DE2336341A1

DE2336341A1 - Thermisch gepumpter gasdynamischer laser

Info

Publication number: DE2336341A1
Application number: DE19732336341
Authority: DE
Inventors: Roland Borghi; Marc Charpenel; Jean-Pierre Taran
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1972-07-17
Filing date: 1973-07-17
Publication date: 1974-02-07
Also published as: DE2336341B2; JPS4980991A; FR2330172A2; SU604514A3; GB1432400A; FR2330172B2; JPS5756224B2; US3882416A

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH 2336341

München 71,

Melchioretr. 42

Unser Zeichen: A 12 691

Office National d¹Etudes

et de Recherches■

Aerospatiales

29, avenue de la Division

Ledere

92320 CHATILLON Frankreich

Thermisch gepumpter gasdynamischer Laser

Die Erfindung betrifft thermisch gepumpte gasdynamische Laser/ bei denen ein Gasgemisch, das anfangs im Gleichgewicht ist, schnell durch eine überschalldüse auf eine hohe Mach-Zahl in einer Zeit expandiert, die kurz ist im Vergleich mit der Schwingungs-Relaxations-Zeit des oberen Laser-Niveaus zur Erzeugung einer Populations-Inversion in einem der Bestandteile der Mischung.

Thermisch gepumpte gasdynamische Laser, die CO₂ verwenden, sind bekannt, wobei eine Mischung aus Stickstoff, Kohlendioxyd und Helium (das auch durch Wasserstoff oder Wasser ersetzt werden kann) zunächst in einer Stagnations-Kammer erzeugt wird, in der die Gase auf Stagnationstemperatur und Stagnationsdruck erwärmt

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und komprimiert werden, beispielsweise auf 14OO°K und 17 Atmosphären. Die Gase werden durch eine Konvergenz-Divergenz-Oberschalldüse oder eine. Reihe von kleinen parallelen Düsen (beispielsweise Mach 4) auf Umgebungstemperatur und auf einen Druck in der Größenordnung Von 0,1 Atmosphären entspannt. Am Düsenausgang treten die Gase in einen optischen Resonanzraum ein, der an zwei Seiten mit aufeinanderzu gerichteten Spiegel versehen ist. Der Laserstrahl tritt beispielsweise durch eine öffnung in einem der Spiegel rechtwinkelig zur Bahn der Gase aus. Nach dem Hohlraum werden die Gase durch eine Auslaßröhre ausgestoßen, die an einen Behälter mit großem Volumen angeschlossen sein kann, in welchem ein ausreichend niedriger Druck aufrechterhalten wird.

Das Gasgemisch hat im wesentlichen die folgende Mol-Zusammensetzung: Stickstoff 91,3%, CO₂ 7,5% und H₂O 1,2%. Wird das Wasser durch Helium ersetzt, so ergibt sich folgende Zusammensetzung: Stickstoff 50%, CO₂ 15% und Helium 35%. Die Expansion erfolgt in einer Zeit, die kurz ist im Vergleich mit der Relaxationszeit der Schwingung V% der asymmetrischen Dehnmethode (stretch mode) von CO₉ von 2331 cm , das mit der Einzelschwingung von Stick-

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stoff von 2349 cm gekoppelt ist. Infolge der Zugabe von Helium oder Wasserdampf als Katalysator entspannt sich die symmetrische Dehnungs-Vibration (stretch vib^rtion), die den unteren Pegel des Lasers bildet, in einer Zeit, die gleich oder kürzer ist als die Expansionszeit. Dies führt zu einer Depopulation der Vibrationsweise {/ , und (/ ₂ durch den Abfall der statischen Temperatur während der Expansion. Die Schwingungsweise (J ₃ des CO₂, die im Gleichgewicht mit der Schwingungsweise des Stickstoffes ist, bleibt in einer Weise besetzt, die beinahe gleich der Population ist die sie in der Stagnations-Kammer hat. Am Düsenausgang entsteht somit eine Schwingungs-Erstarrung, d.h. die Population mit hohem Niveau ist charakterisiert durch eine Temperatur, die nur wenig von derjenigen in der Stagnations-Kammer differiert, und die Population mit niedrigem Niveau (symmetrische

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Dehnungs-Vibration) ist durch die statische Temperatür im Bereich stromabwärts der Düse charakterisiert. Das Ergebnis ist eine Inversion der Population zwischen dem Niveau ν = 1 von (j g und den Niveaus ν = 1 von U ^ oder ν = 2 von CJ ₂, wodurch der Laser-Effekt zwischen diesen Niveaus möglich gemacht wird.

