DE3123049C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Gaslasers - Google Patents

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung zum Betreiben eines Gaslasers nutzt den bei der elektrischen Entladung des Elektrodensystems (10, 11) entstehenden Ansteuerstrom(impuls) dazu aus, ein als Pumpe wirkendes elektromagnetisches Aggregat (19) innerhalb eines geschlossenen Gasströmungskreislaufs zu betreiben, so daß für den Gasaustausch und die Wärmeabfuhr möglichst wenig bewegte Teile eingesetzt werden müssen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine

ίο Vorrichtung zum Betreiben eines im Dauers*rich-, Radiofrequenz- oder Pulsbetrieb arbeitenden, elektrisch angeregten, mit einer Hochspannungszufuhr versehenen Gaslasers, dessen elektrische Entladungen über mechanische Mittel, die in einem den Laser umgeben den geschlossenen Gehäuse innerhalb eines geschlosse nen Gasströmungskreislaufs angeordnet sind, den Gasströmungskreislauf beeinflussen.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind in der europäischen Patentanmeldung 81 101 440.6 vorgeschlagen; vgl. die EP-OS 00 59 229. Hier sind innerhalb einer abgeschlossenen Entladungskammer (sealed-off-Betrieb) Strömungskanäle, Düsen, Ventile, Membranen oder dgl. im Strömungskreislauf des Gases angeordnet, so daß jede bei einer elektrischen Entladung auftretende Druck- oder Temperaturschwankung jeweils einen Zyklus eines Kreislaufes in einer durch diese Mittel vorbestimmten Richtung auslöst Dabei ist jedoch der jfiasaustausch und die Wärmeabfuhr nicht optimal. Ferner ist aus der DE-OS 24 11 192 ein elektrisch angeregter Gaslaser mit einem geschlossenen und mit einem Gebläse versehenen Gaskreislauf bekannt In diesem Fall wird für den Betrieb des Gebläses eine zusätzliche Stromversorgung benötigt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Lasern der eingangs näher beschriebenen Gattung den Gasaustausch und die Wärmeabfuhr zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mechanischen Mittel in einem als Pumpe wirkenden elektromagnetischen Aggregat bestehen, welches über einen von dem bei der elektrischen Entladung auftretenden Strom erzeugten Drehimpuls oder einer auf elektromagnetische Weise ausgelösten Hin- und Herbewegung betätigt wird Auf diese Weise nutzt man den Stromfluß als die im Laser bereits vorhandene Größe aus, so daß keine zusätzlichen Energien benötigt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß in dem Gehäuse eine der Gasentladung dienende erste Kammer integriert ist, die bedarfsweise mit einer oder

so meheren als Gasresvrvoir dienenden in demselben Gehäuse untergebrachten oder auf mehrere Gehäuse verteilten weiteren Kammern) verbunden ist, und daß dieses Gehäuse(system) zwei gehäuseaußenseitig über das elektromagnetische Aggregat miteinander verbun dene Ausgänge aufweist

Was die konstruktive Ausbildung des verwendeten elektromagnetischen Aggregats anbetrifft so kann dasselbe vorteilhafterweise aus einer Pumpe, einem von einer Spule umgebenen Magnet im Sinne eines Elektromotors oder elektromagnetischen Schwingers, einem stauchbaren Leiter, und/oder einem Membransystem bestehen. Auch ist es denkbar, daß die Pumpe mit einer durch sie innerhalb des geschlossenen Kreislaufs betriebenen weiteren Pumpe verbunden ist.

Von Vorteil kann hierbei eine Ausführungsform sein, die vorsieht, daß der stauchbare Leiter in gestrecktem Zustand eine Wand der Gasreservoir-Kammer deformierend Gas von dieser Kammer in die Entladungskam-

mer pumpt

Vorteilhaft kann aber auch sein, daß das Membransystem in einem als Gas- und Stromleiter dienenden Rohr geringen Querschnitts integriert ist wobei dann in dem Rohr ein ringförmiger Ausschnitt entweder durch einen faltenbalgartigen, sich wechselseitig stauchenden und wieder streckenden Teil oder aber durch einen den Querschnitt wechselseitig verengenden und öffnenden Teil ersetzt ist Der erstgenannte Ausgang kann dabei mit einer durch die Pumpwirkung betätigbaren Sperreinrichtung wie Membran, Klappe, Düse, Ventil, Lochsystem oder dgL versehen sein.

