DE3819731C2 - Vorionisierungseinrichtung für einen Gasentladungslaser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorionisierungseinrichtung für einen Gasentladungslaser mit einem Bügel und einer an diesem befestigten Vorionisierungsleiste aus elektrisch leitfähigem Material.

Als Gasentladungslaser im Sinne der Erfindung kommen in Be­ tracht insbesondere solche mit transversaler Anregung des Ar­ beitsgases zwischen Hauptelektroden, wie Excimerlaser.

Derartige Laser weisen im allgemeinen eine sogenannte Vorioni­ sierungseinrichtung auf, mit der das Arbeitsgas vor Zündung der Hauptentladung zwischen den Hauptelektroden vorionisiert wird. Die Vorionisierung kann mit unterschiedlichen Mitteln durchge­ führt werden, wie Elektronen- und Röntgenstrahlen sowie Vor­ ionisierungsfunken, die nahe den Hauptelektroden gezündet wer­ den. Dies ist dem Fachmann bekannt und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Die Erfindung betrifft die Vorionisierung mittels Funken.

Es ist bekannt, als Einrichtung zum Vorionisieren mittels Fun­ ken sogenannte Vorionisierungsbügel einschließlich einer inte­ gral mit diesen ausgebildeten Vorionisierungsleiste vorzusehen. In einen derartigen Vorionisierungsbügel erstrecken sich in der Regel mehrere Vorionisierungsstifte und der Funkenstrom für die Vorionisierung fließt zwischen der Spitze eines solchen Stiftes und einer Kante der Vorionisierungsleiste.

Die Lebensdauer von Gasentladungslasern, insbesondere Excimer­ lasern, hängt wesentlich von den verwendeten Werkstoffen ab. Dies betrifft nicht nur die Hauptelektroden, sondern auch die Vorionisierungseinrichtung.

Die DE 26 58 881 A1 zeigt stiftförmige Elektroden für Gaslaser mit einem Überzug aus z. B. Wolfram. Die Gegenelektrode ist plattenförmig. Die DE 32 40 359 A1 zeigt eine Laseranregungs­ lampe mit einer stiftförmigen Elektrode, deren Spitze aus z. B. Wolfram besteht und von einem Trägerkörper aus Nickel abgestützt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorionisierungs­ einrichtung für einen Gasentladungslaser, insbesondere einen Excimerlaser, der eingangs genannten Art zu schaffen, die ko­ stengünstig eine lange Lebensdauer des Lasers ermöglicht und einen einfachen Austausch ihrer Komponenten ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorionisierungseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß im Laserbe­ trieb durch die Vorionisierungsfunkenentladung im wesentlichen nur die Vorionisierungsleiste beansprucht wird, insbesondere durch Funkenerosion oder dergleichen.

Wenn der Bügel einerseits und die Vorionisierungsleiste andererseits aus unterschiedli­ chen Materialien gefertigt sind, kann zum Beispiel der Bügel aus kostengünstigem und leicht bearbeitbarem Material, wie z. B. Kupfer oder Messing, gebogen und gestanzt werden, während für die Vorionisierungsleiste ein schwer bearbeitbarer Werkstoff verwendet werden kann, da sie nicht oder nur geringfügig bear­ beitet werden muß.

Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, das Material für die Vorionisierungsleiste bei unverändertem Bügel zu variieren.

Bevorzugt wird für die Vorionisierungsleiste ein Hartmetall verwendet. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Vor­ ionisierungsleiste kann formschlüssig und/oder durch Hartlötung hergestellt werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch einen Excimerlaser;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorionisierungs­ einrichtung;

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorionisierungs­ einrichtung;

Fig. 4 einen mittigen Längsschnitt durch eine Vorionisierungs­ einrichtung gemäß den Fig. 2 und 3;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Vorionisierungseinrich­ tung gemäß den Fig. 2 und 3; und

Fig. 6 schematisch eine perspektivische Darstellung mehrerer erfindungsgemäßer Vorionisierungseinrichtungen in montiertem Zustand.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Laserkammer 10 mit als solchen bekannten Hauptelektroden 12, 14, die einander gegenüberliegend in einem Gasentladungsraum 16 angeordnet sind.

Eine Vorionisierungseinrichtung weist Vorionisierungsstifte 18 sowie Vorionisierungsleisten 20 auf, die in bekannter Weise nahe den Hauptelektroden 12, 14 angeordnet sind. Ein zwischen den Vorionisierungsstiften 18 und der Vorionisierungsleiste 20 überspringender elektrischer Funke erzeugt im Gasentladungsraum 16 in bekannter Weise Ladungsträger. Die Teile sind auf einer Grundplatte 24 montiert. Die Vorionisierungsstifte 18 werden mittels Isolierungen 22 gegen die Grundplatte 24 isoliert. Die Anordnung gemäß Fig. 1 ist als solche dem Fachmann bekannt.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge­ mäßen Vorionisierungseinrichtung aus einer Vorionisierungslei­ ste 20 und einem Bügel 26. Der Bügel 26 wird auf der Grundplat­ te 24 befestigt (siehe auch Fig. 6), beispielsweise mittels ei­ ner Schraube, die durch ein mittig im Boden des Bügels 26 ausgebildetes Loch 28' geführt ist. Durch die beim Ausführungs­ beispiel links und rechts des mittigen Loches 28' gezeigten Löcher 28 ragen die Vorionisierungsstifte 18 mit ihren Isolie­ rungen 22.