Die Energie, die durch diese Inversion erhalten werden kann, ist umso höher je größer die Vibrationsenergie der CO₂ und N₂ Moleküle am Eingang des optischen Hohlraumes ist, d.h. daß die Temperaturhöhe und die Druckhöhe der Gase in der Stagnationskammer hoch sind und daß die Verluste an Schwingungsenergie bei der Schwingungsweise (J ., des CO₂, die mit der Schwingungsweise von N₂ gekoppelt ist, nieder sind. Um die Leistung des Lasers zu steigern ist es daher erforderlich, zuerst die Temperatur und den Druck des Gasgemisches in der Stagnationskammer zu erhöhen, aber diese Erhöhung bringt eine Zunahme der Geschwindigkeit der Deaktivierung von CO₂ mit sich. Berücksichtigt man, daß wenn nur Stickstoff vorhanden wäre, dieser während der Expansion keine Deaktivierung zeigt, daß aber bei Anwesenheit von CO₂ und in geringerem Maße auch die Anwesenheit von Helium diese Deaktivierung beträchtlich beschleunigt, so sollte ferner der prozentuale Anteil von CO₂ reduziert werden, um die Energie des Lasers zu steigern. Da die optische Verstärkung je Längeneinheit des Lasers jedoch von der Anzahl der CO₂ Moleküle je Volumeneinheit abhängt, muß diese Reduzierung klein bleiben. Aus diesen Gründen scheint es, daß eine Stagnations-Temperatur von 2000⁰K ein Stagnationsdruck von 20 Atmosphären und ein molarer prozentualer Anteil von 7,5% CO₂ die Grenzen bilden, die bei thermisch gepumpten gasdynamischen Lasern nicht überschritten werden können und zwar die beiden ersten in Aufwärtsrichtung und die letzte Bedingung in Abwärtsrichtung. Die bekannten CO₂ Laser dieser Art haben eine theoretische Leistung von bis zu kW 40 und der hauptsächliche Leistungsverlust wird durch unvollständiges Einfrieren % freezing) der Schwingungsenergie des oberen Niveaus hervorgerufen, d.h. der

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Schwingungs-Deaktivierung in der Düse. Die Schwingungsenergie des oberen Niveaus (level) wird nur in einem Anteil von 5O bis 60% eingefroren.

Thermisch gepumpte Gaslaser, die CO verwenden sind ebenfalls bekannt. Das CO-Molekül bietet besondere Vorteile bei der Herstellung eines Molekül-Lasers. Es hat nur eine Leiter von Energieniveaus entsprechend einer einzigen Schwingungsmethode/ während CO₂ drei unterschiedliche Schwingungs-Methoden ader Schwingungsweisen aufweist. Das untere Laserniveau eines gegebenen Überganges kann als oberes Niveau eines nachfolgenden Überganges dienen, wodurch es möglich wird, die Schwingungsenergie in Form einer kohärenten Strahlung durch mehrere Niveaupaare herauszuziehen, für die die Populationen ausreichend invertiert sind. Im Falle von CO ist festzuhalten, daß infolge einer schnellen Neuverteilung der Schwingungsenergie zwischen den Niveaus ein Molekül, das ein Laser-Endniveau erreicht, wieder erregt werden kann und daß als Folge davon das Fehlen des Laser-Effektes in den unteren Niveaus die Leistungsfähigkeit bzw. den Wirkungsgrad nicht begrenzt. Im Falle von CO₂ dagegen wird die Energie beim unteren Laser-Niveau schnell als Wärmeenergie zerstreut durch Relaxation. Die Folge davon ist, daß der Wirkungsgrad bei dem CO₂ Laser als Grenzwert bei 40% liegt, da es sich hier um ein System mit drei Energiebereichen handelt, daß er dagegen bei dem CO Laser bei 100% liegt, da dieses System nur einen Energiebereicht hat.

