DE2124471A1 - Chemischer Laser - Google Patents
Chemischer LaserInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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Description
Anmelderin: United States Atomic Energy Commission Washington D. 0., USA
Chemischer Laser
Die Erfindung betrifft eine Laseranordnung, in der Elektronenstrahlen
durch ein explosives Gas geleitet werden, dieses gleichmässig volumetrisch entzünden und einen stimulierten
chemischen Stoff mit Lasereffekt bei starker Besetzungsinversion erzeugen.
In chemischen oder Gasexplosions-Lasersystemen, die bisher bekannt geworden sind, wird z. B. die Umsetzung von molekularem
Wasserstoff und atomarem Fluor ausgenutzt. Jedoch konnten bisher Laserimpulse hoher Leistung nicht erzielt werden.
Dies lag an der langsamen Impulsanstiegzeit, der Breite bzw. grossen Zeitdauer der erzeugten Impulse und der mangelnden
Gleichförmigkeit schneller, exothermer, chemischer Umsetzungen, die zu schädlichen Schockwellen führen.
- 2
109850/16U
Die Erfindung hat eine mit einem explosiven Gasgemisch als
Lasermittel arbeitende, chemische Laseranordnung mit volumetrischer Zündung, kurzer Impulsdauer und Zündung und raschem
Impulsanstieg zur Aufgabe.
Diese Aufgabe wird durch die Laseranordnung der Erfindung dadurch gelöst, dass ein mit einem ein explosives gasförmiges
Lasermittel enthaltenden optischen Resonator verbundener Elektronenstrahlengenerator kurze Elektronenimpulse hoher
Energie durch den Resonator leitet.
Durch diese Anordnung wird bei kurzer Impulsdauer eine Gasexplosion
grossen Volumens volumetrisch eingeleitet. Im Gegensatz zur volumetrischen Zündung wird bei der in bekannten
Vorrichtungen herrschenden Punktzündung ein grosser Volumenanteil des Materials durch Fortpflanzung einer makroskopischen,
langsamen Brennfront verbraucht. Bei der volumetrischen Zündung ist dies nicht der Fall. Durch Verwendung
eines Elektronenstrahls wird im gesamten Materialvolumen eine Mehrpunktzündung erreicht, das gesamte Volumen also
gleichmässig und energiesparend gezündet.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Ausbildung der erfindungsgemässen
chemischen Laseranordnung"in Oszillatorschaltung.
- 3 1Ö98S0/18U
Die Laseranordnung 10 enthält einen Elektronenstrahl- bzw. Impulsgenerator 11, z. B. einen Beschleuniger, ein die explosive
Gasmischung enthaltendes Gehäuse 12 und ein Paar Spiegel 14. Das Gehäuse 12 besteht aus einem ersten Paar Seitenwänden
15» die opak oder lichtdurchlässig sind und aus Metall
oder Natriumchlorid bestehen, einem zweiten Paar lichtdurchlässigen Seitenwänden 16 z. B. aus Natriumchlorid und
einem Paar Endwänden 17 aus einem für Elektronen hoher Energie durchlässigen Material, z. B. einer Metallfolie, z. B.
aus Aluminium, die den auftretenden Druck aushält. Die explosive Gasmischung 13 besteht aus chemischen Stoffen, die bei
Beleuchtung mit einem Elektronenstrahl in exothermer Umsetzung stimulierte chemische Stoffe mit EnergieZuwachs und
Lasereffekt zeigen, wie z. B. stimulierter Fluorwasserstoff.
Einer der Spiegel 14 hat eine Reflektivität von 100%, während
die Reflektivität des anderen Spiegels für eine maximale Laserleistung eingestellt ist. Die Spiegel 14 sind zu beiden
Seiten des Gehäuses im Abstand zu den Seitenwänden 16 angeordnet und begrenzen einen optischen Hohlraum oder Resonator.
Die Spiegel können auch im Gefäss und einstückig mit diesem angeordnet oder aussen am Gehäuse befestigt sein. Das Gehäuse
wird in dem Elektronenstrahlengang 18 des Beschleunigers
11 angeordnet. Ein z. B. mit Magnetfeldern oder streuenden
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Filmschichten arbeitender Elektronenverteiler 19 streut den
Elektronenstrahl so, dass er die gleiche Querschnittsfläche annimmt, wie das Gehäuse 12. Hierzu kann zwischen dem Verteiler
und dem Gehäuse auch noch ein verjüngter Teil 20 vorgesehen werden. Je nach der gewünschten Form des Elektronenstrahls
und/oder der Richtung des Strahlengangs zum Lichtstrahlengang kann der Verteiler 19 auch entfallen.
