DE2113334A1

DE2113334A1 - Gaslaser-Entladungsroehre

Info

Publication number: DE2113334A1
Application number: DE19712113334
Authority: DE
Inventors: Roger Dumanchin; Jean-Clause Farcy; Jean Rocca-Serra
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1970-03-23
Filing date: 1971-03-19
Publication date: 1971-10-14
Also published as: US3740662A; NL173223C; GB1279948A; NL173223B; NL7103479A; BE764029A; JPS5340878B1; FR2120191A5; CH534436A; DE2113334C2

Description

ΑΗ/Η/σ

PATENTANWÄLTE

DR-MOLLER-BORe-DR-MANITZ-DR-DEUFEL DlPL-ING. FINSTERWALD ■ DlPL-ING. GRÄMKOW * " 8 MÖNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STa 1 TELEFON 225110

COMPAGFIE G-ENERAIE D'FLECTRICITE 54, Rue La Boetie, PARIS (8), Frankreich

GASLASER-ENTLADIMGSROHRF

Die Frfindung betrifft Gaslaser-Entladungsröhren, in denen das gasförmige aktive Medium einem verhältnismässig hohen Druck ausgesetzt ist, der dem atmosphärischen Druck gleichkommen oder stärker als dieser sein kann.

In der Nähe eines Metallteils, an das ein hohes elektrisches Potential angelegt ist und dessen eines Ende in eine Spitze ausläuft, d.h. dessen Oberfläche an einem Fnde einen sehr kleinen oder fast Null betragenden Krümmungsradius aufweist (scharfe Kante oder Spitze), erzeugt bekanntlich die Verengung der elektrischen Kraftlinien elektrische Felder hoher Stromstärke von beispielsweise ungefähr 10 V/cm, im allgemeinen Spitzenentladung genannt.

Ziel der Erfindung ist die Herstellung einer elektrischen Gaslaser-Entladungsröhre, in der homogene Fntladungen ohne Lichtbogen in einem beträchtlichen aktiven Volumen und mit

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hoher Wiederholungsfrequenz durch Anlegen verhältnismässig schwacher elektrischer Spannungen erzielt werden.

Gegenstand der Frfindung ist eine Gaslaser-Entladungsröhre mit einer Anode 1, 21, 31, 41 und einer Kathode 2, 22, 32, 42, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Kathode mindestens einen Vorsprung 3, 6, 7 mit einem spitzen Fnde, mindestens einen elektrischen Zusatzleiter 5, 8 aufweist, der mit der Kathode verbunden, an positives Potential in bezug auf die Kathode angelegt, in der Nähe der spitzen Fnden angeordnet und von diesen durch ein festes Isoliermittel, 13, 15, 20 getrennt ist.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausfuhrungsbeispiele an Hand von Zeichnungen hervor:

- Die Fig. 1 und 2 stellen jeweils im Querschnitt zwei Ab- . Wandlungen einer koaxialen Entladungsröhre mit mehreren axial angeordneten Fntladungsstreifen dar;

- die Fig. 3 und 4 stellen jeweils im Querschnitt zwei Abwandlungen einer koaxialen Entladungsröhre mit einem einzigen wendeiförmigen Entladungsstreifen dar;

- die Fig. 5 stellt im Querschnitt eine erste Abwandlung einer Entladungsröhre mit Elektroden dar, die ein flaches Ganzes bilden und ebene, quer angeordnete gerade Entladungsstreifen aufweisen?

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- die Pig. 6 stellt im Querschnitt eine zweite Abwandlung einer Entladungsröhre mit Elektroden dar, die ein nahezu flaches Ganzes bilden:

- die Fig. 7 stellt im Querschnitt eine dritte Abwandlung mit , Flektroden dar;

- die Fig. 8 stellt eine andere Abwandlung mit Flektroden dar, die ein flaches Ganzes bilden, in dem die Vorsprünge die Form

von Querstiften haben. ä

Die Fig. 1 stellt den Querschnitt eines ersten erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels dar: Die Fntladungsröhre ist koaxial aufgebaut und weist einen an positives Potential angelegten Mittelleiter 1 sowie einen an negatives Potential angelegten Aussenleiter 2 auf. Der Aussenleiter weist auf seiner Innenseite eine Reihe von möglichst dünnen Entladungsstreifen 3 auf, die in Axialrichtvmg angeordnet und auf den Mittelleiter 1 hin ausgerichtet sind.

