DE2546512B2 - Hochleistungs-gaslaser - Google Patents

Description

^{D(x) =} [^l (ι"-MiW-IxY*]

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ändert, in der χ der Abstand in der Strömungsrichtung des Gases von dem stromauf gelegenen Anfang des Anregungsbereiches, Mo die Machzahl der Geschwindigkeit des Gasstromes an dem genannten Anfang des Anregungsbereiches, γ das Verhältnis der spezifischen Wärme des Gases bei konstantem Druck zur spezifischen Wärme des Gases bei konstantem Volumen und α die Schallgeschwindigkeit im Gas bedeuten.

2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert der Elektronendichte etwa das l,5fache des Minimalwertes beträgt.

3. Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einleiten eines Elektronenstrahles in den Anregungsbereich eine Elektrode (210) umfaßt, die außerhalb des Anregungsbereiches (26) im Weg des Elektronenstrahles senkrecht zu dessen Richtung angeordnet ist und die längs einer zur Strömungsrichtung des Gases senkrechten Richtung eine Reihe von langgestreckten Öffnungen (244) aufweist, deren Weite sich von einem kleinsten Wert an ihren Enden bis auf einen größten Wert im Bereich ihrer Mitte ändert.

4. Gaslaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (210) nach einer dünnen Metallfolie (130) angeordnet ist, die für den Elektronenstrahl durchlässig ist und eine den Gasstrom im Anregungsbereich (26) begrenzende Wand bildet.

5. Gaslaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (364) Teil einer zu einer Seite des Anregungsbereiches (26) angeordneten Elektronenkanone (28) ist.

6. Gaslaser nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (364) eine Vielzahl von Gitterstäben (368) aufweist, die parallel zur Strömungsrichtung des Gases aufgereiht sind und deren Breite sich in der zur Strömungsrichtung des Gases senkrechten Richtung von einem Maximalwert an ihren Enden zu einem Minimalwert im Bereich ihrer Mitte allmählich ändert.

7. Gaslaser nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl einen Querschnitt in Form eines langgestreckten Rechteckes aufweist, dessen lange Seite sich senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases erstreckt, daß die Reihe von öffnungen (244) dei Elektrode (210) längs der langen Seite de; Rechteckes angeordnet ist und sich die länglicher öffnungen (244) quer dazu erstrecken.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochleistungs-Gaslaser mit einem optischen Resonator und Einrichtungen zum Hindurchführen eines stimulierbaren Gase; durch den vom optischen Resonator begrenzter Bereich mit einer vorbestimmten Unterschall-Geschwindigkeit sowie zum Einleiten eines Elektronenstrahles mit großer Querschnittsfläche in einen den vorr optischen Resonator begrenzten Bereich enthaltender Anregungsbereich in einer zur Richtung des Gasstromes senkrechten Richtung.

Ein wichtiges Kriterium für die Qualität unc Leistungsfähigkeit eines Hochleistungs-Lasers ist die optische Qualität des erzeugten Laserstrahles. Die optische Qualität des Laserstrahles ist ein Maß für die Möglichkeit, den Strahl in einem bestimmten Abstand vom Laser auf eine bestimmte Querschnittsfläche zu fokussieren. Je kleiner die Querschnittsfläche und je größer der Flächenabstand, um so besser ist die Qualitäl des Laserstrahles.