Während der Bügel 26 aus einem leicht bearbeitbaren, leitfähi­ gen Werkstoff besteht, wie z. B. Kupfer oder Messing, welches leicht gestanzt und gebogen werden kann, wird die Vorionisie­ rungsleiste 20 aus einem Material gefertigt, das weniger ein­ fach bearbeitbar sein kann. In Betracht kommt insbesondere ein Hartmetall. Auch bezüglich der Kosten für die Vorionisierungs­ leiste 20, welche für die Lebensdauer des Lasers entscheidender ist als der Bügel 26, bestehen geringere Einschränkungen, da weniger Material erforderlich ist als bei einer Anordnung, bei der Bügel und Vorionisierungsleiste aus gleichem Material be­ stehen.

Bei Verwendung eines besonders teueren Materials für die Vor­ ionisierungsleiste ist es möglich, nur deren vordere Kante 20' (Fig. 2) aus diesem Material zu fertigen, während das Hauptteil der Vorionisierungsleiste 20 aus kostengünstigerem Material be­ steht.

Als Material für den Bügel haben sich folgende Materialien als günstig erwiesen: Cu, Cu-Legierungen, insbesondere CuZn37, CuBe2, CuAl28, CuNi30Mn1Fe; sowie Al, Al-Legierungen, insbe­ sondere AlCuMg1, AlMg3; weiterhin Ni, Ni-Legierungen; sowie Edelstähle (z. B. 1,4301, 1,4571).

Als Material für die Vorionisierungsleiste haben sich außer den vorstehend für den Bügel genannten Werkstoffen folgende Materia­ lien als günstig erwiesen: Ni-Legierungen, insbesondere NiCr19Nb, CuNi30Mn, NiCu30F; Al-Chrom-Legierungen, insbesondere CrAl255; Ti, W, WCu, MoCu30, WNi, WNiFe, ZrO₂, CuCr, Ta, Nb, W/10Ti, Ni/Cr², Co/Cr², Ti/Al², Ta/Al², WC und TiC.

Die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Bügel 26 und der Vorionisierungsleiste 20 erfolgt durch Löten oder Schweißen. Über den Hügel 26 ist die Vorionisierungsleiste 20 elek­ trisch leitend mit der Grundplatte 24 verbunden, also geerdet.

Beim in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine form­ schlüssige Verbindung zwischen der Vorionisierungsleiste und dem Bügel 26 vorgesehen, welche gegebenenfalls durch eine Lö­ tung oder Schweißung ergänzt sein kann.

Fig. 6 zeigt schematisch mehrere Vorionisierungseinrichtungen, jeweils bestehend aus einem Bügel 26 und einer Vorionisierungs­ leiste 20, die in bekannter Weise nebeneinander entlang der Seiten einer Hauptelektrode 12 montiert sind.

Claims (2)

1. Vorionisierungseinrichtung für einen Gasentladungslaser mit einem Bügel (26) aus elektrisch leitfähigem Material und einer an dem Bügel befestigten Vorionisierungsleiste (20) aus elektrisch leitfähigem Material, wobei der Bügel (26) U-förmig ist und die Vorionisierungsleiste (20) die freien Enden der Schenkel des U-förmigen Bügels (26) verbindet, während der Bügel (26) in seinem Bodenbereich mit Löchern (28) zur Aufnahme von Vorionisierungsstiften (18) versehen ist, und wobei der Bügel (26) aus einem leicht zu bearbeitenden Material besteht und die Vorionisierungsleiste (20) aus einem anderen, schwerer zu bearbeitenden Material.

2. Vorionisierungseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Bügel folgende leicht zu bearbeitende Materialien vorgesehen sind: Cu, Cu-Legierungen, insbesondere CuZn37, CuBe2, CuAl28, CuNi30Mn1Fe; sowie Al, Al-Legierungen, insbesondere AlCuMg1, AlMg3; weiterhin Ni, Ni-Legierungen; sowie Edelstähle und daß für die Vorionisierungsleiste (20) folgende andere, schwer zu bearbeitende Materialien vorgesehen sind: NiCr19Nb, CuNi30Mn, NiCu30F; Al-Chrom-Legierungen; insbesondere CrAl255; Ti, W, WCu, MoCu30, WNi, WNiFe, ZrO₂, CuCr, Ta, Nb, W/10Ti, Ni/Cr², Co/Cr², Ti/Al², Ta/Al², WC und TiC.