DE2148678A1

DE2148678A1 - Entladungsroehre

Info

Publication number: DE2148678A1
Application number: DE19712148678
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Catherin; Benjamin Dessus; Jacques Migne
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1970-10-09
Filing date: 1971-09-29
Publication date: 1972-04-13
Also published as: BE773107A; NL7113490A; FR2108832A1; IT939048B; GB1319917A; CH539960A; US3790899A; FR2108832B1

Description

. Dr. Mti1!er-Bor<§ · Dr. Manitz ■ Dr. Deufel (* A / A *%

BF/U/R DipL-lng. Finsterwald · Dipl.-lng. Grämkow W L 7 I V

P ζ ft T Q Patentanwalt·

29. SEP. tS7f

COMPAGNIE GENERÄLE D»ELECTRICITE 54, rue La Boetie, PARIS (8), Frankreich

ENTLADUNGSRÖHRE

Die Erfindung betrifft eine Entladungsröhre, insbesondere eine Gaslasergenerator-Entladungsröhre, in der das Gas durch eine elektrische Entladung gezündet wird.

Ein Gaslasergenerator umfasst schematisch:

- einen Hohlraumresonator, der aus zwei Spiegeln besteht, von denen zumindest einer zur Hälfte reflektierend ist, damit ein Teil der im Kohlraum durch stimulierte Emission angeregten Energie austreten kann» und

- eine Entaldungsröhre, die in dem Hohlraum vorgesehen ist und ein Gasgemisch enthält, welches die stimulierte Emission bewirkt, wenn in der Röhre die Entladung erfolgt.

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Aufgrund ihrer Funktion in einem Lasergenerator hat eine Laserentladungsröhre einen besonderen Aufbau, Sie besteht aus einem in der Regel zylindrischen Körper, der an seinen beiden Enden durch Glasplatten verschlossen ist. Bei einer Entladungsröhre mit integriertem Aufbau können diese Glasplatten als Spiegel des Hohlraumresonators ausgebildet sein. Die Röhre weist zwei Elektroden auf, die in dem Röhrenkörper untergebracht sein können; wenn der Röhrenkörper verhältnismässig geringe Abmessung aufweist, können die Elektroden in aussen. vorgesehenen Gehäusen bzw. Kolben untergebracht werden, die durch eine geeignete Leitung über die beiden Enden mit dem Innenraum der Röhren verbunden werden können.

Wenn einer der Spiegel des Hohlraumresonators einen festen Bestandteil der Entladungsröhre bildet und aus einem transparenten Träger besteht, auf den eine Vielzahl von dielektrischen Schichten aufgebracht ist, die in unmittelbarer Berührung mit dem Innenraum der Entladungsröhre stehen, ist festzustellen, dass die Stärke der Laseremission, nachdem der Lasergenerator während einer bestimmten Zeit in Betrieb gewesen ist, nachlässt und mitunter den Nullwert erreicht.

Insbesondere dann, wenn die dielektrischen Schichten abwechselnd aus Siliziumdioxyd und Titandioxyd bestehen, erhöht sich der Absorptions-Koeffizient des Spiegels, insbesondere der Absorptions-Koeffizient der ersten Schicht, die mit dem Innenraum der Entladungsröhre in Verbindung steht, entsprechend der Gesamtbetriebsdauer des Lasergenerators.

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Diese Erscheinung wurde bei zahlreichen dielektrische! Ausgangsspiegelschichten von Gaslasergeneratoren festgestellt.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile und die Herstellung eines Lasergenerators, dessen Ausgangsspiegel eine beträchtliche Lebensdauer haben.

Gegenstand der Erfindung ist eine Entladungsröhre, bestehend aus einer positiven und einer negativen Elektrode, zwischen denen eine elektrische Entladung erfolgt, durch die ein Plasma entsteht, welches mindestens ein elektrisch geladenes Teilchen eines bestimmten Vorzeichens enthält, und bei der ein Teil der Wand aus mindestens einer dielektrischen Schicht besteht, die ein Licht einer bestimmten Wellenlänge teilweise reflektiert, dadurch gekennzeichnet, dass sie Vorrichtungen aufweist, um eine Potentialsperre zwischen dem Teil der Wand, die aus mindestens einer dielektrischen Schicht besteht, und dem Plasma, herzustellen, damit die geladenen Teilchen in Richtung auf das Plasma gestossen werden«

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung enthält die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung.