Bei Lasern mit strömendem Gas als stimulierbarem Medium und elektrischer Anregung des strömender Gases wird die Qualität des erzeugten Laserstrahles von der Wechselwirkung zwischen dem Gasstrom und der zugeführten elektrischen Energie beeinflußt. Wenn ein mit Unterschall-Geschwindigkeit in einem Kanal mil konstantem Querschnitt strömendes stimulierbares Gas mit einem Strom angeregt wird, der in dem Gas quer zu dessen Strömungsrichtung fließt, so wird dem Gas durch den elektrischen Strom Energie zugeführt und dadurch das Gas zunehmend aufgeheizt. Als Folge davon wird das Gas beschleunigt und seine Dichte vermindert während es den Anregungsbereich durchströmt. Die Änderung der Gasdichte kann Phasenverzerrungen in dem erzeugten Laserstrahl verursachen und dadurch die erreichbare optische Qualität des Laserstrahles begrenzen.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Anregen des stimulierbaren Gases eines Hochleistungs-Gaslasers zu schaffen welche die Erzeugung eines Laserstrahles mit einer bedeutend verbesserten optischen Qualität ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einrichtung zum Einleiten eines Elektronenstrahles so ausgebildet ist, daß der zur Anregung des stimulierbares Gases verwendete Elektronenstrahl eine normierte Elektronendichte D(x_y aufweist, deren Wert sich im Anregungsbereich in seiner Querschnittsebene nach der Gleichung

_ Y

(1-Mg)(I -,χ)³ J

ändert, in der χ der Abstand in der Strömungsrichtuni des Gases von dem stromauf gelegenen Anfang de; Anregungsbereiches, Mo die Machzahl der Geschwin digkeit des Gasstromes an dem genannten Anfang de; Anregungsbereiches, γ das Verhältnis der spezifischer Wärme des Gases bei konstantem Druck zur spczifi

sehen Wärme des Gases bei konstantem Volumen und * die Schallgeschwindigkeit im Gas bedeuten.

Bei dem Hochleistungs-Gaslaser wird also das stimulierbare Gas veranlaßt, durch einen Gaskanal mit einer vorbestimmten Unterschall-Geschwindigkeit zu strömen, und es wird ein Elektronenstrahl mit großer Querschnittsfläche in einen Anregnngsbereich des Gaskanals in einer zur Strömungsrichtung des Gases senkrechten Richtung eingeleitet. Der Elektronenstrahl hat einen Querschnitt, der im wesentlichen mit dem Querschnitt des Anregungsbereiches übereinstimmt, und weist ein spezielles Profi! auf, bei dem sich die Elektronendichte im Querschnitt als Funktion des Abstandes in Richtung des Gasstromes über die Querschnittsfläche derart ändert, daß die Elektronendichte an den stromauf und stromab gelegenen Enden des Anregungsbereiches einen Minimalwert und im Bereich von dessen Mitte einen Maximalwert aufweist.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Hochleistungs-Gaslasers nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II durch einen Abschnitt des Gaslasers nach F ig. 1, der die Einrichtung zum elektrischen Anregen des stimulierbaren Gases und den Gaskanal mit dem A'nregungsbereich umfaßt,

F i g. 3 einen Querschnitt durch das Elektronenstrahl-Fenster der Anordnung nach Fig.2 in vergrößertem Maßstab,

Fig.4 eine Draufsicht auf das Elektronenstrahl-Fenster nach F i g. 3,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V durch das Elektronenstrahl-Fenster nach F i g. 3,

F i g. 6 eine Draufsicht längs der Linie VI-VI auf das Gitter der Elektronenkanone der Anordnung nach Fig.2,

F i g. 7 ein Diagramm der normierten Elektronendichte im Elektronenstrahl in der Ebene des Elektronenstrahl-Fensters als Funktion des Weges in Richtung des Gasstromes,

F i g. 8 eine Draufsicht auf ein Tragteil für das Elektronenstrahl-Fenster, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Erzeugung der Verteilung der Elektronendichte im Elektronenstrahl nach F i g. 7 geeignet ist, und

F i g. 9 eine Draufsicht auf ein Gitter der Elektronenkanone, das gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dazu benutzt werden kann, die Verteilung der Elektronendichte im Elektronenstrahl nach F i g. 7 zu erzeugen.

Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform eines Gaslasers weist eine Anzahl Gasleitungen 20 auf, die dazu dienen, ein stimulierbares Gas mit hohem Druck einer Gaskammer 22 zuzuführen, in der das Gas zu einem einzigen glatten Strom vereinigt wird. Ein Beispiel für ein spezielles stimulierbares Gas, das in einem solchen Gaslager verwendet werden kann, ist eine Mischung von Helium, Stickstoff und Kohlendioxid in einem Volumenverhältnis von etwa 8:7:1.

Der vereinigte Gasstrom fließt von der Gaskammer 22 durch eine nicht dargestellte Düsenanordnung, in der er auf Schallgeschwindigkeit beschleunigt wird, in einen Gaskanal 24, in dem er dann durch eine Anzahl von Schockwellen auf Unterschallgeschwindigkeit verzögert wird. Die resultierende Unterschallgeschwindigkeit ist durch den Druck in der Gaskammer 22 steuerbar.

Das stimulierbare Gas fließt dann durch einen Anregungsbereich 26, in dem es durch einen elektri sehen Strom in einen Zustand der Besetzungsumkehi angeregt wird, der von einem mittels einer Elektronenkanone 28 erzeugten Elektronenstrom gesteuert wird Der Strom wird zwischen einer Anode, die an einei Seite des Anregungsbereiches 26 von dem Folien-Fen ster tür die Elektronenkanone 28 gebildet wird, unc einer an der entgegengesetzten Seite des Anregungsbe reiches 26 angeordneten Kathode erzeugt. Die Elektro nen des Elektronenstromes und des Anregungsstrome! fließen in einer Richtung, die zur Strömungsrichtung de: Gases senkrecht steht.

Ein optischer Resonator der zwei an entgegengesetzten Enden des Anregungsbereiches 26 angeordnete Spiegel 32 und 34 umfaßt, ermöglicht die Erzeugung eines Laserstrahles längs einer optischen Achse 36, die sowohl senkrecht zur Richtung des Gasstromes als auch senkrecht zur Richtung des Elektronenstromes steht.

Die Spiegel 32 und 34 sollen so ausgerichtet sein, daß sie im wesentlichen eine Korrektur der Änderung der Gasdichte bewirken, die über dem Anregungsbereich vorliegt. Weiterhin kann außerhalb des Spiegels 34 ein nicht dargestelltes, aerodynamisches Ausgangsfenster vorgesehen sein, um das innere des Gassystems von der Atmosphäre der Umgebung zu isolieren, ohne daß das Austreten des Laser-Ausgangsstrahles behindert wird.

In Strömungsrichtung hinter dem Gaskanal 24 strömt das Gas durch einen Diffusor 38, in dem das Gas verzögert und komprimiert wird, bevor es in die Atmosphäre der Umgebung ausgestoßen wird. Durch das Verzögern und Komprimieren wird der Gasdruck am Ausgangsende des Anregungsbereiches 26 während des Betriebs des Lasers geringfügig unterhalb des Druckes der Umgebungsatmosphäre gehalten.

Wie F i g. 2 näher zeigt, weist der den Anregungsbereich 26 enthaltende Abschnitt des Gaskanals 24 zwei miteinander fluchtende Wandungsteile 100 und 102 auf der Elektronenkanonenseite des Gaskanals und zwei miteinander fluchtende Wandungsteile 104 und 106 auf der entgegengesetzten Seite auf. Die Wandungsteile 100, 102, 104 und 106 bestehen aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise Glas oder Keramik. Ein Elektronenstrahl-Fenster 108 ist zwischen den Wandungsteilen 100 und 102 auf einem Tragteil 110 an den Anregungsbereich 26 angrenzend derart angeordnet, daß seine Außenfläche mit der durch die Wandungsteile 100 und 102 gebildeten Kanalwand fluchtet. Das Elektronenstrahl-Fenster 108 gestattet Elektronen den Eintritt in den Anregungsbereich 26 und ermöglicht gleichzeitig das Aufrechterhalten der erforderlichen Druckdifferenz zwischen dem Anregungsbereich 26 und dem Inneren der Elektronenkanone 28. Außerdem dient es als Anode für den elektrischen Strom, der in dem Anregungsbereich 26 aufrechterhalten wird.