Bei einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist der eine Ausgang in der optischen Achse einer Stirnwand des Gehäuses, der andere Ausgang in der im wesentlichen zylindrischen Längswand und das elektromagnetische Aggregat unmittelbar hinter einem dieser Ausgänge angeordnet

Im folgenden werden an Hand einer Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, wobei die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden Teile dieselben Bezugszeichen aufweisen. Es zeigt

F i g. 1 die Entladungskammer eines Gaslasers mit zwei nach außen führenden, über eine Leitung miteinander verbundenen Ausgängen und einem elektromagnetischen Schwinger oder Elektromotor in der Verbindungsleitung,

F i g. 2 die Entladungskammer gemäß F i g. 1, bei der in der Verbindungsleitung ein stauchbarer Leiter angeordnet ist

F i g. 3 die Entladungskammer gemäß F i g. 1, bei der in der Verbindungsleitung ein Membransystem an geordnet ist und

Fig.4 die Entladungskammer gemäß Fig. 1, bei der die Verbindungsleitung als Stromleiter ausgebildet und mit einer Pumpenmembran versehen ist.

Mit 1 ist die Entladungskammer eines beliebig transversal oder longitudinal anregbaren und sich elektrisch entladenden Gaslasers bezeichnet, der im CW-, RF-1 der Pulsbetrieb arbeitet. Im Fall der F i g. 1,3 und 4 enthält das Gehäuse 3 jeweils nur eine Kammer mit Ausgängen 6 und 7 für das Lasergas, im Fall der F i g. 2 dagegen ist im oberen Bereich des Gehäuses noch eine als Gasreservoir dienende zweite Kammer 2 vorgesehen, die mit der Entladungskammer eine gemeinsame Längswand 14 besitze Bei einem weiteren, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die beiden Kammern auch auf zwei Gehäuse mit oder ohne gegenseitigem Abstand aufgeteilt sein.

Die Anregung erfolgt über ein Elektrodensystem. 10, 11 mit zwei einander gegenüberliegenden Entladungsflächen 12, 13 und einem gestreckten Strahlengang. Die Elektroden sind an den einander gegenüberliegenden Längswänden 14, 15 befestigt oder in ihnen integriert. Die in den Freiräumein zwischen den Elektroden an den Wänden 8 und 9 innenseitig befestigten oder in den Wänden eingelassenen teils reflektierenden teils (teil-)-durchlässigen optischen Elemente blieben — weil bekannt — in der Zeichnung unberücksichtigt. Die Hochspannungszufuhr erfolgt über den Ausgang 6 — ausgenommen Fig.2, wo mit der Bezugszahl 4 eine separate Hochspanntingszufuhr angedeutet ist. Für das

ίο

Prinzip der Erfindung ist es ohne Belang, ob der Strahlengang gestreckt oder gefaltet ist ob die Elektroden ein Rogowski- oder anderes Profil besitzen und ob sie aus einfachen Drähten, Stegen, Spitzensystemen oder Kombinationen dieser Ausführungsformen bestehen.

Im Bereich des Ausgangs 6 ist am Gehäuse 3 das elektromagnetische Aggregat 16 bis 19 befestigt das in? Fall der F i g. 1 aus einem von einer Spule umgebenen Magnet im Sinne eines Elektromotors — z. B. Schrittoder Linearmotors — oder eines elektromagnetischen Schwingers 16 besteht Das Aggregat wird durch den bei der Entladung auftretenden Ansteuerstrom, der einen Drehimpuls oder eine Hin- und Herbewegung auslösen kann, so betätigt daß es selbst als Pumpe wirkt oder eine weitere Pumpe betreibt die dann in den außerhalb des Gehäuses 3 mit einer gestrichelten Linie angedeuteten geschlossenen Gasströmungskreislauf 21 geschaltet ist

Die F i g. 3 und 4 unterscheiden sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, daß anstelle von MoUr bzw. Schwinger ein Membransystem vorgesehen ist Im Fall der Fig.3 grenzt unmittelbar an den Ausgang 6 des Gehäuses 3 ein Faltenbalg 18, der anderenends mit dem Rohr 22 des fest vorgegebenen Gasströmungskreislaufs 21 verbunden iit Der Ausgang als solcher ist mit einer Membran 18' versehen, deren ausgezogene Linienführung den geschlossenen und deren gestrichelte Linienführung den geöffneten Zustand darstellt Bei einer elektrischen Entladung wirkt der Ansteuerstrom(impuls) dergestalt auf den Faltenbalg ein, daß dieser in Pfeilrichtung 20 Kontraktionen ausführt und durch die auf diese Weise entstehende Pumpwirkung die Membran 18' — die bei anderen Ausführungsbeispielen auch eine Klappe, eine Düse, ein Ventil, ein Lochsystem oder dgl. sein kann — abwechselnd öffnet und schließt Die Richtung des hierbei entstehenden Gasströmungskreislaufs wird durch den Pfeil 21 angegeben.