In Fig. 1, 2 bzw* 3 sind schematisch verschiedene Ausführungsformen eines Teils der erfindungsgemässen Entladungsröhre veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Entladungsröhre 101, die aus einem zylindrischen Gehäuse 102 besteht, das mit einem Kolben 103 in Verbindung steht, in dem

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die Elektrode 104 untergebracht ist. Das Ende des Gehäuses 102 ist durch einen Spiegel 105 verschlossen, der aus einem Träger 106 besteht, auf dem mehrere dielektrische Schichten 107 aufgebracht sind, und der Spiegel ist derart angeordnet, dass die dielektrischen Schichten zum Innern des Gehäuses 102 weisen. In der Fig. 1 ist ein Ende der Entladungsröhre gezeigt, es wird jedoch vorausgesetzt, dass das andere Ende ebenfalls eine Elektrode aufweist, so dass zwischen diesen beiden Elektroden eine kontinuierliche elektrische Entladung bewirkt werden kann, die vorzugsweise entsprechend der strichpunktierten Linie 108 nach Fig. 1 verläuft. Auf dem Träger 106 des Spiegels 105 ist eine Gegenelektrode 109 vorgesehen, die bei dieser Ausführungsform durch einen Leiter 112 mit der Elektrode 104 elektrisch verbunden ist, damit die Gegenelektrode 109 das gleiche elektrische Potential wie die Elektrode 104 aufweist.

Sofern die Entladungsröhre in einem Lasergenerator verwendet wird und der Spiegel 105 den Ausgangsspiegel des Hohlraumresonators darstellt, weist die Gegenelektrode 109 eine in Axialrichtung verlaufende Bohrung 110 auf, damit das Laserbündel aus dem Hohlraumresonator austreten kann.

Es ist denkbar, dass die Erhöhung des Absorptions-Koeffizienten der dielektrischen Schicht, die sich in unmittelbarer Berührung mit dem Innenraum der Entladungsröhre befindet, auf den Beschuss dieser Schicht mit elektrisch geladenen Teilchen zurückzuführen ist, die sich in dem durch die Entladung erzeugten Plasma befinden. Wenn beispielsweise

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die Elektrode 104 als Anode ausgebildet ist, sendet sie positive Ionen aus, von denen eine bestimmte Anzahl in das Ge·* häuse 102 an den Punkt 131 mit einer ausreichenden Energie gelangt, um die dielektrische Schicht 107 zu bombaidieren. Wenn die Gegenelektrode 109 vorgesehen und beispielsweise an sie das Potential der Anode angelegt wird, bildet sie eine Potentialsperre, die die positiven Teilchen zur Entladungsstrecke drückt und sie zur Katode der Entladungsröhre weiterleitet. Da die Gegenelektrode durch den aus einem dielek- i trischen Material bestehenden Träger der dielektrischen Schichten geschützt wird, tritt die Entladung nur zwischen den Elektroden der Entladungsröhre auf. Die Entladungsröhre kann ebenfalls eine zweite Gegenelektrode aufweisen, die auf dem Spiegel angebracht ist, der in Nähe der zweiten Elektrode der Entaldungsröhre angeordnet ist, insbesondere denn, wenn das Gehäuse der Entladungsröhre durch zwei Spiegel mit dielektrischen Schichten verschlossen ist. Diese Gegenelektrode wird an ein bestimmtes Potential angelegt, beispielsweise an das Potential der Katode, und stosst die von der Katode ausgesandten Elektronen zurück.

Die Entladungsröhre ist geometrisch derart aufgebaut» dass der Abstand zwischen der Anode und dem Teil des Plasmas, der dem Spiegel am nächsten ist, geringer"ist als der Abstand zwischen dem Spiegel und dem Teil· des Plasmas selbst. Diese beiden Abstände werden durch die Abstände zwischen dem Vorderteil der Elektrode 104 und dem Punkt ill bzw. zwischen dem Spiegel lOS und dem Punkt lil

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Die Gegenelektrode wird in diesem Falle an das Potential der Elektrode 104 angelegt; sie kann jedoch auch ein anderes Potential aufweisen, das ausreicht, um die Teilchen zurückzustossen, die die dielektrische Schicht des Spiegels, den sie schützen soll, bombardieren. Dieses Potential ist sehr schwer zu bestimmen, denn es hängt von zahlreichen Parametern ab. Es wird vorzugsweise durch Versuche ermittelt, wenn die Entladungsröhre einen geometrischen Aufbau hat. In Fig. 1 ist eine Ausführungsform veranschaulicht. Die ringförmige Gegenelektrode 109, die durch den Spiegel geschützt wird, kann jedoch durch einen Ring ersetzt werden, der unmittelbar um die Wand des Behälters 102 herum oder in der Wand der Entladungsröhre 101, -vorzugsweise im Teil des Gehäuses 102 untergebracht wird, der zwischen dem Teil liegt, der sich gegenüber der Entladungsstelle und dem mit mehreren dielektrischen Schichten versehenen Spiegel befindet.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform veran*· schaulicht, in der die Entladungsrohre 201 aus einem Gehäuse 202 besteht, das mit dem Kolben 203 in Verbindung Steht, in welchem die Elektrode 204 vorgesehen ist. Das Ende des Gehäuses 202 ist durch einen Spiegel 205 mit mehreren dielektrischen Schichten verschlossen. Der Kolben 203 und die Elektrode 204 haben einen derartigen Aufbau, dass der Teil 209 der Elektrode 204 sich in Höhe des Spiegels 205 und ein anderer Teil, beispielsweise 213, satch vorzugsweise in nächster Nähe des Gehäuses 202 befindet;, so dass der Abstand zwischen dem Entladungspunkt 211 und dem Spiegel 205 grosser