Zwischen den Wandungsteilen 104 und 106 ist an der zum Elektronenstrahl-Fenster 28 entgegengesetzten Seite des Anregungsbereiches 26 eine Kaltkathode 112 angeordnet, die beispielsweise aus einem Aluminiumträger mit Beschichtungen aus Molybdän, B4C und AI2O3 bestehen kann. Zwischen der Kaltkathode 112 und den Wandungsteilen 104 und 106 sind Isolatoren 114 und 116 angeordnet, welche die sich aus dem Kathodenprofil ergebenden Hohlräume" ausfüllen und dadurch für eine durchgehende, glatte Wand des Gaskanals sorgen. Hinter der Kaltkathode 112 ist eine isolierende Abdeckung 118 angeordnet. Eine elektrische Verbindung zur Kaltkathode 112 ist durch einen Stift 120 hergestellt, der die Abdeckung 118 durchdringt und mit

der Kathode 112 in Berührung steht. Der Stift 120 ist seinerseits elektrisch mit dem Anschluß 122 eines Netzgerätes verbunden, das der Kaltkathode 112 die benötigte Betriebs-Gleichspannung K-zuführt.

Die Wandungsteile 104 und 106 sind durch Stützglieder 124 versteift. Weiterhin verlängern zwei Wandungsteile 126 und 128, die aus isolierendem Material bestehen, die Wandungsteile 102 und 106 bis zum Bereich des Diffusor« 38. Die Wandungsteile 126 und 128 haben breite Seitenflächen, die im wesentlichen in die breiten Seitenflächen der Seitenwände 90 und 92 des Diffusors übergehen.

Das Elektronenstrahl-Fenster 108 ist in den Fig. 3 und 4 im einzelnen dargestellt. Es umfaßt eine dünne Metallfolie 130, die mit der Rückfläche eines Rahmens 132 verbunden ist. Die Metallfolie 130 kann aus Titan bestehen und eine Dicke von 0,012 mm aufweisen. Der Rahmen 132 begrenzt eine langgestreckte, im wesentlichen rechteckige öffnung 134, in deren Bereich die Metallfolie 130 dem strömenden Gas ausgesetzt ist. Der Rahmen 132 weist abgeschrägte Abschnitte 136 und 138 an den Längsrändern der Öffnung 134 und abgerundete Abschnitte 140 und 142 an den Querrändern der öffnung 134 auf, um einen gleichförmigen Gasstrom über der freiliegenden Fläche der Metallfolie 130 zu ermöglichen. Hierdurch wird die Metallfolie 130 unmittelbar durch das strömende Gas gekühlt und es brauchen keine speziellen Einrichtungen zur Kühlung des Fensters vorgesehen zu werden.

Das Tragteil 110 für das Elektronenstrahl-Fenster 108 kann beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehen. Es hat die gleiche äußere Länge und Breite wie das Fensterelement 108, jedoch eine erheblich größere Dicke. Weiterhin weist es eine Anzahl gleicher, im wesentlichen rechteckiger Öffnungen 144 auf, deren lange Seiten senkrecht zur langen Seite der Öffnung 134 im Rahmen 132 steht. Die Länge der öffnungen 144 ist etwas größer als die Breite der Öffnung 134 im Rahmen 132. Auf diese Weise kann das Tragteil 110 zugleich als Beschleunigungs- und Fokussiergitter für den von der Elektronenkanone 28 erzeugten Elektronenstrahl dienen.