Der Laser-Effekt erscheint in CO wenn eine mittlere Schwingungstemperatur von wenigstens 2000°K erreicht ist, wobei die Temperatur der Translation und die der Rotation auf 200°K oder weniger gehalten werden. Bedingungen nahe bei diesen herrschen in CO Lasern mit elektrischer Entladung vor, wie sie in dem Artikel "Characteristics of a CO Laser" von Mani L. Bhaumik, W.B. Lacina und Michael M. Mann in der Zeitschrift "IEEE Journal of Quantum Electronics" Band QE-8,

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Nr. 2, Februar 1972, Seiten 15O bis 160 beschrieben wurden. In diesen CO Lasern ist die Kühlung der Entladeröhre durch flüssigen Stickstoff und die Zugabe eines einatomigen Gases, wie Argon oder Helium geeignet, die Rotationstemperatur durch thermische Leitung zu den Wänden nieder zu halten, was bei diesen Lasern wesentlich ist. In analoger Weise begünstigt die Zugabe von N~ den einwandfreien Betrieb infolge seiner annähernden Schwingungsresonanz mit CO. ,..■■'■..

Die Populationsumkehr kann ferner durch Überschallexpansion einer Mischung aus N₂, CO und Ar erreicht werden, die vorher auf Temperaturen gleich oder über 200O⁰K erwärmt wurden, wobei die Schwingungs-Population während der Expansion zweckmäßigerweise aufrechterhalten wird, wenn die Expansion in einer Periode kurz vor der Schwingungs-Relaxations-Periode durchgeführt wird. Die Demonstration dieses Effektes wurde von McKenzie mit der Expansion von N₂, CO und Ar-Mischungen bei 2000°K und 1OO Atmosphären durchgeführt (vgl. den Artikel "Laser power bei 5yum from the supersonic expansion of carbon monoxide" in Applied Physics Letters, Band 17, No. 10, 15. November 1970, Seiten 462 bis 464). Die Schwierigkeit dieser Untersuchungen besteht in dem beträchtlichen Querschnittsverhältnis, das erforderlich ist, um die statische Temperatur auf etwa 200⁰K zu senken. Solche QuerschnittsVerhältnisse zwischen 500 und 2700 führen zur Bildung von beachtlichen Grenzschichten, was einen Leistungsverlust zur Folge hat.

Eine andere Methode, die von H. Brunet und M. Mabru untersucht wurde (Applied Physics Letters , Band 21, Nr. 9, 1. November 1972, Seiten 432 bis 433) besteht darin, die Schwingung von N₂ durch elektrische Entladung bei Umgebungstemperatur anfangs anzuregen und dann eine Mischung von CO und Argon zuzugeben, worauf das Gemisch in einer überschalldüse derart expandiert wird, daß die statische Temperatur auf etwa 100⁰K reduziert wird. Trotz seines zufriedenstellenden Wirkungsgrades hat dieses System die folgenden

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Nachteile. Die Gasdrücke sind gering (einige wenige Torr), der Ausgang der Wärmemaschine, die die elektrische Energie erzeugt, sollte in allen Fällen bei einer beweglichen oder abgeschlossenen Vorrichtung berücksichtigt werden.

Der optimale Wirkungsgrad liegt bei 15%, die entsprechende spezifische Leistung bei 400 kW/|cg/s) , mit einer Anfangstemperatur von 4OOO°K.

Schließlich sind die Pumpen nicht mehr erforderlich, da die überschallströmung für den direkten Ausstoß wieder auf einen Druck komprimiert werden kann, der höher ist als der Atmosphärendruck.

Im Falle eines CO₂ Gaslasers kann das CO₂ nicht in der Verbrennungskammer erzeugt werden, da es bei entsprechend hoher Temperatur, d.h. oberhalb 1000⁰C mit C reagiert und CO bildet. In diesem Fall wird nur Stickstoff, der eine Reserve an Schwingungsenergie bildet, in der Kammer aaf eine Temperatur von 25OO bis 3OOO°K erwärmt und kaltes CO₂ und He dem N₂ im Hals der Düse zugemischt. Das CO₂ und das Helium werden koaxial in den Stickstoff st rom eingespritzt, wobei eine gleichmäßige Strömung durch die Einspritzung erzeugt wird, was dazu beiträgt, die Endtemperatur der Gase N₂, CO₂ und He zu senken und die Laserverstärkung zu verbessern.

