DE3926965A1

DE3926965A1 - Gas laser with diffusion cooling - has magnetic field set up perpendicular to axis of tube

Info

Publication number: DE3926965A1
Application number: DE19893926965
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl Phys Grosse-Wilde; Tetsuo Dipl Phys Dr Kishimoto; Wolfgang Dipl Ing Krueger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1991-02-21

Abstract

A carbon dioxide laser in which heat loss is converged through diffusion from the wall of a discharge tube (2) which is provided with cooling means (18) and at whose ends annular electrodes (4,5) are arranged to produce a discharge field. A permanent magnet (20) placed around the discharge tube (2) creates a magnetic field B2 which is superposed on the gas discharger perpendicular to the axis (16) of the tube (2). USE/ADVANTAGE - Improved cooling and corresp. increase in output efficiency.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gaslaser, insbesondere Kohlendioxid-Laser, bei dem die Verlustwärme durch Diffusion an die Wand eines Entladungsrohres transportiert wird, das mit ei ner Kühleinrichtung versehen ist und an dessen Enden Elektroden zum Erzeugen eines Entladungsfeldes angeordnet sind.The invention relates to a gas laser, in particular Carbon dioxide laser, in which the heat loss due to diffusion the wall of a discharge tube is transported, which with egg ner cooling device is provided and at the ends of electrodes are arranged to generate a discharge field.

Laserlicht wird häufig in einem optischen Resonator, bestehend aus zwei Spiegeln und einem laseraktiven Medium, mit Hilfe von Lichtverstärkung durch stimulierte Emission erzeugt. Das laser aktive Medium wird aus angeregten atomaren Systemen, im Falle des CO₂-Lasers aus angeregten CO₂-Molekülen, gebildet. Die An regung erfolgt im allgemeinen durch eine elektrische Entladung. Beim Zünden dieser Entladung muß die Feldstärke des Entladungs feldes innerhalb des Entladungsrohres wesentlich höhere Werte annehmen, als zum Aufrechterhalten des Entladungsplasmas erfor derlich ist. Der Kohlendioxidlaser stellt ein molekulares Gas laser-System mit kontinuierlichem Ausgang dar, dessen Vorteil im guten Wirkungsgrad und einer hohen Ausgangsleistung liegt.Laser light is often generated in an optical resonator, consisting of two mirrors and a laser-active medium, with the aid of light amplification by stimulated emission. The laser active medium is formed from excited atomic systems, in the case of the CO ₂ laser from excited CO ₂ molecules. The excitation is generally carried out by an electrical discharge. When igniting this discharge, the field strength of the discharge field within the discharge tube must assume significantly higher values than is necessary to maintain the discharge plasma. The carbon dioxide laser is a molecular gas laser system with a continuous output, the advantage of which is good efficiency and a high output.

Beim CO₂-Laser ist das Lasergas im allgemeinen ein Gemisch aus Kohlendioxid, Stickstoff und Helium, die in einem geeigneten Mischungsverhältnis, etwa 1 : 1 : 8, stehen. Die elektrische Ent ladung erfolgt in einem Entladungsfeld, das zwischen metalli schen Ringelektroden gebildet wird, die an den Enden des Rohres angeordnet sind. Die Entladung kann mit Gleich- oder Wechsel strom sowie mit Impulsen angeregt werden.In the CO ₂ laser, the laser gas is generally a mixture of carbon dioxide, nitrogen and helium, which are in a suitable mixing ratio, approximately 1: 1: 8. The electrical discharge takes place in a discharge field which is formed between metallic ring electrodes which are arranged at the ends of the tube. The discharge can be excited with direct or alternating current as well as with pulses.

Häufig werden auch Kombinationen, insbesondere von Impulsen und Gleichstrom, verwendet, um eine leichte und sichere Zündung zu ermöglichen. Der Resonator besteht aus zwei in vorbestimmtem Abstand zueinander angeordneten Spiegeln mit sphärischem Schliff, deren Oberflächen bei der infraroten Wellenlänge re flektieren und von denen der eine vollständig reflektiert und der andere teilweise durchlässig ist. Bei CO₂-Lasern hoher Leistung können die Spiegel auch direkt als Endfenster des Rohres benutzt werden (Laser kurz und bündig, Vogel-Verlag, 4. Auflage, Seiten 49 bis 52).Combinations, in particular of pulses and direct current, are also frequently used to enable easy and safe ignition. The resonator consists of two spaced-apart mirrors with a spherical cut, the surfaces of which reflect at the infrared wavelength and one of which is fully reflected and the other is partially transparent. With high-power CO ₂ lasers, the mirrors can also be used directly as the end window of the tube (laser in a nutshell, Vogel Verlag, 4th edition, pages 49 to 52).