In Fig.4 geht der Ausgang 6 des Gehäuses 3 unmittelbar in das mit seinem metallischen Mantel als S'romleiter wirkende Rohr 22 über. Letzteres besitzt einen vergleichsweise geringen Querschnitt und ist in einem ringförmigen Bereich durch die Membran 19 ersetzt, welche im Ruhezustand den Inner.querschnitt des Rohres verengt oder ganz abschließt, während sie ihn bei einer elektrischen Entladung weitet bzw. öffnet.

Fig.2 weicht gegenüber dem bisher Gesagten vor allem durch ihr Zweikammersystem ab. Der z. B. spiralenförmig ausgebildete stauchbare Leiter 17 ist hier fest zwischen die in diesem Bereich sehr dünn gestaltete gemeinsame Längswand 14 und eine stabile Halterung des Gehäuses 3 geklemmt. Der stauchbare Leiter is: so ausgelegt, daß er sich bei einer elektrischen Entladung streckt und dadurch die dünne Längswand eindrückt, was durch eine gestrichelte Linie in diesem B-ereich angedeutet ist. Der Ausgang 6 der Kammer 1 ist über einen durch die Membran 18' schließbaren Kanal mit der Kammer 2 verbunden, so daß bei der beschriebenen Pumpwirkung di^ Membran durchlässig wird und auch hier ein Gasströmungskreislauf in Pfeilrichtung 21 entsteht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben eines im Dauerstrich-, Radiofrequenz- oder Pulsbetrieb arbeitenden, elektrisch angeregten, mit einer Hochspannungszufuhr versehenen Gaslasers, dessen elektrische Entladungen über mechanische Mittel, die in einem den Laser umgebenden geschlossenen Gehäuse innerhalb eines geschlossenen Gasströmungskreislaufs angeordnet sind, den Gasströmungskreislauf beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Mittel in einem als Pumpe wirkenden elektromagnetischen Aggregat (16 bis 19) bestehen, welches über einen von dem bei der elektrischen Entladung auftretenden Strom erzeugten Drehimpuls oder einer auf elektromagnetische Weise ausgelösten Hin- und Herbewegung betätigt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (3) eine der Gasentladung dienende erste Kammer (1) integriert ist, die bedarfsweise mit einer oder mehreren als Gasreservoir dienenden, in demselben Gehäuse untergebrachten oder auf mehrere Gehäuse verteilten weiteren Kammern) (2) verbunden ist, und daß dieses Gehäuse(system) zwei gehäuseaußenseitig über das elektromagnetische Aggregat (16 bis 19) miteinander verbundene Ausgänge (6; 7) aufweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Aggregat (16 bis 19) aus einer Pumpe, einem von einer Spule umgebenen Magnet im Sinne eines Elektromotors oder elektromagnetischen Schwingers (16), einem stauchbaren Leiter (17) vnd/odt; einem Membransystem (18'; 19) besteht

4. Vorrichtung nach Anspruch Ss fadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe mit einer durch sie innerhalb des geschlossenen Kreislaufs betriebenen weiteren Pumpe verbunden ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der stauchbare Leiter (17) in gestrecktem Zustand f.ine Wand (14) der Gasreservoir-Kammer (2) deformierend Gas von dieser Kammer in die Entladungskammer (1) pumpt (F ig. 2).

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Membransystem (18'; 19) in einem als Gas- und Stromleiter dienenden Rohr (22) geringen Querschnitts integriert ist (F i g. 3 u.4).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr (22) ein ringförmiger Ausschnitt durch einen faltenbalgartigen, sich wechselseitig stauchenden und wieder streckenden Teil (18) ersetzt ist (F i g. 3).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (6) mit einer durch die Pumpwirkung betätigbaren Sperreinrichtung wie Membran, Klappe, Düse, Ventil, Lochsystem versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr (22) ein ringförmiger Ausschnitt durch eine den Querschnitt wechselseitig verengende und öffnende Membran (19) ersetzt ist (F ig. 4).

10. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ausgang (7) in der optischen Achse einer Stirnwand (8; 9) des Gehäuses (3), der andere Ausgang (6) in der im wesentlichen zylindrischen Längswand (14; 15) und das elektromagnetische Aggregat (16 bis 19) unmittelbar hinter einem dieser Ausgänge angeordnet ist