DE2251175C3 - Laserelektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht -.ich auf ;ine Laserelektrode für von einem Lasergas q.".erdurchströmte Laseranordnungen.

Für solche Laseranordnungen ist eine flächenmäßige Entladung mit großem Querschnitt erforderlich. Hierfür zeigen die Anordnungen nach dem Stand der Technik eine Aneinanderreihung vieler Einzelelektroden mit vorgeschalteten Entkopplungswiderständen. Dies führt jedoch zwangsläufig zu einem großen Material- und Montageaufwand, wobei die präzise Justierung der Einzelelektroden Schwierigkeiten berei
tet, die nur mit einem erhöhten Arbeits- und Zeitaufwand zu bewältigen sind.

Durch die DE-OS 2042616 ist eine Elektrode für ein Queranregungssystem eines Molekularlasers bekannt, bei dem ein Element mit verteiltem Widerstand mit einer Fläche versehen ist und diese Fläche einen nicht gleichförmigen Potentialgradienten aufweist, wodurch Entladungen an vorbestimmten Punkten eines maximalen Potentialgradienten auftreten. Bei dieser Anordnung ist der Widerstand zwischen den Elektroden kleiner als der Widerstand zwischen Elektrode und gemeinsamer Stromzuführung. Dadurch aber tritt der Nachteil auf. daß beide Elektroden nicht entkoppelt sind.

Durch die DE-OS 2042615 sind eine Reihe von Elektrodenanordnungen bekanntgeworden, die aber ebenfalls alle nicht entkoppelt sind, sondern mit einer Sammelschiene verbunden sind. Auch bei diesen Anordnungen findet eine volumenmäßige Entladung und keine flächenmäßige statt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laserelektrode für einen vom Lasergas querdurchströmten Laser zu schaffen, die so gestaltet ist, daß sie sowohl eine Entkopplung der Einzelentladüngen zwischen Elektrodenringen und Gegenelektrode erzielt als auch gleichzeitig die Kühlung der

Elektrode gestattet.

Diese Aufgabe wird nun dadurch gelöst, daß bei einem Laser der eingangs genannten Art ein metallischer langgestreckter Kern von einem zylindrischen, nichtmetallischen Mantel bestimmter Dicke aus Widerstandsmaterial mit einer bestimmten elektrischen Leitfähigkeit umgeben ist, wobei der Kern oder der Mantel als Leitung für einen Kühlmittelstror,-. dient, daß auf dem Mantel ringförmige Elektrodenelemente in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der größer ist als der doppelte Abstand zwischen metallischem Kern und Elektrodenelementen und daß der durch das Widerstandsmaterial gegebene elektrische Widerstand zwischen je zwei Elektrodenelementen wesentlich größer ist als das Zweifache des elektrischen Widerstands zwischen dem metallischen Kern und je einem Elektrodenelement.

Durch diese Maßnahmen wird nicht nur in einfacher und materialsparender Weise eine flächenmäßige Entladung geschaffen, sondern die bisher übliche räumliche Trennung der einzelnen Entkopplungswiderstände wird durch eine integrierte Bauweise ersetzt. Außerdem wird eine weitaus einfachere Kühlung der Elektrode gegenüber den bisherigen Verhältnissen erreicht. Wesentlich ist jedoch, daß durch die erfindun.r,sgemäß vorgeschlagene Ausgestaltung eine Entkopplung der Einzelentladungen zwischen Elektrodenring und Gegenelektrode erzielt wird.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Elektrodenele- , mente mit Metallspitzen versehen sind, die mit dem flüssigen Elektrolyten in Verbindung stehen, der den Hohlraum zwischen dem die Elektrodenringe tragenden isolierten Rohr und einem dazu konzentrisch angeordneten Metallstab durchfließt. Diese vorgeschlagene Bauart eines Zylinders um den zentralen Kern bringt keinerlei Justierprobleme bezüglich einer Rotation um die Achse der Gesamtelektrode, und bei flächenmäßiger Entladung ist es günstiger, wenn der Einzelclektrodenring gekrümmt ist, weil bei flächenmäßiger Ausführung die Entladung nicht vom Sollpunkt, sondern von irgendeinem Randpunkt der Fläche ausgeht.