Die optische Laserleistung, die je Längeneinheit der Gasentla dungsstrecke bestenfalls erzielt werden kann, wird unter ande rem durch den Mechanismus bestimmt, mit dem die thermische Ver lustleistung aus dem Entladungsvolumen entfernt wird. Der Grund liegt darin, daß der Laserprozeß einer Temperatur von oberhalb etwa 150°C infolge der ebenfalls steigenden Besetzungstempera tur der Rotationszustände ineffizient wird und eine Erhöhung der elektrischen Eingangsleistung keine weitere Erhöhung der Ausgangsleistung bringt.The optical laser power, which is per unit length of the gas discharge distance can be achieved at best, among other things rem determined by the mechanism by which the thermal Ver pleasure is removed from the discharge volume. The reason is that the laser process is at a temperature above about 150 ° C due to the rising occupation temperature the rotation states becomes inefficient and an increase no further increase in the electrical input power Brings output power.

Bei den sogenannten Gastransportlasern wird die Verlustwärme durch schnellen Gasaustausch (fast axial-flow oder transverse flow) abgeführt, indem man das mit hoher Strömungsgeschwin digkeit durch den aktiven Bereich hindurchgeführte Lasergas absaugt und kaltes Gas nachströmen läßt. Solche strömungsge kühlten Laser erfordern jedoch einen verhältnismäßig hohen Aufwand für die Gasumwälzung und die Abführung der Verlustlei stung.With the so-called gas transport lasers, the heat loss through rapid gas exchange (almost axial flow or transverse flow) by using the high flow rate Laser gas passed through the active area sucks off and allows cold gas to flow in. Such flow however, cooled lasers require a relatively high one Expenses for gas circulation and the removal of the loss loss stung.

Es kann aber auch die Verlustwärme durch Diffusion an das Ent ladungsrohr abgeführt werden, das im allgemeinen mit einer Flüssigkeitskühlung versehen ist. Bei diesen Gaslasern ohne axiale Gasströmung oder mit geringer Strömungsgeschwindigkeit (no flow oder slow axial-flow) wird die Verlustleistung durch einen stationären Wärmeleitungsprozeß zur Wand transportiert. Dies führt zu einem parabelförmigen Temperaturprofil im Entla dungsquerschnitt und die Laserleistung ist bei diesem System - unabhängig vom Durchmesser des Entladungskanals - auf maximal 70 W/m begrenzt (Lasertechnik: Dr. Alfred Hüthig-Verlag, Hei delberg, Seiten 191 bis 196).But it can also dissipate the heat by diffusion to the Ent Charge tube are discharged, generally with a Liquid cooling is provided. With these gas lasers without axial gas flow or with low flow velocity (no flow or slow axial-flow) is the power loss through transported a stationary heat conduction process to the wall. This leads to a parabolic temperature profile in the discharge cross section and the laser power in this system - regardless of the diameter of the discharge channel - to a maximum 70 W / m limited (laser technology: Dr. Alfred Hüthig-Verlag, Hei delberg, pages 191 to 196).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Laserleistung solcher Gaslaser mit Diffusionskühlung zu erhöhen.The invention has for its object the laser power to increase such gas laser with diffusion cooling.

Es ist bekannt, daß eine Gasströmung in einem wandstabilisier ten Niederstromlichtbogen durch ein Quermagnetfeld erzeugt wer den kann. Unter dem Einfluß des Quermagnetfeldes durchsetzt das Gas den Lichtbogen in jxB-Richtung, d.h. in der Richtung, die senkrecht zur Bogenachse und zur Richtung des Magnetfeldes ist, und fließt entlang der Rohrwände zurück, so daß sich ein Dop pelwirbel ausbildet. Die maximale Gasgeschwindigkeit tritt im Bogenkern auf (Z. Physik 245 (1971), Seiten 295 bis 307).It is known that a gas flow in a wall stabilizer low current arc generated by a transverse magnetic field that can. This penetrates under the influence of the transverse magnetic field Gas the arc in the jxB direction, i.e. in the direction that is perpendicular to the arc axis and to the direction of the magnetic field, and flows back along the tube walls, so that a dop forms pelvic vertebrae. The maximum gas velocity occurs in the Arch core on (Z. Physik 245 (1971), pages 295 to 307).