Wie Fig. 2 zeigt, ist das Tragteil 110 in einem Fortsatz 146 des Gehäuses für die Elektronenkanone 28 angeordnet. Der Gehäusefortsatz 146 ist elektrisch mit dem Anschluß 148 eines Netzgerätes verbunden, das die erforderliche Betriebs-Gleichspannung V₃ für die Metallfolie 130 liefert, bei der es sich beispielsweise um Erde handeln kann. Weiterhin weist der Gehäusefortsatz 146 eine langgestreckte öffnung 150 auf, die im wesentlichen auf die öffnungen 144 in dem Tragteil 110 ausgerichtet ist und einen Durchlaß für den erzeugten Elektronenstrahl bildet. Zur Abdichtung zwischen dem Entladungsbcreich 26 und dem Inneren der Elektronenkanone 28 sind in Ausnehmungen des Tragteils 110 O-Ringe 152 und 154 (Fig.3) angeordnet, die die Öffnungen 144 umgeben, und dem Fensterelement 108 bzw. dem Gehäusefortsatz 146 zugewandt sind.

Bei dem zur Erläuterung der Erfindung in den F i g. 2 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel liefert die Elektronenkanone 28 an der Oberfläche des Fensterelements einen gleichförmigen Elektronenstrahl mit einem Querschnitt von etwa 5 cm χ 125 cm und mit einer Stromdichte von etwa ΙΟΟμΑ/cm². Die Elektronenkanone 28 befindet sich in einem rohrförmigen äußeren Gehäuse 152, das aus rostfreiem Stahl bestehen kann und an dem Fortsatz 146 befestigt ist. Das Gehäuse 152 weist eine langgestreckte Öffnung 154 auf, die mit der Öffnung 150 in dem Fortsatz 146 fluchtet und einen Durchgang für den erzeugten Elektronenstrahl bildet. Das Innere des Gehäuses 152 der Elektronenkanone ist auf den gewünschten Betriebsdruck evakuiert, beispielsweiseaufö χ 10-'mbar oder weniger.

Koaxial in dem Gehäuse 152 ist beispielsweise mittels einer Anzahl Keramikstützen 158 eine zylindrische innere Kanonenanordnung 156 gehalten. Bei dieser inneren Kanonenanordnung 156 kann es sich beispielsweise um eine Elektronenkanone vom Pierce-Typ handeln, die eine langgestreckte, indirekt beheizte Kathode 160 aufweist, welche auf die Öffnung 154 der Elektronenkanone ausgerichtet ist. Die Kathode 160 kann aus einer Anzahl von Abschnitten aus porösem Wolfram bestehen, das mit Bariumoxid imprägniert ist.

Nahe der Kathode 160 ist eine Fokussierelektrode 162 vom Pierce-Typ angeordnet, die auf Kathodenpotential gehalten wird.

An der Vorderseite der Kathodenanordnung 156 befindet sich zwischen der Kathode 160 und der Öffnung 154 für den Elektronenstrahl eine zur Strahlverbreiterung dienende Elektrodenanordnung 164, die eine Divergenz-Driftzone 166 für die emittierten Elektronen bilden. Die Driftzone 166 ist so ausgebildet, daß sie eine ausreichende seitliche Ausdehnung des Elektronenstrahles bewirkt, damit der das Fensterelement 108 erreichende Elektronenstrahl die gesamte Breite der Fensteröffnung 134 ausleuchtet. Die zur Strahlverbreiterung dienende Elektrodenanordnung 164 ist mit einer Anzahl von Gitterelemente bildenden Querstäben 168 versehen, welche die Ausgangsöffnung der Driftzone 166 überspannen und eine Hochspannungs-Feldkontrolle ermöglichen. Die Elektrodenanordnung 164 ist mit dem Anschluß 170 eines Netzgerätes verbunden, das eine Betriebs-Gleichspannung V^ liefert, während die Kathode 160 mit einem Anschluß 172 des Netzgerätes verbunden ist, der eine Betriebs-Gleichspannung V* liefert. Die zur Kathode 160 und zur Elektrodenanordnung 164 führenden Leitungen können zusammen mit weiteren, nicht dargestellten Leitern für die Kathodenbeheizung durch eine Endwand des Gehäuses 152 hindurch aus dem Gehäuse nach außen herausgeführt sein.