Die Populationsumkehr wird hervorgerufen durch die übertragung der Schwingungsenergie während des Mischens. Die Schwingungsmethode V 3 des CO₂ wird mit der Stickstoff-SchWngung gekoppelt, während die Schwingungsmethoden V _χ und V ₂ auf nicht mehr als die statische Temperatur erregt werden, die an der Mischstelle vorherrscht. Diese Inversion erscheint nahezu augenblicklich in einem kleinen Bereich sehr nahe am Zusammenfluß der beiden Strömungen. Sie entwickelt sich danach während und infolge der Expansion sowohl räumlich wie auch in der Amplitude.

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Damit die Mischung aus den heißen und kalten Gasen (die letzteren sind CO₂ und Helium) trotzdem ausreichend wirksam ist, ist es von Wichtigkeit, daß die Geschwindigkeit der Gase nicht zu hoch sein sollte, wobei die Größenordnung nachfolgend noch näher angegeben wird, daß ferner das CO₂ und das Helium im Zentrum der Strömung und nicht durch die Wände der Röhre eingeführt werden, und daß der Einspritzquerschnitt nicht zu nahe beim Resonanzraum liegt. Die optimale Einspritzstelle liegt in einem Bereich nahe bei geometrischen Hals der Düse in deren Symmetrieachse, was noch beschrieben wird. Erfindungsgemäß wird somit ein Gemisch aus N₂ und CO direkt bei hoher Temperatur (25OO°K) durch Verbrennung erzeugt und bildet einen ersten Strom, der in einer Düse mit Überschallgeschwindigkeit expandiert wird, während ein kaltes einatomiges Gas, das einen zweiten Strom bildet, z.B. Argon oder Helium, bei Umgebungstemperatur in den Hals der Düse in Richtung des ersten Stromes eingespritzt wird. Dieses Verfahren ermöglicht es, die Schwingungsenergie von N₂ und CO schnell einzufrieren, während eine Strömung mit niedriger Temperatur mit einer Mach-Zahl von etwa 5 bei einem relativ kleinen Querschnittsverhältnis entsteht. Tatsächlich ist ein Qierschnittsverhältnis von etwa 50 zur Erzeugung einer statischen Temperatur von etwa 100⁰K geeignet, wenn wenigstens 35 Mol% des einatomigen Gases eingeführt wird, wobei die Anfangstemperatur des Gemisches aus N₂ und CO etwa 25OO°K ist.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 und 2 in Seitenansicht und perspektivisch einen molekularen CO Laser nach der Erfindung zeigen.

Fig. 3 zeigt eine modifizierte Form der Düse des Lasers.

Fig. 4 und 5 zeigen in Seitenansicht und perspektivisch einen molekularen CO₂ Laser nach der Erfindung.

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In Fig. ist eine Verbrennungskammer 30 gezeigt, in die zwei Speiseleitungen 31 und 32 führen, wobei durch die Leitung 31 Stickstoffdioxyd NO₂ und durch die Leitung 32 Cyanogen C₃N₂ zugeführt wird. Diese beiden Gase reagieren in der Verbrennungskammer 30 nach folgender Reaktion

2 C₂N₂ + 2 NO₂ * 4 CO + 3 N₂ + 155 kcal.

Die Temperatur der Gase beträgt etwa 4000⁰K und ihr Druck etwa 30 Atmosphären. Die Anteile in Molen von CO und N₂ betragen 57 und 43%. Die Gasmischung tritt durch die Leitung 33 aus, die mit der Düse 34 in Verbindung steht.

Die Düse 34 ist eine zweidimensionale überschalldüse und besteht aus zwei seitlichen ebenen Flächen, von denen nur die eine Fläche 35 sichtbar ist, die in der Ebene der Figur liegt, ferner aus zwei convergent-divergenten Profilen 37 und 38. Die Breite der Düse beträgt 12 cm und ihr Hals 39 hat eine nominelle Höhe von 2 mm.

In der Symmetrie-Ebene der Düse ist ein Injektor 40 angeordnet, der etwa ein symmetrisches Flügelprofil hat. Sein hinterer Rand liegt in einem Bereich nahe beim Hals 39. Dieser Bereich ist folgendermaßen begrenzt. Seine stromaufwärtige Begrenzung ist der kleinste Querschnitt der Düse oder des Rohres abzüglich des Injektors und seine stromabwärtige Begrenzung ist der Querschnitt, für den die Höhe der Düse in diesem Querschnitt gleich das 1,1-fache der Mindesthöhe beträgt.