Diese "Pntladungsstreifen, bei denen es sich um d Stahlstreifen beispielsweise Rasierklingen oder dgl^ handeln kann, haben eine mögliehst scharfe Kante, damit die Spitzenentladung so stark wie möglich ist«

Nach einem besonders vorteilhaften AusfUhrungsbeispiel sind die elektrischen Eusatzleiter 5 in dem durch zwei aufeinanderfolgende Entladungsstreifen begrenzten Raum angeordnet und von der Seitenfläche der Streifen 3 und der Innenfläche des Leiters 2 durch ein festes Isoliermittel 4 getrennt;

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mit diesem Isoliermittel .kann der Zusatzleiter 5 vor seiner Anbringung zwischen den Entladungsstreifen 3 umgeben werden, oder das Isoliermittel kann unmittelbar in den Raum zwischen den Streifen vergossen werden. Dieses Isoliermittel 4 muss entsprechende Merkmale aufweisen, damit es nicht durch Wärme, Zersetzungsprodukte der in der Entladungsrohre enthaltenen Gase etc. zerstört wird.

Die elektrischen Leiter 5 werden an ein höheres Potential als dasjenige der Leiter 2, 3 angelegt, beispielsweise durch elektrische Verbindung mit dem Leiter 1·

Der Leiter 5 wird vorzugsweise so dicht wie

möglich an den Kanten zweier aufeinanderfolgender Entladungsstreifen angeordnet; wie oben ausgeführt, bewirkt die Spitzenentladung einen Entzug von Elektronen, welche die Entladung zwischen der negativen Elektrode 2-3 und der positiven Elektrode I auslösen. Die Aufteilung der Streifen 3 bewirkt eine homogene Entladung, während ihre scharfen Kanten eine Entladung in einem unter verhältnismässig hohem Druck stehenden Gas mit einer verhältnismässig schwachen Spannung bewirken. Die an positives Potential in bezug auf die Kathode angelegten Leiter 5 dienen als Hilfselektrode und fördern das Auftreten von Elektronen unter gleichzeitiger Verbesserung der Homogenität der Entladung. Die Leiter 5 haben eine um so grössere Wirkung als sie in der Fähe des aktiven Teils (Kante) der Entladungsstreifen 3 angeordnet sind.

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pig Fig. 2 stellt im Querschnitt ein anderes erfindungsgemäs,ses Ausführungsbeispiel dar. Es unterscheidet sich vom vorherigen nur dadurch, dass die Entladungsstreifen und Zusatzleiter auf der Oberfläche des Innenleiters 22 des koaxialen Aufbaus 21, 22 angeordnet sind.

Die Fig. 3 stellt im Axialquerschnitt eine Abwandlung der Entladungsröhre nach Fig. 1 dar. Nach dieser Abwandlung wird an Stelle einer Mehrzahl von in Axialrichtung angeordneten Entladungsstreifen ein einziger wendelförmiger " Streifen 6 benutzt, der auf der Innenseite des Aussenleiters 32 des koaxialen Aufbaus 31-32 angebracht ist.

Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung entspricht derjenigen der Fig. 3» in der mehrere axial angeordnete Entladungsstreifen durch einen einzigen wendelförmigen Streifen 7 ersetzt wurden, der auf dem Mittelleiter 42 des koaxialen Aufbaus 41-42 befestigt ist. In den Fig. 3 und 4 ist ein isolierter Zusatzleiter 8 wendelförmig angeordnet.

Die Fig. 5 veranschaulicht ein anderes erfindungs- ' gemässes Ausführungsbeispiel eines flachen, nicht koaxialen Aufbaus. Bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung sind die Elektroden 9uid10 eben, die Streifen mit scharfer Kante 11 parallel auf der Kathode ? und die Zusatzleiter 12 mit einer Isolierung 13 nahezu in Höhe der Kanten der Streifen 11 angeordnet.

Die Fig. 6 stellt im Querschnitt ein anderes Aus-· fÜhrungsbeispiel dar, in dem die negative Elektrode (Kathode)

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der Rohre aus inehreren halbzylindrisehen Metallflachen 14 gesteht, die durch Aufbringung einer Metallschicht auf die Stifte 15 aus Isoliermaterial erzielt wird_? welche vorteilhafterweise einen zylindrischen, halbzylindrischen oder im allgemeinen einen runden Querschnitt aufweisen.

Die Flächen 14 können beispielsweise mit einem Pinsel oder auf irgendeine andere Weise aufgetragen werden; ^ ihr Rand muss so dünn wie möglich sein, damib eine sGharfe Kante 16 entsteht, die eine starke Spitzenentladung verursacht·.

Vorteilhafterweise dient der Stift 15 aus Isoliermaterial als Isolierhülle für einen Leiter 17, der an positives Potential in bezug auf die Kathode, beispielsweise durch Verbindung mit der Anode 18, angelegt ist. Dieser Metalleiter hat die gleiche Funktion wie die Leiter 5, 8 und 12 in den Fig. 1 bis 5.