Die erwähnte Aufgabe wird nun erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Durch das quer zur Rohrachse gerichtete Magnetfeld werden Kräfte auf die Entladung ausgeübt, die zusätzlich zur Diffusion eine Strömung und dem entsprechend eine Durchmischung des Lasergases bewirken. Durch die Dimensionierung des Entladungsstromes sowie des Magnetfel des ist es möglich, die Gaskühlung um ein Vielfaches zu verbes sern und auf diese Weise auch eine entsprechende Erhöhung der spezifischen Leistung des Lasers zu erreichen.The above-mentioned object is now achieved with the characterizing features of claim 1. By the transverse to Pipe axis directed magnetic field are forces on the discharge exercised, in addition to diffusion a flow and the effect a mixing of the laser gas accordingly. By the dimensioning of the discharge current and the magnetic field it is possible to improve gas cooling many times over and in this way a corresponding increase in to achieve the specific power of the laser.

Das Magnetfeld kann bei einem gleichstromangeregten CO₂-Laser sowohl durch einen Permanentmagneten als auch durch magnetische Wechselfelder erzeugt werden. Auch beim wechselstromangeregten CO₂-Laser kann das Diffusionsfeld durch Permanentmagnete oder magnetische Wechselfelder erzeugt werden.With a CO ₂ laser excited by direct current, the magnetic field can be generated both by a permanent magnet and by alternating magnetic fields. Even with the AC-excited CO ₂ laser, the diffusion field can be generated by permanent magnets or alternating magnetic fields.