Der hintere Rand des Injektors, der in dem oben definierten Bereich liegt, be
der Düse.

liegt, begrenzt zwei freie Räume 39 _χ und 39₂ zusammen mit der Wand

Der dickere Teil des Injektors 40 hat zwei zylindrische Löcher, von denen das eine 41 als Durchgang für ein Kühlmittel dient und das

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andere 42 als Zufuhrleitung für Helium oder Argon bei Umgebungstemperatur. Der hintere Rand des Injektors ist mit einer Anzahl von Löchern 43 versehen, die einen Durchmesser von etwa 0,8 im haben und sich in den Kanal bzw. die öffnung 42 öffnen.

Am Auslaß des divergenten Teiles der Düse beträgt ihre Höhe etwa 5 cm, die Temperatur ist die Umgebungstemperatur und der Druck liegt bei etwa 0,02 Atmosphären. Unter diesen Bedingungen beträgt die Strömungsgeschwindigkeit Mach 1 im Hals der Düse und Mach 5 am Auslaß. Nahe bei der Ebene des Auslasses bestehen die Wände der Düse bzw. des Rohres örtlich aus zwei Spiegeln, von denen der eine 28 sphärisch und 100% reflektierend ist, während der andere 29 eben und teilweise durchlässig ist. Der Spalt zwischen diesen Spiegeln bildet den optischen Resonanzraum.

Die Strömungsmengen werden so gesteuert, daß die molaren Anteile im wesentlichen etwa 25% Stickstoff, etwa 25% CO und etwa 50% Helium oder Argon betragen.

Anstelle einer Reaktion zwischen C₉N₂ und NO₂ können auch die folgenden Reaktionen unter Verwendung von Stickstoff-Oxyden N₂O und NO2 vorgenommen werden.

( C + N₉O > CO + N₉ + 46 kcal.

( C₉(CN)₄ + 6 N₉O > 6 CO + 8 N₉ + 433 kcal.

N₉O ( * ⁴ * ^l

( CN N3 + N₉O > CO + 3 N₀ + 138 kcal.

₍ 2 2

( C₂ N₂ + 2 N₂O ^ 2CO + 3 N₂ + 166 kcal.

( 4 C + 2 NO₉ > 4 CO + N₉ + 108 kcal.

(
NO₂ ( C₂(CN)₄ + 3 NO₂ — > 6 CO + I N₂ + 319 kcal.

( 2 CN N₃ + NO₂ > 2 CO + J N₂ + 239 kcal. '

Fig. 2 zeigt die Düse nach Fig. 1 im einzelnen. Die Düse 50 wird

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aus einem Kupferblock hergestellt und ihr Hals wird gebildet, indem ein .Ring oder Einsatz aus Graphit 51 in die Düse eingesetzt wird. Der Injektor 52 besteht aus Kupfer. Die Verbrennungskammer 3O besteht aus rostfreiem Stahl, der innen mit Graphit ausgekleidet ist. Die Wände der Kammer brauchen nicht gekühlt zu werden, wenn die Reaktionstemperatur 3000⁰K und ihre Dauer einige 10 Sekungen nicht übersteigt. Jenseits von diesen Bedingungen sollten die Wände der Verbrennungskammer gekühlt werden. Der Abstand zwischen der Verbrennungskammer und der Düse sollte kurz sein, etwa in der Größenordnung von 5 bis 10 cm, um eine Abkühlung der Gase zu verhindern.

Die Auslaßöffnungen 53 und 53" öffnen sich nahe bei dem hinteren Rand und sie sind symmetrisch und abwechselnd auf jeder Seite der Mittelebene des Injektors angeordnet. Die Leitungen, die den Kanal 42 mit diesen öffnungen verbinden, sind so gerichtet, daß die Gase, die durch zwei benachbarte öffnungen in die Strömung eingeführt werden, in zwei Richtungen eingeführt werden, die einen Winkel von etwa 34° einschließen. Fluchtend mit jeder der öffnungen 53, 53' ist eine Abflachung 54 angebracht.

