DE1934414C3

DE1934414C3 - Gaslaser mit einem Kaltkathodenentladungsgefäß

Info

Publication number: DE1934414C3
Application number: DE1934414A
Authority: DE
Inventors: Heinz 8000 Muenchen Westermeier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-07-07
Filing date: 1969-07-07
Publication date: 1974-08-08
Also published as: US3613027A; FR2063125A1; FR2063125B1; DE1934414B2; GB1283486A; DE1934414A1

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gaslaser mit einem Kaltkathodencntladungsgefäß, bei dem in einem Entladungskolben koaxial zu diesem eine relativ dünne, mit dem Entladungskolben kommunizierende Laserkapillarc befestigt ist, deren eines, mit einer Erweiterung zur Aufnahme der Anode versehenes Ende aus dem Entladungskolben dicht nach außen geführt ist und deren anderes Ende von einer im Entladungskolben untergebrachten großflächigen zylindrischen Kaltkathode umgeben ist.

Bei derartigen bekannten koaxial aufgebauten Gaslasern mit Kaltkathodenentladung ist das im Inneren des Entladungskolbens frei endende eine Ende der Laserkapillare offen, wobei diese öffnung dazu dient, den Eintritt der von der Kaltkathode ausgehenden Elektronen in die Kapillare zu ermöglichen, die auf ihrem Weg zur Anode die Gasentladung aufrechterhalten. In der diesem freien Ende der Laserkapillare benachbarten Bodenfläche des Entladungskolbens ist ein koaxial zur Achse der Kapillare liegender Anschlußstutzen ausgebildet, der durch eine unter dem Brewster-Winkel geneigte Glas- oder Quarzplatte verschlossen ist.

Eine derartige Anordnung wird dadurch hergestellt, daß zunächst die Kaltkathode in den Entladungskolben eingebracht und ihre Stromzuführung duich eine öffnung der Wand nach außen geführt werden muß, die dann verschlossen wird. Anschließend wird die Laserkapillare von der gegenüberliegenden Seite in den Entladungskolben eingeschoben und in die der Kaltkathode abgelegenen Bodenflächc eingeglast. Damit nun das am anodenseitigen Ende der Laserkapillare anzubringende Brewster-Fenster auch tatsächlich parallel zum Brewster-Fenster liegt, welches den am kathodenseitigcn Ende angebrachten Glasstutzen abschließt, müssen anschließend die jeweiligen Endflächen der Kapillare b/.w. des Glasstutzens zugeschliffen werden, was zu einer Verschmutzung des Entladungskolbens und damit auch der Kaltkathode führt. Da bekanntlich ein einwandfreies und exaktes Arbeiten einer Kaltkathode nur dann möglich ist, wenn diese extrem sauber gehalten wird, muß nach dem Schleifen der Entladungskolben mit der Kaltkathode gereinigt werden, was technisch außerordentliche Schwierigkeiten bereitet. Diese Schwierigkeiten werden noch dadurch vergrößert, daß die Reinigung nur durch die Laserkapillarc bzw. den ebenfalls sehr engen Glasstutzen erfolgen kann.

Eine Vermeidung dieses Nachteils dadurch, daß man die Laserkapillare auch auf ihrem kathodcnseitigen Ende durch den Entladungskolben nach außen führen würde, ist nicht möglich, da dies erstens beim Anglasen im Boden die Gefahr eines Verbiegcns der Kapillare mit sich brächte und da zweitens infolge der thermischen Ausdehnungsunterschiede (die Kapillare ist im Betrieb stets wesentlich wärmer als die Wandung des Entladungskolbens) die Kapillare oder der Glaskolben im Betrieb zerbrechen wurden.

Die Erfindung hai sich nun die Aufgabe gestellt, einen Gaslaser mit einer Kaltkathode zu schaffen, welcher aus Teilen zusammengesetzt ist, die einzeln ohne Schwierigkeit zu reinigen sind und danach ohne hohe Genauigkeitsforderungen und ohne die Gefahr einer erneuten Verschmutzung miteinander verbunden werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Gaslaser der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß auf das innerhalb des Entladungskolbens stehende Ende der Laserkapillare ein den einen Spiegel des Laserresonators tragender Abschlußteil aufgesetzt ist und daß in der Laserkapillare in der Nähe dieses Endes eine seitliche öffnung vorgesehen ist. Mit Vorteil ist dabei der Abschlußteil als Platte ausgebildet, die auf ihrer Innenseile einen Planspiegel trägt.