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ist als die Länge der elektrischen Leitung 208 zwischen dem Teil 213 der Elektrode 204 und der Entladungsstrecke an der Stelle 211. Bei einem derartigen Aufbau schützt der Teil 209 der Elektrode 204 den Spiegel 205 vor den Teilchen, die von der Elektrode emittiert werden, und ihr Teil 213 zieht leichter die Mehrzahl der Masseteilchen an, die von der zweiten, nicht in der Fig. dargestellten Elektrode der Entladungsröhre ausgesandt werden.

In Fig. 1 bzw. 2 ist eine Entladungsröhre veranschaulicht, die ein Gehäuse und Elektroden in Kolben aufweist, die mit dem Innenraum des Gehäuses in Verbindung stehen; es gibt jedoch andere Entladungsröhren, insbesondere für Lasergeneratoren, bei denen die Elektroden unmittelbar im Gehäuse untergebracht sind, wie dies Fig. 3 veranschaulicht. Darin hat die Entladungsröhre 301 ein Gehäuse 302, in dem eine Elektrode 304 untergebracht ist, die aus einem Metallteil besteht, das eine in der Achse des Gehäuses 302 vorgesehene Axialbohrung aufweist. Das Gehäuse 302 ist an seinem Ende durch einen Spiegel 305 mit mehreren dielektrischen Schichten verschlossen.

Es kann eintreten, dass bestimmte erhitzte Elektroden Teilchen aussenden, die genügend Energie zum Beschuss der dielektrischen Schichten des Spiegels 305 aufweisen.

Um diesen Beschuss durch die Teilchen zu vermeiden, ist zwischen dem Teil der Entladungsröhre gegenüber der Elektrode 304 und dam Ende, an dem sich der Spiegel 305 befindet,

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eine durch ein Dielektrikum geschützte Gegenelektrode 309 vorgesehen, das vorzugsweise als Wand des Gehäuses 302 ausgebildet sein kann. Die Gegenelektrode 309 liegt an einem Potential, das mindestens gleich demjenigen ist, an dem die Elektrode 304 liegt; vorzugsweise ist es etwas stärker. Dieses Potential wird durch Anschluss der Gegenelektrode 309 an die Spannungsquelle 314 erzielt.

-Patentansprüche-

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

/ 1,^Entladungsrohre mit einem Gehäuse, das eine positive Elektrode und eine negative Elektrode enthält, zwischen denen eine elektrische Entladung erfolgt, durch die ein Plasma entsteht, welches mindestens ein elektrisch geladenes Teilchen eines bestimmten Vorzeichens enthält, und bei der ein Teil der Wand aus mindestens einer dielektrischen Schicht besteht, die ein Licht einer bestimmten Wellenlänge teilweise reflektiert,dadurch gekennzeichnet, dass sie Vorrichtungen aufweist, um eine Potentialsperre zwischen dem Teil der Wand, die aus mindestens einer dielektrischen Schicht besteht, und dem Plasma herzustellen, damit das geladene Teilchen in Richtung auf das Plasma gestossen wird.
2. Entladungsröhre nach Anspruch !,dadurch ge kenn ze i c hne t, dass die Vorrichtungen zur Herstellung der Potentialsperre aus einer Gegenelektrode (109, 309) bestehen, die vor der Entladung durch ein Dielektrikum (106) geschützt wird, wobei die Gegenelektrode in der Nähe der teilweise reflektierenden dielektrischen Schicht vorgesehen ist und ein Potential aufweist, das die Zuriickstossung. des geladenen Teilchens gewährleistet»
3. Entladungsröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichnet, dass das Dielektrikum von der Wand (106) des Gehäuses (302, 102) gebildet wird.

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4. Entladungsröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode (109) am Potential der Elektrode (104) liegt, von der das geladene Teilchen ausgesandt wird.
5. Entladungsröhre nach Anspruch 1, d a d ur c h ge k e η η ζ e i c h η e t, dass die Vorrichtung zur Herstellung der Potentxalsperre aus einer Elektrode (204) besteht, die in einem Kolben (203) untergebracht ist, der mit

™ dem Gehäuse in Verbindung steht, in dem die zur Hälfte reflektierende dielektrische Schicht vorgesehen ist, wobei der Kolben (203) und die Elektrode (204) geometrisch derart ausgebildet sind, dass ein Teil (209) der Elektrode (204) in Nähe der dielektrischen Schicht und ein anderer Teil (213) der Elektrode (204) in Nähe der Stelle angeordnet ist, an dem der Kolben mit dem Gehäuse in Verbindung steht.

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