In Fig. 4 ist eine Stagnationskammer 10 gezeigt, die durch zwei koaxiale zylindrische Wände 11 und 12 mit einem Durchmesser von entsprechend 10 und 20 cm und einer Höhe von 30cm und durch zwei ebene Wände 13 und 14 gebildet ist. Die zylindrischen koaxialen Wände sind aus Kupfer und bilden die Elektroden für einen elektrischen Lichtbogen. Die Wände sind durch Wasserzirkulation gekühlt. Der Stickstoff mit einem Druck von etwa 15 Atmosphären wird in die Kammer 10 durch Leitungen 15 und 16 eingeleitet und er tritt durch die Leitung 17, die mit der Röhre verbunden ist, aus. Durch den elektrischen Lichtbogen wird die Temperatur des Stickstoffes auf etwa 2500 bis 3OOO°K gebracht. Die Düse 18 hat eine zweidimensionale Symmetrie und sie besteht aus zwei ebenen Seitenflächen 19 und 20 und zwei convergent-divergenten Profilen 21 und 22. Die Breite der Düse beträgt etwa 12 cm und ihr Hals

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hat eine Höhe von etwa 2mm.

In der Symmetrieebene der Röhre liegt ein Injektor 24, ähnlich dem Injektor 40, dessen Anordnung in derselben Weise definiert ist.

Der dickere Teil des Injektors 24 umfaßt zwei zylindrische Löcher, von denen eines 25 als Durchgang für ein Kühlmittel dient und das andere 26 als Speiseleitung für die Mischung aus Kohlendioxydgas und Helium bei Umgebungstemperatur. Der hintere Rand des Injektors ist mit einer Anzahl von Löchern 27 mit kleinem Durchmesser versehen, die zu dem Durchgang 26 führen.

Die Abmessung des divergenten Teiles der Düse, die Temperatur und dar Druck der Gase und die Geschwindigkeit der Strömung im Hals und am Auslaß der Düse sind dieselben wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2. Nahe bei der Ebene des Auslaßes bestehen die Wände des Rohres örtlich aus zwei Spiegeln, von denen einer 28 sphärisch und 100% reflektierend ist, während der andere 29 eben und teilweise durchlässig ist. Der Spalt zwischen diesen Spiegeln bildet den optischen Resonanzraum.

Die Strömungsmengen werden so gesteuert, daß die molaren Anteile etwa 50% Stickstoff, etwa 15% CO₂ und etwa 35% Helium betragen, was gewichtsmäßig etwa 150 Gramm Stickstoff je Sekunde für 60 Gramm CO₂ + Helium entspricht. Wie bereits erwähnt, kann das Helium durch Wasser ersetzt werden, wobei dann die weiter oben aufgeführten Anteile gelten.

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Claims

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Patentansprüche

Gaslaser für molekulares Kohlenoxyd mit einer Stagnationskammer, Einrichtungen zum Beschicken der Kammer mit Stickstoff, Einrichtungen" zum Erhöhen der Temperatur des Stickstoffes auf wenigstens etwa 25OO°K und zum Erhöhen des Druckes auf wenigstens etwa 15 Atmosphären, ferner mit einer mit der Stagnations-Kammer verbundenen Überschalldüse, in der ein erster Gasstrom mit gegebener Richtung ausgebildet wird, wobei das Gas expandiert wird im wesentlichen auf Atmosphärendruck und auf Umgebungstemperatur\ dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein einatomiges Gas und ein Kohlenoxydgas im Bereich des Düsenhalses in die Düse im wesentlichen parallel zu der ersten Gasströmung eingeführt werden.
2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einatomige Gas kalt eingeführt wird.
3. Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenoxydgas Kohlendioxyd ist und daß es kalt eingeführt wird.
4. Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Kohlenoxydgas KohlenmonoScyd ist und daß es im wesentlichen mit der Temperatur des Stickstoffs eingeführt wird.
5. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Injektor, der im Bereich des

