DE3436145A1

DE3436145A1 - LASER TUBE FOR A GAS LASER

Info

Publication number: DE3436145A1
Application number: DE19843436145
Authority: DE
Inventors: Reinhardt 8051 Heroldsberg Thyzel
Original assignee: Meditec Reinhardt Thyzel 8501 Heroldsberg De GmbH; Meditec Reinhardt Thyzel 8501 Heroldsberg GmbH; THYZEL REINHARDT MEDITEC
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 1984-10-02
Filing date: 1984-10-02
Publication date: 1986-04-10
Also published as: DE3436145C2; EP0198025A1; WO1986002207A1

Abstract

The laser tube has a gas discharge channel (2) between the cathode (5) and anode (4) and is sealed at both ends by optical elements (10, 11), the Brewster windows or resonator mirrors. Near each optical element (10, 11) is a screen (12 or 14) which can be moved in the direct path between the gas discharge channel (2) or cathode (5) and the optical element concerned (10 or 11). In one embodiment of the invention, a further screen (13) is provided which can be moved into the direct path between the cathode (5) and the gas discharge channel (2).

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laser-Rohr für einen Gaslaser, beispielsweise einen Argon-Laser oder einen Helium-Neonlaser, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 -The invention relates to a laser tube for a gas laser, for example an argon laser or a helium-neon laser, according to the preamble of claim 1 -

Bei derartigen Laser-Rohren besteht folgendes Problem: Vor der Inbetriebnahme des Lasers muß das Laser-Rohr auf Ultrahochvakuum-Drücke evakuiert werden. Hierzu muß das Laser-Rohr im allgemeinen ausgeheizt werden. Beim Ausheizen sind in der Regel die an den Stirnseiten angebrachten optischen Elemente, beispielsweise Brewster-Fenster oder Resonatorspiegel kalter als die Rohrmitte. Dieser Temperaturunterschied ist nicht nur eine Folge der Wärmeleitung bzw.übertragung, sondern muß in den meisten Fällen bereits deshalb vorhanden sein, weil die Verbindung der optischen Elemente mit dem Laser-Rohr oder die optischen Elemente selbst keine so hohen Temperaturen (bis 400° C) vertragen, wie sie beim Ausheizen in Ultrahochvakuum-Anlagen wünschenswert sind.With such laser tubes there is the following problem: Before starting up the laser, the laser tube must be open Ultra-high vacuum pressures are evacuated. For this purpose, the laser tube generally has to be baked out. When baking out are usually the optical elements attached to the end faces, for example Brewster window or resonator mirror colder than the center of the pipe. This temperature difference is not just one Consequence of heat conduction or transfer, but in most cases must already be present because the Connection of the optical elements with the laser tube or the optical elements themselves do not have such high temperatures (up to 400 ° C), as they are desirable when baking out in ultra-high vacuum systems.

Aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen der Rohrmitte und den optischen Elementen an den Stirnseiten schlagen sich jedoch Verunreinigungen, die beim Ausheizen aus dem Laser-Rohr "ausgasen", bevorzugt auf den optischen Elementen an den Stirnseiten nieder. Dies kann beispielsweise dazu führen, daß die Transmission der Brewster-Fenster herabgesetzt wird. Hierdurch wird das Laser-Rohr bereits nach einer vergleichsweise kurzen Betriebsdauer unbrauchbar.Due to the temperature difference between the center of the pipe and the optical elements, hit the ends however, impurities that "outgas" from the laser tube when it is baked out, preferably on the optical elements down on the front sides. This can lead, for example, to the transmission of the Brewster window being reduced will. This makes the laser tube unusable after a comparatively short period of operation.

Ein weiteres Problem bei Laser-Rohren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist die sogenannte Kathodenakti-Another problem with laser tubes according to the preamble of claim 1 is the so-called cathode activity

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vierung. Hierunter versteht man ein Aufheizen der Kathode auf höhere Temperaturen als die Betriebstemperatur vor der ersten Inbetriebnahme des Lasers oder nach einer Neubefüllung des Lasers mit Gas. Die aus der Kathode austretenden Verunreinigungen können sich im Gasentladungskanal und auf den optischen Flächen niederschlagen. Aufgrund der im Kanal während des Laserbetriebs herrschenden hohen Temperaturen können sich die niedergeschlagenen Verunreinigungen wieder lösen und "die Gasentladung vergiften".fourth. This means heating the cathode to a higher temperature than the operating temperature before first start-up of the laser or after refilling the laser with gas. The one from the cathode Escaping impurities can be deposited in the gas discharge channel and on the optical surfaces. Due to the high temperatures in the duct during laser operation, the Dissolve deposited impurities and "poison the gas discharge".