Besonders einfach läßt sich das Aufsetzen des den Spiegel tragenden Abschlußteils dadurch erreichen, daß das kathodenseitige Ende der Kapillare plangeschliffen ist und der den Spiegel tragende Abschlußteil durch eine außen auf die Kapillare aufziehbare Feder daran angedrückt ist.

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An Hand des in der Figur der Zeichnung schema- dem Planspiegel 7 ist an die Kapillarei Si ein Ui semem

tisch dargestellten Ausführunesbehpiels soll die Er- Durchmesser dem Glasronrl enfcprecnenaes υ

findung nachstehend näher erläutert werden. rohrstück 18 angeglast, welches nach ^Ferllg^ste11^

Die in der Figur dargestellte Anordnung wird vor- der Laserkapillare mit der Platte·» ™J α tcilhafterweise aus zwei Teilen zusammengesetzt, wie 5 schlußplatte 16 an der durch d« »mchpunktere L,

sie durch die strichpunktierte Linie 23 voneinander nie 23 in der Figur S^ekenn.^z^ⁿ.f" J^f'^

getrennt sind. das den Entladungsraum bildende Glasrohr 1 ange

Zunächst wird in ein unter Bildung eines Boden- glast wird.

teils 2 zusammengeschmolzenes Glasrohr 1 eine Die erfindungsgemaße Anordnung hat großflächige zylindrische Hohlkathode 3 eingesetzt, io den Vorteil, daß dadurch >^{n ε}™<£

wobei die Halterung dieser Hohlkathode im Glas- Gärvorrichtung ²⁰ *«** ^ube

h d Hhlkhd d d Glh 21 Bodenteil 19 befestigt ^

wobei die Halterung dieser Hohlkathode im Glas Gärvorrig

rohr 1 durch der Hohlkathode und dem Glasrohr 21 am Bodenteil 19 befestigt ^_n'^

zwischengeordnete Distanzstücke oder - falls die beiden Teile an der strichpunktierten Trennlinie 23

mechanische Festigkeit dies zuläßt — an der in die miteinander verglast werden.

Bodenfläche 2 eingeglasten Spannungszuführung 4 15 Gemäß der vorliegenden Erfindung wmi das die für die Hohlkathode erfolgen kann. An dieses am Hohlkathode 3 enthaltende £^1μ™^ als ein Tu einen Ende offene Rohr 1 wird ein die Kapillare ent- hergestellt, welches in einfache^Weise &?™f™_ haltendes Teil anblast den kann, um anschließend in einem Exikator aulbe ^h Die Kapila« I fet dabei an ihren frei im Innern wahrt zu werden. Danach wird das -n der^Fjgur d„ des den Entladungsraum bildenden Glasrohres 1 lie- ,ο gestellte, im wesentlichen aus der ^SMjapiHarc 5 gcndcn Ende 6 genau senkrecht zur Kapillarenachse bestehende Teil hergestellt und an seinen Enden 6 abgeschnitten und plangeschliffen und mit einer und 15 geeignet plangeschliffer,und durch die spielen P.ans_Piege. 7 tagenden P.atte 8 abgeschlos- ^nde^ 8 bzw. _£ Brewster-^ter^

Diese Platte wird vorzugsweise mit Hilfe einer ,5 rcinigungen z.B. Schleifstaub gereinigt: worden ,st außen über die Kapillare aufgeschraubten Feder9, Diese Reinigung macht dabo. noch d«« da e ^icn die mit einem in die Rückseite der Platte eingreifen- praktisch nur um Glasleile handelt, keinerlei Schw.e den Klemmteil 10 versehen ist. an das plangeschlif- rigkcitcn. Beim Zusammensetzen der Anordnung fcne Ende 6 der Kapillare angedrückt. Als »Gegen- nach der Figur mit dem ^dic ""^/^ gewinde« für die Feder 9 können ein auf die Außen- 30 tendcn Glasrohrs 1 kann die ^^al*^a*^{ode 3} "'™^l fläche der Kapillare aufgeschmolzener, gemäß der mehr verunreinigt werden. Das y^usammen^^{1 zen} ^ Federsteigunc geneigter Glasfaden II oder zwei dia- reitet auch insofern keine Problerr e als es ken es mclral gcacnübcrlicncnd aus der Kapillarenober- wegs darauf ankommt, daß die Achse der Κ»ρΐ"™5 fläche herausragende, um eine halbe Federsteigung genau koaxial oder parallel zur Achse der Kaltka-

seneinandcr versetzte Stifte dienen, bzw. bei genü- 35 thode 3 liegt.

