DE2745728A1 - Gaslaser bzw. elektrode hierfuer und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Gaslaser bzw. elektrode hierfuer und verfahren zu deren herstellung

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DE2745728A1
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Description

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27A5728
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Unser Zeichen: A 14 052 HJM/fi
FERRANTI LIMITED
Hollinwood, Lancashire
England
Gaslaser bzw. Elektrode hierfür und Verfahren zu deren Herstellung
8090 1 G/0749
Die Erfindung bezieht sich auf Gaslaser und insbesondere auf Elektroden für entladungserregte Gaslaser.
Viele Gaslaser werden durch eine elektrische Entladung erregt, die durch das Gas zwischen der anodischen und kathodischen Elektrode veranlaßt wird. Eines der Probleme, das mindestens bei manchen Gaslaser-Typen auftritt besteht darin, daß die Gasfüllung mit dem Elektrodenmaterial reagieren kann und es muß daher Sorgfalt bei der Auswahl des Elektrodenmaterials aufgewendet werden. So weist z.B. bei den sogenannten Kohlendioxidlasern die Gasfüllung eine Mischung aus Kohlendioxid, Stickstoff und Helium, manchmal mit anderen Additiven, wie Xenon, auf. Kohlendioxid und Stickstoff reagieren mit vielen Metallen und es ist daher die Auswahl aus Elektrodenmaterial bei solchen Lasern üblicherweise beschränkt auf die Edelmetalle. Häufig wird Platin oder eine Legierung wie Platin-Rhodium verwendet.
Die metallischen Kathoden-Elektroden, insbesondere die Edelmetalle, die in Gaslasern verwendet werden, neigen zu beträchtlichem Zerstäuben unter dem Ionenbombardement, das sich aus der Gasentladung ergibt und das von der Kathode zerstäubte Material wird auf den Wänden des Entladungsgefäßes in der Nähe der Elektroden niedergeschlagen. Dieser Niederschlag von Kathodenmaterial neigt dazu, Moleküle der Gasfüllung aufzufangen, wodurch deren Druck reduziert und daher auch die Lebensdauer und die Leistung des Lasers vermindert wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kathoden-Elektrode für einen Gasentladungslaser und ein Herstellungsverfahren für eine solche Elektrode zu schaffen, bei der bzw. bei dem das Zerstäuben wesentlich vermindert wird.
809816/0749
Gemäß der Erfindung weist eine kathodische Elektrode für Gasentladungslaser ein Pellet aus Platinschwarz-Pulver auf, das unter hohem Druck zur Bildung einer festen Masse aus elektrisch leitfähigem Material verpreßt ist.
Solch eine Elektrode kann bis zu 25 Gewichtsprozent eines Metalloxides aufweisen, das durch unerwünschte Bestandteile der Gasmischung reduzierbar ist. Das Oxid ist vorzugsweise Kupfer(II)-Oxid.
Das Verfahren zur Herstellung einer kathodischen Elektrode für Gasentladungslaser weist gemäß der Erfindung das Verpressen eines Quantums von Platinschwarz-Pulver bzw. Platinmohr-Pulver unter hohem Druck zur Bildung einer festen Masse aus elektrisch leitfähigem Material auf.
Platinschwarz-Pulver ist wohl bekannt als fein verteilte Form von Platinmetall. Eine Elektrode für einen Laser wird durch Verpressen eines Quantums aus Platinschwarz-Pulver mit einem Druck in der Größenordnung von 70 bis 80 kg/mm hergestellt. Dies bildet ein festes nicht krümeliges elektrisch leitfähiges Pellet, bei dem festgestellt wurde, daß es eine sehr geringe Zerstäubungsrate aufweist, wenn es als kathodische Elektrode bei Gasentladungslasern verwendet wird. Um die Kohäsion der Platinschwarz-Teilchen zu verbessern, kann das Pulver zuerst in Wasserstoff bei einer Temperatur zwischen etwa 7000C und 9000C für einige Minuten und anschließendes Abkühlen vor dem Verpressen zu Pellets erhitzt werden.
Ein besonderes Problem, das bei Kohlenstoffdioxidlasern auftritt besteht darin, daß das Kohlendioxid dazu neigt, sich in Kohlenmonoxid zu zersetzen. Dieser Tendenz kann
809816/0749
dadurch entgegengewirkt werden, daß in die Elektrode bis zu 25 Gewichtsprozent Kupfer(II)-Oxid eingebaut wird. Der Effekt des Kupfer(II)-Oxids besteht darin, der Bildung von Kohlenmonoxid entgegenzuwirken durch Selbstreduzierung zu Kupferoxidul (Cuprooxyd) infolge Reaktion mit dem gebildeten Kohlenmonoxid.
Wenn die Mischung aus Platinschwarz-Pulver und Kupfer(II)-Oxid nach dem vollständigen Vermischen, wie oben erwähnt, in Wasserstoff erhitzt wird, wird das Kupfer(II)-Oxid zu metallischem Kupfer reduziert. Es ist daher in diesem Fall erforderlich, das freiliegende Kupfer(II)-Oxid in den gepreßten Pellets zu reoxidieren. Dies wird durch Erhitzen des Pellets in Sauerstoff bei einer gleichen Temperatur für eine ausreichende Zeitspanne von etwa 2 Stunden bewirkt.
Wie bereits festgestellt, weist eine Kathoden-Elektrode des oben beschriebenen Typs eine sehr niedrige Zerstäubungsrate auf, was daher zu einem Laser mit einer längeren Gebrauchszeit führt. Obwohl dessen Verwendung in Kohlendioxidlasern besondere Vorteile hat, kann sie vorteilhafterweise in jedem Gaslaser verwendet werden, in dem eine Entladungsstrecke zwischen Elektroden gebildet ist.
809816/0749

Claims (7)

Patentansprüche
1. Kathoden-Elektrode für einen Gasentladungslaser, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein Pellet (Tablette, Kügelchen, Plättchen, Pastille) aus Platinschwarz-Pulver aufweist, das unter hohem Druck zur Bildung einer festen Masse aus elektrisch leitfähigem Material zusammengepreßt ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie bis zu 25 Gewichtsprozent eines Metalloxides aufweist, das durch unerwünschte Bestandteile der Gasmischung reduzierbar ist.
3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Metalloxid Kupfer(Ii)-Oxid (Cuprioxyd) ist.
4. Verfahren zur Herstellung einer kathodischen Elektrode für einen Gasentladungslaser, dadurch gekennzeichnet , daß ein Quantum von Platinschwarz-Pulver (Platinmohr-Pulver) unter hohem Druck zur Bildung eines festen Pellets aus elektrisch leitfähigem Material verpreßt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Verpressen unter einem Druck in der Größenordnung von 70 bis 80 kg/mm durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Platinschwarz-Pulver in einer Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 700°C bis 9OO°C vor dem Verpressen erhitzt wird.
809816/0749
ORIGINAL INSPECTED
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Material verwendet wird, das einen Anteil an einem Metalloxid aufweist und daß ein zusätzlicher Erhitzungsschritt zum Erhitzen der gepreßten Materialmenge in einer Sauerstoffatmosphäre bei einer Temperatur und über eine Zeit lang durchgeführt wird, die ausreichend ist, um irgendwelches vorhandenes Metall in dessen Oxide zu überführen.
8098 1 6/0749
DE19772745728 1976-10-14 1977-10-11 Gaslaser bzw. elektrode hierfuer und verfahren zu deren herstellung Ceased DE2745728A1 (de)

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