Für den vorstehend beschriebenen Laser können die folgenden Betriebsspannungen verwendet werden:

V₁. = 12 kV

V. = 0

V,, = 149,5 kV

V_k = 15OkV.

Im Betrieb wird das durch den Anregungsbereich 26 strömende stimulierbare Gas durch die von dem elektrischen Strom eingeführte Energie zunehmend aufgeheizt. Das Ergebnis ist eine Erhöhung der Geschwindigkeit und eine Verminderung der Dichte des Gases beim Durchströmen des Anregungsbereiches 26. Die Variation der Gasdichte setzt eine Grenze für die erreichbare optische Qualität des erzeugten Laserstrah-

bo les.

Gemäß der Erfindung wird der Elektronendichte des in den Anregungsbereich 26 eintretenden Elektronenstrahls ein spezielles Profil erteilt, um dem Lasergas in dem Anregungsbereich 26 die Wärme in solcher Weise zuzuführen, daß die obenerwähnte Variation der Gasdichte möglichst klein bleibt Mittels einer gasdynnmischen Analyse wurde festgestellt, daß eine minimale Variation der Gasdichte erzielt werden kann, wenn die

normierte Elektronendichte D(x)des in den Anregungsbereich 26 eintretenden Elektronenstrahls in der Ebene des Fensterelements 108 der Gleichung

L (1-Μ_Ο ²)(1-.ΛΧ)³ J

genügt. In dieser Gleichung bedeuten χ der Abstand in der Strömungsrichtung des Gases von dem stromauf gelegenen Anfang des Anregungsbereiches 26 (siehe Fig.3), Mo die Machzahl der Geschwindigkeit des Gasstromes an dem stromauf gelegenen Ende des Anregungsbereiches 26, γ das Verhältnis der spezifischen Wärme des stimulierbares Gases bei konstantem Druck zu der spezifischen Wärme des Gases bei konstantem Volumen und λ die Schallgeschwindigkeit in dem stimulierbaren Gas. Bei einem Laser mit den oben angegebenen, beispielhaften Konstruktionsdaten ist Ma = 0,4, γ — 1,46 und λ = 450 m/s.

Die normierte Elektronendichte D(x) in der Ebene des Fensterelements 108 als Funktion des Weges χ in Richtung des Gasstromes nach der obigen Gleichung zeigt die Kurve 200 in Fig.7. Wie ersichtlich, hat die Elektronendichte einen kleinsten Wert von etwa 1 an den stromauf und stromab gelegenen Enden des Anregungsbereiches 26 und steigt allmählich auf einen Maximalwert von etwa 1,6 etwa in der Mitte des Anregungsbereiches 26 an.

Eine Möglichkeit, wie dieses Profil der Elektronendichte erzielt werden kann, zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig.8. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das in F i g. 5 dargestellte Tragteil 110 für das Fensterelement 108 durch ein in Fig.8 dargestelltes, modifiziertes Tragteil ersetzt. Die Einzelheiten des in Fig.8 dargestellten Tragteils, die denjenigen des Tragteils 110 nach Fig. 5 entsprechen, sind mit Bezugsziffern versehen, deren beide letzten Ziffern die gleichen sind, deren erste Ziffer jedoch eine »2« anstelle einer »1« ist. Demgemäß weist das in Fig. 8 dargestellte, modifizierte Tragteil 210 in seiner Längsrichtung eine Anzahl gleicher länglicher öffnungen 244 auf, deren Längsrichtung senkrecht zur Längsrichtung des Tragteils 210 steht.