Die Fig. 7 stellt im Querschnitt eine andere Ab- ^ Wandlung der Vorrichtung dar, in der die negative Elektrode der Röhre aus positiv geladenen, auf einem ebenen Isolierträger 20 angeordneten Metallflachen 19 besteht. Mit diesem Träger ist ein Metalleiter 61 verbunden, der trotz seiner Anbringung hinter den Metallflachen 19 auf die gleiche Art angeschlossen ist wie die Leiter 5, 8, 12 und 17 der Fig. 1-6 und die gleiche Funktion hat wie diese Leiter* Der Leiter 61 kann massiv sein oder aus einer dünnen Metallschicht bestehen.

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Die Flächen 14 und 19 können aus einem Metall, einer Metallegierung oder einer metallisierten Farbschicht bestehen, wobei deren Aufbringung auf herkömmliche Weise so erfolgt, dass scharfe Ränder entstehen.

Die Fig. 8 ist ein Querschnitt einer Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 5. Bei dieser werden an Stelle eines* einzigen Streifens 11 der Fig. 5 getrennte Stifte mit spitzen Enden verwendet. Bei dieser Abwandlung werden die durch ein Isoliertoil 52 gehaltenen Stifte 51 an die negative Klemme einer Hochspannungsquelle entweder durch einzelne Leiter oder durch eine Metallplatte 23 angeschlossen.

In Fig. 8 sind die die gleiche Funktion wie die Leiter 5, 8, 17 und 51 der Fig. 1 bis 7 ausübenden Zusatzleiter als Zylinder 24 ausgebildet, die jeweils Stifte 51 umgeben, wobei zwischen den Stiften und den Zusatzleitern ein Isoliermittel 25 angebracht ist«

Um unerwünschte Entladungen zwischen dem Stift 21 ^ und dem Leiter 24 zu vermeiden, ist das Ende des letzteren vorzugsweise mit dem Isoliermittel überzogen, wie auf dem Teil 26 rechts in der Fig. 8 veranschaulicht.

Jede Gaslaser-Entladungsröhre ist in einem aus zwei Reflexionsspiegeln bestehenden Hohlraumresonator angeordnet, und zwar derart, dass die optische Achse dieses Hohlraumresonators beispielsweise nahezu parallel zur Anode und nahezu in gleichem Abstand von der Anodenebene und von der

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Ebene liegt, die von den Enden der die Kathode bildenden Spitzen definiert wird. Bei Entladungsrohren mit koaxialem Aufbau fällt die optische Achse mit der Achse der Mittelelektrode zusammen.

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Claims

Gaslaser-Entladungsröhre mit einer Anode einer Kathode dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Kathode (2, 22, 32, 42) mindestens einen Vorsprung (3, 6, 7) mit einem spitzen Ende, mindestens

vralc^sr einen elektrischen Zusatzleiter (5, 8, 12, 17, 24), ötecoBit der

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angelegt ist, aufweist, wobei der Zusatzleiter in der ™ Kähe der spitzen Enden angeordnet und von diesen durch ein festes Isoliermittel (13, 15, 20) getrennt ist.

2. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzleiter (5, 8, 12, 17) nahezu in der Höhe des spitzen Endes angeordnet ist_t

3t Entladungsröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzleiter (5, 8, 12, 17) eine zylindrische Form hat und von einer festen Isolierstoffhülle (4, 13, 15) umgeben ist. '

4· Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzleiter (24) das spitze Ende (51) umgibt.

5. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichne t, dass das spitze Ende von den Randern einer Metallschicht (14) gebildet wird, die auf einen festen Isolierträger (15) aufgebracht ist.

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Au

β. Entladungsrohre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Isolierträger (15) ein Stift mit nahezu zylindrischem Querschnitt ist.

7. Entladungsröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennz e ichne t, dass der Zusatzleiter (17) in das den Stift (.15) bildende Isoliermittel vergossen ist.

8. Entladungsröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennz e ichne t, dass der Isolierträger eine nahezu ebene Platte (20) ist.

9. Entladungsröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzleiter (61) auf dem ebenen Isolierträger (20) naht, und zwar auf der Seite, die der die Metallschicht (19) mit scharfer Kante aufweisenden Seite entgegengesetzt ist,

10, Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spitze Ende mindestens Eius der Kante eines dünnen, auf der Kathode (9) angeordneten Metallstreifens (11) besteht.

11, Entladungsröhre nach Anspruch 10, dadurch ge k ennz e i chn et, dass die Kathode und Anode koaxial aufgebaut sind (1-2, 21-22, 31-32, 41-42).

12, Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode und Anode koaxial aufgebaut sind, wobei der Vorsprung von der Kante eines einzigen wendelförmigen Streifens (6, 7} gebildet wird, der auf der Oberfläche der Kathode (32, 42) angeordnet ist.

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