Die Erfindung ist nachfolgend an Ausführungsbeispielen beschrieben und gezeichnet. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Laserelektrode nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild für die vorgeschlagenen Ausführungsbeispiele,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Elektrodenanordnung zeigt eine integrale Bauform gegenüber den bisher bekannten Elektrodenanordnungen. Der zentrale Kern 10 - beispielsweise aus Kupfer - bildet den elektrischen Anschluß der Elek'rode. Mit einer bestimmten Wandstärke ist ein Mantel 11 aus einem Material geeigneter Leitfähigkeit um den zentralen Kern 10 angeordnet. Letzterer ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel hohl und so gestaltet, daß er als Leitung gleichzeitig für die Kühlflüssigkeit dient. Als Mantelmaterial geeigneter Leitfähigkeit kann beispielsweise eine bestimmte Graphit-Keramik-Mischung empfohlen werden. Auf diesem Mantel 11 sind in bestimmten Abständen voneinander getrennte Ringe 12 aus leitendem Material angeordnet. Als Ringe 12 werden z. B. Metallringe verwendet. Der Widerstand A₂ zwischen den einzelnen Ringen 12 ist

in Fig. 2 veranschaulicht und mit 16 bezeichnet. Dagegen ist der anteilige Widerstand R₁ zwischen dem Kupferrohr 10 und dem Elektrodenring 12 jeweils mit 17 bezeichnet. Das Bezugszeichen IB bezieht sich auf die stabförmige Gegenelektrode.

Mit dieser Anordnung wird die räumliche Trennung der einzelnen Entkopplungswiderstände ersetzt durch eine integrale Bauweise. Dadurch wird zunächst auch ein endlicher Widerstand R₂ - »16« - zwischen den Elektrodenringen 12 aufgebaut. Dieser Widerstand A₂ kann durch geeignete Dimensionierungen im jeweils erforderlichen Maße groß gegenüber den Entkopplungswiderständen 17 gehalten werden, so daß

R₂>2- R₁

gilt. Das heißt mit anderen Worten: Der Abstand zwischen zwei Elektrodenringen 12 ist groß gegen die Wandstärke zwischen Innenrohr 10 und Elektrodenring 12.

Eine Variante der erfindungsgemäßen Laserelektrode zeigt die Fig. 3. Hier ist das Innenrohr 10 ebenfalls beispielsweise aus Kupfer - aus Vollmaterial. Dagegen ist der Mantel 11 hohl und wird von einem Elektrolyten 15 geeigneter Leitfähigkeit durchströmt. Dieser Elektrolyt dient gleichzeitig als Kühlmittel, d. h. der Wärmeabfuhr beim Durchströmen des rohrförmigen Mantels 11. Dieser Mantel 11 ist aus einem isolierenden Material und trägt ebenfalls Elektrodenringe 12 aus Metall, die durch Metallspitzen 13 mit dem Elektrolyten in Verbindung stehen. Mit dieser Konstruktion ist es beträchtlich leichter, Anordnungen mit speziell gewünschten bzw. geforderten Leitfähigkeiten herzustellen, außerdem wird die Kühlung der Gesamtelektrode verbessert.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist eine Laserelektrode für vom Lasergas querdurchströmte Laser geschaffen worden, bei der sowohl eine Entkopplung der Einzelentladungen erzielt wird als auch Abbrandenscheinungen weitgehend vermieden werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Laserelektrode für von einem Lasergas querdurchströmte Laseranordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer langgestreckter Kern (10) von einem zylindrischen, nichtmetallischen Mantel (11) bestimmter Dicke aus Widerstandsmaterial mit einer bestimmten elektrischen Leitfähigkeit umgeben ist, wobei der Kern (10) oder der Mantel (11) als Leitung für einen Kühlmittelstrom (15) dient, daß auf dem Mantel (11) ringförmige Elektrodenelemente (12) in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der größer ist als der doppelte Abstand zwischen metallischem Kern (10) und Elektrodenelementen (12) und daß der durch das Widerstandsmaterial gegebene elektrische Widerstand (R₂) zwischen je zwei Elektrodenelementen (12) wesentlich größe.- ist als das Zweifache des elektrischen Widerstands (R₁) zwischen dem metallischen Kern (10) und je einem Elektrodenelement (12).

2. Laserelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenelemente (12) mit Metallspitzen (14) versehen sind, die mit dem flüssigen Elektrolyten (15) in Verbindung stehen.