^ ^{Killcmseschli}"^cnc *■?

Endabschnitt 12 der Laserkapillarc ist eine seitliche 40 wobei - wie bereits ausgeführt wurde! —di! Verun-

öffnuna 13 vorgesehen, durch welche die von der reinigung der Kaltkathode mfolge des_^Z"^schneld^^ns

Kaltkathode 3 emittierten Elektronen ins Innere der dieses Glasstutzens und des anderen f"^d« der Ka

Kapillare und durch diese hindurch zur Anode 14 pillarc durch einen nachträglichen .^R"™f^"S^S£[°|^

gelangen können. Der zweite Spiegel des Lascrrcso- wieder behoben werden muß. Die sowieso auße st

nators kann unmittelbar auf das linke aus dem Enlla- 45 schwierige Rcm.gung ^"^S'"⁰^^™"¹^

dunssraum hinausragende Ende 15 der Laserkapil- renden Innenflache der KaIAathode kann daher nut

lar^aufgesctzt sein. Man kann jedoch gemäß dem in durch die relativ dünnen O fnungen im . tutzerι bzw^

den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel das am Ende der Kapillare erfolgen, was in_ vie enι Fallen

Ende 15 der Kapillare durch eine unter dem Brew- dazu führt, daß die Kaltkathode eine= «hadl^^

ster-Winkel geneigte Platte abschließen und einen ₅o schmutzung beibchal . Durch das erfinc^gemaB=

externen zweiten Spiegel 22, z. B. einen Hohlspiegel, Verschließen des freien inneren Endes 6 der Kapil·

vorschen, der eine nachträgliche Justierung lare 5 mit einer den1 eineniSpiege der R«⁰"³.™

auf die Stellung des Planspiegels 7 gestattet. Zwi- Ordnung tragenden Platte 8 ist dieses Problem in ein

sehen dem die Anode 14 enthaltenden Ansatz 17 und fächer Weise beseitigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gaslaser mit einem Kaltkathodenentladungsgefäß, bei dem in einem Entladungskolben koaxial zu diesem eine relativ dünne, mit dem Entladungskolben kommunizierende Laserkapillare befestigt ist, deren eines, mit einer Erweiterung zur Aufnahme der Anode versehenes Ende aus dem Entladungskolben dicht nach außen ge- ίο führt ist und deren anderes Ende von einer im Entladungskolben untergebrachten großflächigen zylindrischen Kaltkathode umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf das innerhalb des Entladungskolbens (1) stehende Ende (6) der Laserkapillare (5) ein den einen Spiegel des Laserresonators tragender Abschlußteil (8) aufgesetzt ist und daß in der Laserkapillare (5) in der Nähe dieses Endes eine seitliche öffnung (13) vorgesehen ist.

2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise als Platte ausgebildete Abschlußteil (8) auf seiner Innenseite einen Planspiegel (7) trägt.

3. Gaslaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kathodenseitige Ende (6) der Kapillare (5) plangeschliffcn ist und der den Spiegel tragende Abschlußteil (8) durch eine außen auf die Kapillare aufziehbare Feder (9) daran angedrückt ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Gaslasers nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Brcwster-Fenster als anodenseitigem Kapillarenabschluß, dadurch gekennzeichnet, daß in getrennten Arbeitsgängen als ein erstes Teil das die Kaltkathode (Hohlkathode 3) enthaltende Stück des Entladungskolbens (Glasrohr 1) hergestellt und gereinigt wird und als ein zweites Teil die Laserkapillare (S) mit ihrer Erweiterung (Ansatz 17) zur Aufnahme der Anode (14) und mit einem in seinem Durchmesser dem Glasrohr (I) entsprechenden Glasrohrstück (18) und gegebenenfalls mit einer direkt über eine Durchführung (21) am Bodenteil (19) des Glasrohrstückes (18) befestigten Gettervorrichtung (20) hergestellt wird, daß die Laserkapillare an ihren Enden (6, 15) geeignet plangeschliffen, gereinigt und durch das Abschlußteil (8) bzw. das Brewster-Fenster (16) verschlossen wird und daß schließlich beide Teile zusammengesetzt werden.