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Düsenhalses der Düse angeordnet ist, dessen Einspritzachse im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung liegt, eine Einrichtung zum Zuführen des einatomigen Gases in die Düse und eine Einrichtung zum Zuführen des Kohlenoxydgases in die Düse«
6. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das einatomige Gas Argon oder Helium ist.
7. Gaslaser für molekulares Kohlenoxyd, mit einer Verbrennungskammer, Einrichtungen zum Beschicken der Verbrennungskammer mit einem Stickstoffoxyd und einer nicht-hydrogenierten Kohlenstoffverbindung aus der Gruppe Kohlenstoff, Cyanogen, einem Metall-Karbonyl, C₂(CN)₄ und CNN₃, wobei eine Mischung aus Stickstoff und Kohlenmonoxyd bei einer Temperatur von wenigstens etwa 25OO°K und einem Druck von wenigstens etwa 15 Atmosphären entsteht, einer mit der Verbrennungskammer verbundenen überschalldüse, in der ein erster Strom aus Stickstoff und Kohlenmonoxyd mit gegebener Richtung gebildet wird, wobei die Gase expandiert werden, im wesentlichen auf Atmosphärendruck und auf Umgebungstemperatur, gekennzeichnet durch einen im Halsbereich der Düse angeordneten Injektor, dessen Einspritzachse im wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung ist, ferner durch eine Einrichtung zum Zuführen eines einatomigen Gases, wie Argon oder Helium in die Düse im wesentlichen parallel zu dem ersten Gasstrom, das sich mit dem letzteren mischt.
8. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die überschalldüse eine Symmetrie-Ebene hat und der Injektor in Form eines Tragflügels ausgebildet ist, in dem ein Zufuhrkanal für das bzw. die einzuführenden Gase angeordnet ist und daß in der hinteren

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Kante des Injektors eine Vielzahl von öffnungen ausgebildet sind, die in Verbindung mit dem Zufuhrkanal stehen.
9. Gaslaser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Kante des Injektors nahe beim engsten Querschnitt der Düse in deren divergenten Bereich und in einem Teil dieses Bereiches angeordnet ist, in welchem die Düsenhöhe zwischen der Höhe des engsten Querschnittes und dem 1,1-fachen dieser Höhe liegt.
10. Verfahren zur Verbesserung der Relaxationsperiode der asymmetrischen Schwingungsmethode W , von CC>2 in einem Laser, der Stickstoff, Kohlendioxyd und ein Gas verwendet, durch das die Deaktivierung der beiden anderen Schwingungsweisen von CO₂ katalytisch beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Stickstoff in einer Stagnations-Kammer komprimiert und auf eine Temperatur von wenigstens 25OO°K erwärmt wird, daß der Stickstoff dann in einer Röhre mit Überschallgeschwindigkeit expandiert wird und daß das CO₂ und das Katalysator-Gas, die beide kalt sind, in den engsten Querschnitt der Röhre eingeführt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das katalytische Gas Helium ist und daß die molaren Anteile des Gemisches etwa 50 bis 75% Stickstoff, etwa 7,5 bis 15% CO₂ und etwa 20 bis 35% Helium betragen.
12. Verfahren nach Anspruch A dadurch gekennzeichnet, daß das katalytische Gas Wasserdampf ist und daß die molaren Anteile des Gemisches etwa 80 bis 90% Stickstoff, etwa 7,5 bis 15% CO₂ und etwa 1 bis 3% Wasser betragen.
13. Laser für N₂ und CO₂ zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 12, mit einer Stagnations-Kammer,

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einer Einrichtung zum Füllen dieser Kammer mit -Stickstoff und zum Erwärmen des Stickstoffes auf eine hohe Temperatur und auf einen Druck von wenigstens 15 bar, ferner mit einer Röhre, in der der Stickstoff und das CO₂ expandiert werden, ferner mit einer optischen Resonanz-Kammer, die an die Röhre anschließt und durch die die aus der Röhre austretenden Gase hindurchströmen, gekennzeichnet durch einen Injektor(40), der in der Achse der Röhre nahe bei deren engsten Querschnitt angeordnet ist und durch den mit Unterschallgeschwindigkeit ein Gemisch aus CO, und eines katalytischen Gases bei Umgebungstemperatur zuführbar ist.
14. Laser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Röhre eine zweidimensional Symmetrie mit einer Symmetrie-Ebene hat und daß der Injektor (40) in Form eines TragfLügels ausgebildet ist und daß er mit einem Kanal für die Zufuhr des Gemisches aus CO₂ und des katalytischen Gases versehen ist und daß in seiner hinteren Kante öffnungen ausgebildet sind, die in Verbindung mit diesem Zuführkanal stehen.
15. - Laser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet ,

daß die hintere Kante des Injektors nahe beim Hals der Düse in deren divergenten Bereich und in dem Teil dieses Bereiches angeordnet ist, in welchem die Höhe der. Düse zwischen der Höhe des Düsenhalses und dem 1,1-fachen dieser Höhe liegt.

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