Während die Öffnungen 144 des Tragteils 110 nach Fig. 5 eine im wesentlichen konstante Breite haben, haben die Öffnungen 244 des Tragteils 210 eine sich über ihre Länge ändernde Breite, die von einem kleinsten Wert an den beiden Enden der Öffnungen 244 auf einen größten Wert im Bereich der Mitte der öffnungen 244 allmählich zunimmt. Als spezielles Beispiel für einen Laser, der gemäß den obigen Angaben aufgebaut ist, kann jede öffnung 244 eine Länge von 42 mm und eine Breite haben, die von 3,6 mm an den Enden auf 5,3 mm im Bereich der Mitte ansteigt. Die Mitten benachbarter Öffnungen 244 haben einen Abstand von etwa 6,4 mm. Es versteht sich, daß die vorstehenden Dimensionen nur zum Zwecke der ϊ Erläuterung angegeben worden sind und die Öffnungen auch andere Abmessungen haben können.

Die vorstehend beschriebene Form der Öffnungen bewirkt, daß das Tragteil 210 im Bereich der Enden der Öffnungen 244 mehr Elektronen auffängt als im Bereich

lü der Mitten der Öffnungen 244, wodurch die Elektronendichte in dem in den Anregungsbereich 26 eintretenden Elektronenstrahl in der gewünschten Weise profiliert wird.

Bei einer weiteren, in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird das gewünschte Profil der Elektronendichte dadurch erzielt, daß die von den Querstäben gebildeten Gitterelemente 168 nach Fig.6 durch die modifizierte Gitteranordnung nach Fig.9 ersetzt werden. Komponenten der Gitteranordnung nach Fig. 9, welche Komponenten der Gitteranordnung nach Fig. 6 entsprechen, sind mit Bezugsziffern bezeichnet, deren letzten beiden Ziffern mit denjenigen der Bezugsziffern in F i g. 6 übereinstimmen, die jedoch als erste Ziffer eine »3« anstatt einer »1« aufweisen.

Bei der Ausführungsform nach Fig.9 sind die Gitterstäbe 368 der Elektrodenanordnung 364 derart mit sich auf ihrer Länge verändernder Breite ausgebildet, daß die Breite jedes Gitterstabes 368 auf seiner Länge von einem Maximalwert an seinen beiden Enden auf einen Minimalwert im Bereich seiner Mitte allmählich abnimmt. Demgemäß wird zwischen den benachbarten Gilterstäben 368 eine Reihe von Gitteröffnungen gebildet, deren Form der Form der Öffnungen 244 des Tragteils 210 nach F i g. 8 ähnlich ist.

Hierdurch ist es den Gitterstäben 368 möglich, die den Driftbereich 366 verlassenden Elektronen in dem Muster aufzufangen, das erforderlich ist, um die oben behandelte, gewünschte Profilierung der Dichte des Elektronenstrahls zu erzielen, nämlich eine Variation

4(i der Elektronendichte im Querschnitt des Elektronenstrahls als Funktion des Abstandes in Richtung des Gasstromes von einem kleinsten Wert an dem stromaufwärtigen und stromabwärtigen Ende des Anregungsbereiches 26 auf einen Maximalwert etwa in der Mitte des Anrcgungsbcreichcs.

Die vorstellend beschriebene Profilierung des Elektronenstrahls hat eine solche Wärmeeingabe in das stimulierbare Gas in dem Anregungsbercich 26 zur Folge, daß die Dichteänderungen des Gases beim

w Durchgang durch den Anregungsbercich auf einem Minimum gehalten werden. Als Ergebnis wird eine optimale optische Qualität des erzeugten Laserstrahles erreicht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Hochleistungs-Gaslaser mit einem optischen Resonator und Einrichtungen zum Hindurchführen eines stimulierbaren Gases durch den vom optischen Resonator begrenzten Bereich mit einer vorbestimmten Unterschall-Geschwindigkeit sowie zum Einleiten eines Elektronenstrahles mit großer Querschnittsfläche in einen den vom optischen Resonator begrenzten Bereich enthaltenden Anregungsbereich in einer zur Richtung des Gasstromes senkrechten Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einleiten eines Elektronenstrahles so ausgestaltet ist, daß der Elektronenstrahl eine normierte Elektronendichte D(x) aufweist, deren Wert sich im Anregungsbereich in seiner Querschnittsebene nach der Gleichung