Die Arbeitsweise ist wie folgt:
Der Beschleuniger 11 sendet einen Elektronenstrahlimpuls hoher Energie 18 durch die in dem durch die Spiegel IA- begrenzten
optischen Resonator enthaltene explosive Gasmischung und entzündet diese gleichmässig. Bei der Explosion entstehen
stimulierte chemische Stoffe mit Laserwirkung. Das kurze Zeitintervall des zündenden Elektronenimpulses und die Gleichmässigkeit
der Zündung bedingen eine starke Besetzungsinversion der Energiezustände der freien Reste dieser chemischen
Stoffe.
Gege'Denssfalls kann der explosiven Gasmischung auch ein träges
Gas wie s. B„ Kohlendioxid beigegeben werden. Die bei der Explosion
erzeugten stimulierten chemischen Stoffe übertragen Energie auf das träge Gas und erzeugen eine für den Lasereff
skt geeignete Besetzungsinversion.
1098S0/18U
Statt in der gezeigten Oszillatorschaltung kann die erf indungsgemässe
Laseranordnung auch in einer Verstärkerschaltung
"verwendet werden. Die Spiegel werden dann weggelassen und ein Lichtstrahlengang wird durch die lichtdurchlässigen Wände und
das Lasermittel geführt. Beim Auftreten eines EnergieZuwachses
wird ein äusserer Oszillatorimpuls durch das Lasermittel geleitet und dadurch verstärkt.
Das Gehäuse 12 kann auch an einem oder an beiden Enden offen sein, z. B. wenn die Anordnung in grosser Höhe verwendet
wird,und das durch den optischen Resonator fliessende Lasermittel dem Umgebungsdruck ausgesetzt werden kann.
109850/16U
Claims (1)
- Patentansprüche·' Laseranordnung, in der Elektronenstrahlen durch ein explosives Gas geleitet werden, dieses gleichmässig volumetrisch entzünden und einen stimulierten chemischen Stoff mit Lasereffekt "bei starker Besetzungsinversion erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem ein explosives gasförmiges Lasermittel enthaltenden optischen Resonator verbundener Elektronenstrahlengenerator (11) kurze Elektronenimpulse hoher Energie durch den Resonator leitet.2. Laseranordnung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Eesonator durch ein Gehäuse (12) und durch ein Paar Spiegel (14-) begrenzt wird.5. Laseranordnung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,/gegenüber dass das Gehäuse aus einem ersten Paar einander angeordneten Seitenwänden (15)ι einem zweiten Paar gegenüberliegenden, lichtdurchlässigen Seitenwänden (16) und einem Paar gegenüberliegenden, für Elektronen hoher Energie durchlässigen Endwänden (17) besteht, und die Spiegel zu beiden Seiten des zweiten Paars Seitenwände angeordnet sind.109850/16U4. Laseranordnung gemäss Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass ein Spiegel eine Reflektivität von 100% hat und die Reflektivität des anderen Spiegels für eine maximale Laserleistung eingestellt ist.5. Laseranordnung gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Paar Seitenwände lichtdurchlässig ist.6. Laseranordnung gemäss Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Paar Seitenwände aus Natriumchlorid und das Paar Endwände aus Aluminium besteht.7. Laseranordnung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den ElekJi'Aienstrahlengenerator und den optischen Resonator ein die Form do:? Tlektroaaiiimpulse dam Querschnitt des optischen Resonators angleichender Elekti'onenstrahlverteiler (19) geschaltet ist.8. Laseranordnung gemäss Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenstrahlverteiler Magnetfelder oder streuende Filmschichten enthält.9. Laseranordnung gemäss irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das explosive Gas aus einer chemischen Mischung "besteht, die bei Beleuchtung mit Elektronenstrahlen in exothermer Umsetzung stimulierten Fluorwasserstoff mit EnergieZuwachs und Lasereffekt erzeugt.1098S0/16U
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