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laser-Rohr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß sich während des Ausheizens des Laser-Rohrs keine Verunreinigungen auf den an den Stirnseiten angebrachten optischen Elementen niederschlagen können.The invention is based on the object of developing a laser tube according to the preamble of claim 1 in such a way that that during the heating of the laser tube there are no impurities on the end faces optical elements can precipitate.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the in the characterizing Part of claim 1 specified features solved.

Erfindungsgemäß sind in dem Laser-Rohr zwei Blenden vorgesehen, von denen jeweils eine nahe einem optischen Element angeordnet ist. Diese Blenden sind in den direkten Weg zwischen dem Gasentladungskanal bzw. der Kathode und dem jeweiligen optischen Element, beispielsweise einem Brewster-Fenster oder einem Resonatorspiegel beim Ausheizen bewegbar. Die beim Ausheizen aus dem Gasentladungskanal und den weiteren Bauteilen des Laser-Rohrs abdampfenden Verunreinigungen schlagen sich deshalb nicht auf den optischen Elementen, sondern auf den davor angeordneten Blenden nieder, so daß die optischen Elemente gegen das Niederschlagen von Verunreinigungen beim Ausheizen geschützt sind.According to the invention, two diaphragms are provided in the laser tube, each of which is arranged near an optical element. These apertures are in the direct way between the gas discharge channel or the cathode and the respective optical element, for example one Brewster window or a resonator mirror can be moved during baking. The during bakeout from the gas discharge channel and Impurities that evaporate from the other components of the laser tube therefore do not affect the optical elements, but on the aperture arranged in front of it, so that the optical elements against the Precipitation of impurities are protected during baking.

Andererseits haben die Blenden einen ausreichenden AbstandOn the other hand, the panels have a sufficient distance

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von den optischen Elementen, so daß sie zwar den direkten Weg zwischen dem Gasentladungskanal und den optischen Elementen abschneiden, nicht aber den Strömungsweg beim Evakuieren des Laser-Rohrs. Der Evakuiervorgang des Laser-Rohrs wird damit nicht durch die in dem Laser-Rohr angeordneten Blenden behindert.of the optical elements, so that they are direct Cut off the path between the gas discharge channel and the optical elements, but not the flow path during evacuation of the laser tube. The evacuation process of the laser tube is thus not carried out by the ones arranged in the laser tube Blinds obstructed.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments of the invention are given in the subclaims.

Gemäß Anspruch 2 ist in dem Laser-Rohr eine weitere Blende vorgesehen die in den direkten Weg zwischen der Kathode und den Gasentladungskanal bewegbar ist. Mittels dieser Blende kann beim Aktivieren der Kathode verhindert werden, daß sich von der Kathode lösende Verunreinigungen im Gasentladungskanal niederschlagen, die sich aufgrund der hohen während Gasentladungen im Gasentladungskanal herrschenden Temperaturen später wieder lösen und somit die Gasentladung vergiften, d.h. das Gas verunreinigen können.According to claim 2, another aperture is provided in the laser tube which is in the direct path between the cathode and the gas discharge channel is movable. By means of this diaphragm, when the cathode is activated, it can be prevented that Contaminants loosening from the cathode precipitate in the gas discharge channel, which are due to the high temperatures prevailing in the gas discharge channel during gas discharges are later released and thus the Poison gas discharge, i.e. contaminate the gas.

Die Blenden können auf die verschiedensten Arten in oder aus dem direkten Weg zwischen den einzelnen Elementen bewegbar sein. Beispielsweise kann die mittels eines Magneten erfolgen. Eine besonsonders einfache Art der Bewegung ist in Anspruch 3 gekennzeichnet:The panels can be put in or out of the direct path between the individual elements in a wide variety of ways be movable. For example, this can be done by means of a magnet. A particularly simple type of Movement is characterized in claim 3:

Die Blenden sind in einer Führung frei verschiebbar, wobei sie je nach Stellung'des Laser-Rohrs den direkten Weg freigeben oder ihn verschließen. Beim Ausheizen muß also nur das Laser-Rohr gedreht werden, so daß die Blenden in den direkten Weg rutschen und die optischen Elemente bzw, den Gasentladungskanal abschirmen.The diaphragms can be moved freely in a guide, allowing the direct path depending on the position of the laser tube or lock it. When baking out, only the laser tube has to be rotated so that the diaphragms are in the the direct way and shield the optical elements or the gas discharge channel.

Die Blenden bestehen gemäß Anspruch 4 aus einem hitzebeständigen Material, bespielsweise aus einem Material oder einer Keramik.According to claim 4, the screens consist of a heat-resistant material, for example of a material or a ceramic.

