break the atomic bond between the individual atoms of the quartz on the surface to an extent sufficient for the argon ions to bind to the surface The idea was supported by calculations which showed that the number of missing argon atoms, corresponding to the observed drop in argon pressure, was approximately equal to the number of atoms extending along that surface area
des Gefäßes niederschlagen können, welches der Entladung 909851/1555of the vessel, which of the discharge 909851/1555
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ausgesetzt let.exposed let.
Wenn daher die innere Oberfläche de:: Gefäßes, soweit diese längs der linearen i)ntladu;4gsst recke verläuft, mit einem Material beschichtet würde, das unfähig ist, Argonionen zu adsorbieren, könnte die schädliche Argondruckverringerung vermieden und dauer die Lebensdauer der Vorrichtung erhön.1. werden. If, therefore, the inner surface of the vessel, as far as it is along the linear i) ntladu; 4 gsst stretch, would be coated with a material that is incapable of adsorbing argon ions, the harmful argon pressure reduction could be avoided and the service life of the device extended over the long term. 1st will.
Des weiteren dürfte das Besöhichtungsmaterial unter nahezu Hochvakuumbe&ngurjgen und bei hohen Temperaturen keine Verunreinigungen einführen und müßre auf Quarz gut haften. Um die Adsorption zu verhindern, wurde überlegt, daß die in^eratomiscne Bindung wesentlich c+ärker als bei Quarz (SiO2) sein sollte, damit die Hochgeschwindigkei-t-s-Argonionen praktisch unfähig werden, die iritera'-omische Bindung an der Oberfläche aufzubrechen oder zu durchdringen.Furthermore, the coating material should not introduce any impurities under almost high vacuum conditions and at high temperatures and should adhere well to quartz. In order to prevent adsorption, it was considered that the atomic bond should be considerably stronger than with quartz (SiO 2 ), so that the high-speed argon ions are practically incapable of breaking the atomic bond on the surface or to penetrate.
Wie gefunden wurde, werden die ce Forderungen von Aluminiumoxyd (AlpO-z) erfüllt, das entsprechend der Erfindung zur Erzeugung einer dünnen Beschichtung 28 auf der Innenfläche des Quarzrohres 11 benutzt wird. Weil Aluminiumoxyd einen höheren +hermiöchen Ausdehnungskoeffizienten als Quarz besitzt, wird eine Aluminiumoxyddünnschicht bevorzugt, typischerweise in der ßrößenordi'ung 2000 S. Obgleich eine extrem dünne, gleichförmig s niedergeschlagene Schicht der Größenordnung von nur hundert A wahrscheinlich ausreichend sein wird, ist esAs has been found, the ce requirements are met by aluminum oxide (AlpO-z), which is used according to the invention to produce a thin coating 28 on the inner surface of the quartz tube 11. Because alumina has a higher + hermic coefficient of expansion than quartz, a thin layer of alumina is preferred, typically on the order of 2000 S. Although an extremely thin, uniformly deposited layer of the order of only one hundred Å will likely be sufficient, it is
bequemer, eine 2000 S. d.ioke Schicht niederzuschlagen, 9 0 9 8 5 1/15 5 5more convenient to put down a 2000 S. d.ioke layer, 9 0 9 8 5 1/15 5 5
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und für diese Dicke hat es sich gezeig1-., daß tie a io groß it-4:, um zu Abblättern und ähnlichen Problemen infolge + hermit-eher Ausdeutung zu führen. Ein Gefäß- *:eil aus. festem Aluminiumoxyd verbietet eien, una zwar wegen seiner Kosten und der Schwierigkei'en bei der Au.:-- formung und Herstellung.and for this thickness it has been shown 1 -. that tie a io large it- 4 : in order to lead to flaking and similar problems as a result of + hermit-rather interpretation. A vessel *: rush out. Solid aluminum oxide forbids it, partly because of its costs and the difficulties in the construction: - shaping and manufacturing.
Das Gefäß 11 weist vorzugsweise einen hohlen zylindrischen Quarz teil 29 auf, der die gleiche Ausdehnung tefc wi3 die G-a^en^ladungss+recke, sowie ündteile 30, auf welchen die i'ei.s'-er 25 und 26 montier4- dnd. Vor dem Anbringen der Endueil3 30 wird die dünne Beschichtung. 28 vorzugsweise durch pyrolitiscnen niederschlag erzeugt. Beispieleweise wird das Quarzrohr 29 auf 1000 bis 1100° G erhitzt und mit Aluminiumchloriddampf getätigter Wasserstoff wird durch den Quarzzylinder zusammen mit einer Mischung aus Stickstoff und Kohlendioxyd hindurchgeleitet. Das Aluminiumchlorid reagiert mit dem Kohler,dioxyd und Wasserstoff zur Bildung der Aluminiumoxyd-Beschicntung in einer Dicke von 2000 £ im Verlauf etwa einer halben Stunde. Danach werden die anderen Komponenten des Lasers einschließlich der Sndteile 30 montiert. 'Die Beschichtung 28 muß nur gleiche Ausdehnung wie der BLzladungsbereich haben, da dieser die einzige Zone ist, in welcher Argonionen erzeugt werden.The vessel 11 preferably has a hollow cylindrical quartz part 29, which is the same extent as the Ga ^ en ^ charge range, as well as the end parts 30, on which the i'ei.s'-er 25 and 26 mount 4 - dnd . Before attaching the end u eil3 30 apply the thin coating. 28 preferably generated by pyrolytic precipitation. For example, the quartz tube 29 is heated to 1000 to 1100 ° G and hydrogen made with aluminum chloride vapor is passed through the quartz cylinder together with a mixture of nitrogen and carbon dioxide. The aluminum chloride reacts with the carbon dioxide and hydrogen to form the aluminum oxide coating to a thickness of 2000 pounds in the course of about half an hour. Thereafter, the other components of the laser including the ends 30 are assembled. The coating 28 need only have the same extent as the BLz charge area, since this is the only zone in which argon ions are generated.
Versuche haben bestätigt, daß die Beschichtung 28 Argonionen nicht adsorbiert, und von Rohren der in der Zeichnung dargestellten Art wurde gefunden, daiF - ~Tests have confirmed that the coating 28 does not adsorb argon ions, and pipes of the in The species shown in the drawing was found to be - ~
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19286791928679
sie miL der Oxydbeschichtung eine Lebenrdauer haben, die zehnmal größer io', als die Lebensdauer weitgehend identischer., aber unb ec chi cht et er Vorrichtungen.they mi L of the oxide coating have a Lebenrdauer that ten times larger io ', as the life largely identical. but unb ec chi cht et he devices.
909851/1555 BAD OMOINAL909851/1555 BAD OMOINAL
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