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Aus Metall bestehende Blenden haben nicht nur den Vorteil, daß sie leicht herstellbar sind, sondern.auch den Vorteil, daß auf eine festhaftende Verunreinigung bei einem späteren Ausheizvorgang schnell ohne langes "nachgasen" entfernt werden können.Panels made of metal not only have the advantage that they are easy to manufacture, but also have the advantage that a stubborn impurity is quickly removed in a later bakeout process without having to "re-gas" for a long time can be.

Der erfindungsgemäße Aufbau des Laser-Rohrs erlaubt es in einfacher Weise, das Rohr zu regenerieren. Darüberhinaus kann das Rohr ohne weiteres belüftet werden, da auch außerhalb von Fertigungsstätten, in denen Mittel zur nachträglichen Reinigung der optischen Elemente zur Verfügung stehen, das Ausheizen und Evakuieren des Laser-Rohrs möglich ist. Dies erlaubt es, austauschbare optische Elemente vorzusehen. Damit können neue saubere optische Elemente einfach an das Laser-Rohr angeflanscht werden, wenn die alten nach langer Betriebszeit verschmutzt sind (Anspruch 5).The structure of the laser tube according to the invention allows in easy way to regenerate the pipe. In addition, the pipe can easily be ventilated, since it is also outside of production facilities in which means are available for subsequent cleaning of the optical elements, the laser tube can be baked out and evacuated. This allows replaceable optical elements to be provided. This means that new, clean optical elements can simply be flanged onto the laser tube when the old ones come after are dirty for a long period of operation (claim 5).

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, deren einzige Figur einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Laser-Rohr zeigt.The invention is described in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawing, the single figure of which shows a cross section through a laser tube according to the invention.

Das Laser-Rohr weist ein Entladungsrohr 1 auf, in dem sich ein Gasentladungskanal 2 befindet. An den Stirnseiten des Entladungsrohrs 1 befinden sich ein Anodentopf 3 bzw. ein Kathodentopf 4. Der aus Metall bestehende Anodentopf 3 bildet die Anode, während sich in dem Kathodentopf 4 eine Kathode 5 mit Anschlüssen 6 und 7 zum Anlegen der Kathodenspannung und der Heizspannung befindet.The laser tube has a discharge tube 1 in which a gas discharge channel 2 is located. At the front of the Discharge tube 1 there is an anode pot 3 or a cathode pot 4. The anode pot 3 made of metal forms the anode, while a cathode 5 with connections 6 and 7 for applying the cathode voltage is located in the cathode pot 4 and the heating voltage.

An den Stirnseiten des Anodenstopfs 3 bzw. des Kathodentopfs 4 befinden sich Quarzglasröhrchen 8 bzw. 9, auf denen Brewster-Fenster 10 bzw. 11 aufgebracht sind.On the end faces of the anode pot 3 and the cathode pot 4 are quartz glass tubes 8 and 9, on which Brewster windows 10 and 11 are applied.

In dem Laser-Rohr sind 3 Blenden 12, 13 und 14 in ent-In the laser tube there are 3 diaphragms 12, 13 and 14 in different

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sprechenden Halterungen 15 angeordnet. Die Blenden 12, 13 bzw. 14 sind in den Halterungen 15 durch ihr Eigengewicht zwischen zwei Endstellungen verschiebbar. In der einen Endstellung geben die Blenden vollständig den direkten Weg zwischen den Brewster-Fenstern 10 bzw. 11, die als optische Elemente das Laser-Rohr abschließen und dem Gasentladungskanal 2 bzw. der Kathode 5 frei, während sie in der anderen Endstellung den direkten Weg versperren. Die Blenden lassen sich leicht von der einen in die andere Endstellung durch Drehen des Laser-Rohrs verschieben.speaking brackets 15 arranged. The diaphragms 12, 13 and 14 are in the brackets 15 by their own weight can be moved between two end positions. In one end position, the panels completely give the direct route between the Brewster windows 10 and 11, which are used as optical Elements close the laser tube and the gas discharge channel 2 or the cathode 5 free, while they are in the other End position block the direct path. The panels can easily be passed through from one end position to the other Shift the rotation of the laser tube.

Bei den gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Entladungsrohr 1 aus Berylliumoxid und ist aus mehreren Stücken 1', 1'', 1''' zuammengesetzt; der Gasentladungskanal 2 hat einen Durchmesser zwischen 1 und 3 mm, während die Kathode 5 eine Wolfram-Sinterkathode ist.In the embodiment shown, the discharge tube 1 is made of beryllium oxide and is composed of several Pieces 1 ', 1 ", 1"' put together; the gas discharge channel 2 has a diameter between 1 and 3 mm, while the cathode 5 is a sintered tungsten cathode.

Der erfindungsgemäße Grundgedanke, zum Schutz der optischen Elemente sowie des Gasentladungskanals bewegliche Blenden in dem Laser-Rohr vorzusehen, ist jedoch nicht derartig ausgestaltete Laser-Rohre beschränkt: Der Aufbau des Laser-Rohrs spielt vielmehr für die Verwirklichung des erfindungsgemäßen Grundgedankens keine Rolle, beispielsweise läßt der Grundgedanke auch bei Laser-Rohren mit Bypass-Kanälen einsetzen. Die Blenden sind lediglich derart anzuordnen, daß sie das Niederschlagen von Verunreinigungen auf den optischen Elementen, mit denen das Laser-Rohr abgeschlossen ist, und gegebenenfalls im Gasentladungskanal 2 während des Ausheizvorgangs bzw. während der Kathoden aktivierung verhindern.The basic idea of the invention to protect the optical Providing elements and the gas discharge channel movable screens in the laser tube, however, is not such configured laser tubes limited: The structure of the laser tube plays a role in the implementation of the invention The basic idea does not matter, for example the basic idea also applies to laser tubes with bypass channels insert. The diaphragms are only to be arranged in such a way that they prevent the deposition of impurities the optical elements with which the laser tube is closed and, if applicable, in the gas discharge channel 2 Prevent during the heating process or during cathode activation.

Ferner bestehen bei den gezeigten Ausführungsbeispielen die Blenden aus Metall. Derartige Blenden lassen sich vergleichsweise einfach herstellen; darüberhinaus läßt sich ein eventueller Niederschlag auf Metallblenden wieder gut durch Ausheizen ohne langes "Gasen" entfernen.Furthermore, in the exemplary embodiments shown, the screens are made of metal. Such diaphragms can be compared easy to manufacture; In addition, a possible deposit on metal panels can be easily restored remove by baking out without long "gassing".

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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Grundgedankens können die Blenden aber natürlich auch aus jedem anderen gewünschten Material gefertigt werden, sofern das Material nur gewährleistet, daß die Blenden während des Ausheizvorgangs und der Kathodenaktivierung zuverlässig ein Niederschlagen von Verunreinigungen auf den optischen Elementen unterbinden und den Äusheiztemperaturen widerstehen.Within the scope of the basic idea according to the invention, the Panels can of course also be made of any other desired material, provided that the material only guarantees that the diaphragms reliably prevent deposition during the heating process and the cathode activation Prevent contamination on the optical elements and withstand the heating temperatures.

Auch können die Glasröhrchen 8 und 9, die bei den gezeigten Ausführungsbeispiel aus Quarzglas bestehen aus einem anderen Material gefertigt sein. Ferner ist es möglich, am Anodentopf 3 bzw. am Kathodentopf 4 oder in den Röhrchen 8 bzw. 9 Ultrahochvakuum-Flansche beispielsweise sogenannte CF-Flansche vorzusehen, die ein Auswechseln der optischen Elemente 10 bzw. 11 gestatten.The glass tubes 8 and 9, which in the embodiment shown are made of quartz glass, can also consist of a other material. It is also possible on the anode pot 3 or on the cathode pot 4 or in the tubes 8 or 9 ultra-high vacuum flanges, for example so-called CF flanges, which allow the optical Allow elements 10 and 11, respectively.

Die optischen Elemente 10 bzw. 11, die bei den gezeigten Ausführungsbeispiel Brewster-Fenster sind, können natürlich auch Resonatorspiegel oder dgl. sein.The optical elements 10 and 11, which are Brewster windows in the exemplary embodiment shown, can of course also resonator mirror or the like. Be.

Claims

Patent claim _H c shsfß c ί

π Λ laser tube for a gas laser, the one between Has cathode (5) and anode (4) arranged gas discharge channel (2), and that on both end faces of optical Elements (10,11), for example Brewster windows or resonator mirrors, is closed,

characterized in that near each optical element (10,11) a diaphragm (12,14) is provided in the laser tube, which is in the direct path between the Gas discharge channel (2) or the cathode (5) and the respective optical element (10,11) can be moved.

2. Laser tube according to claim 1,

characterized in that a further diaphragm (13) is provided in the laser tube, which is in the direct path is movable between the cathode (5) and the gas discharge channel (2).

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3. Laser tube according to claim 1 or 2,

characterized in that the diaphragms (12,13,14) through their own weight can be displaced in a guide (15) in such a way that, depending on the position of the laser tube, all of the apertures (12, 13,14) either in the direct path between the gas discharge channel (2) and the optical elements (10,11) or the cathode (5) are located or all clear the direct path.

4. Laser tube according to one of claims 1 to 3,

characterized in that the diaphragms (12,13,14) from consist of a heat-resistant material.

5. Laser tube according to one of claims 1 to 4,

characterized in that the optical elements (10,11) via 'an ultra-high vacuum flange with the Laser tube connected.

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