In einer besonderen Ausführungsform des Gaslasers ist als Ma gnetfeld ein Drehfeld vorgesehen, mit dem man die Diffusions kühlung durch erhöhte Durchmischung und zusätzliche Durchwir belung entsprechend verbessert.In a special embodiment of the gas laser, Ma gnetfeld a rotating field is provided with which the diffusions cooling through increased mixing and additional mixing Lighting improved accordingly.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 ein CO₂-Laser in bekannter Ausführungsform schematisch veranschaulicht ist. In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des Gaslasers gemäß der Erfindung im Quer schnitt dargestellt. Fig. 3 zeigt einen Doppelwirbel. In Fig. 4 ist ein gleichstromangeregter Gaslaser mit einer Wechselspan nungsquelle für das Magnetfeld dargestellt. In Fig. 5 sind verschiedene am Umfang des Entladungsrohres gegeneinander ver setzte Magnetfelder, die jeweils von einem Elektromagneten er zeugt werden, veranschaulicht. Im Diagramm der Fig. 6 sind die Ströme der Elektromagneten in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen und die Fig. 7 bis 9 zeigen jeweils eine Rich tung des Magnetfeldes nach verschiedenen Zeiten. In Fig. 10 ist eine Ausführungsform mit nach Art einer Schraubenlinie am Umfang gegeneinander versetzten Magnetsegmenten dargestellt. Die Fig. 11 bis 13 zeigen jeweils die Anordnung eines der Magnetsegmente im Schnitt.To further explain the invention, reference is made to the drawing, in which FIG. 1 a CO ₂ laser in a known embodiment is schematically illustrated. In Fig. 2 an embodiment of the gas laser according to the invention is shown in cross section. Fig. 3 shows a double vortex. In Fig. 4, a DC-excited gas laser with an alternating voltage source for the magnetic field is shown. In Fig. 5 different on the circumference of the discharge tube against each other ver set magnetic fields, each of which is generated by an electromagnet, it is illustrated. In the diagram of Fig. 6, the currents of the electromagnets as a function of time is plotted, and FIGS. 7 to 9 each show a rich processing of the magnetic field at various times. FIG. 10 shows an embodiment with magnetic segments offset against one another on the circumference in the manner of a helical line. Figs. 11 to 13 each show the arrangement of one of the magnet segments in section.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht ein Kohlendioxid- Laser im wesentlichen aus einem Entladungsrohr 2, das an seinen Enden mit ringförmigen Elektroden 4 und 5 versehen ist, die über Elektrodenanschlüsse 8 bzw. 9 an ein Netzgerät 10 ange schlossen sind. Dieses Netzgerät 10 liefert eine geregelte Gleichspannung für das in Richtung der strichpunktiert ange deuteten Rohrachse 16 verlaufende elektrische Anregungsfeld E. Der Gasdurchtritt für das aus Kohlendioxid CO₂ und zwei Puf fergasen, beispielsweise Stickstoff N₂ und Helium He, beste hende Lasergas ist in der Figur zur Vereinfachung nicht dar gestellt. Der Gasdruck wird durch eine in der Figur ebenfalls nicht dargestellte Pumpe geregelt, die an einem Rohrende die Gase absaugt. Das Mischungsverhältnis der Gase kann im allge meinen durch Regulierventile eingestellt werden. Die elektri sche Entladung durch das elektrische Anregungsfeld E findet im Innern des Entladungsrohres 2 zwischen den Ringelektroden 4 und 5 statt. Die Anregungsspannung wird vom Netzgerät 10 geliefert, das wegen der fallenden Charakteristik der Gasentladung strom geregelt ist. Dem Entladungsrohr 2 ist an einem Ende ein Spie gel 14 mit 100% Reflexion und am anderen Ende ein halbdurch lässiger Spiegel 15 zugeordnet, der den Laserstrahl 16 mit einer Wellenlänge von 10,6 µm durchläßt. Die beiden in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordneten und bei der in fraroten Wellenlänge reflektierenden Spiegel 14 und 15 bilden einen Resonator für den Laserstrahl 16.In the embodiment according to FIG. 1, a carbon dioxide laser consists essentially of a discharge tube 2 , which is provided at its ends with annular electrodes 4 and 5 , which are connected to a power supply 10 via electrode connections 8 and 9, respectively. This power supply unit 10 supplies a regulated DC voltage for the running in the direction of the dot-dash lines the tube axis 16 electrical excitation field E. The gas passage for the carbon dioxide CO ₂ and two Puf fergasen such as nitrogen N ₂ and helium He, best immediate laser gas is in the figure not presented for simplification. The gas pressure is regulated by a pump, also not shown in the figure, which sucks the gases off at one end of the pipe. The mixing ratio of the gases can generally be adjusted by regulating valves. The electrical cal discharge through the electrical excitation field E takes place inside the discharge tube 2 between the ring electrodes 4 and 5 . The excitation voltage is supplied by the power supply unit 10 , which is current-controlled due to the falling characteristic of the gas discharge. The discharge tube 2 is at one end a mirror 14 with 100% reflection and at the other end a semi-permeable mirror 15 is assigned, which passes the laser beam 16 with a wavelength of 10.6 microns. The two arranged at a predetermined distance from one another and at the mirrors 14 and 15 reflecting in infrared wavelength form a resonator for the laser beam 16 .

In dieser Ausführungsform ist eine Gleichspannung als Anre gungsspannung vorgesehen. Der CO₂-Laser kann jedoch auch mit Wechselstrom angeregt werden. Ferner ist eine Kombination dieser Anregungsspannungen, insbesondere von Impulsen und Gleichstrom, möglich, um eine leichte und sichere Zündung zu ermöglichen.In this embodiment, a DC voltage is provided as the excitation voltage. However, the CO ₂ laser can also be excited with alternating current. A combination of these excitation voltages, in particular of pulses and direct current, is also possible in order to enable easy and safe ignition.

Das Entladungsrohr 2 ist im allgemeinen mit einer Flüssigkeits kühlung versehen, die lediglich als Kühlrohr 18 angedeutet ist und deren Zu- und Abführung der Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser, durch nicht näher bezeichnete Pfeile angedeutet ist.The discharge tube 2 is generally provided with a liquid cooling, which is only indicated as a cooling tube 18 and the supply and discharge of the cooling liquid, in particular water, is indicated by arrows, not specified.

In der Ausführungsform eines Gaslasers gemäß der Erfindung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, wird das Entladungsrohr 2 von einem Magnetfeld B₂ durchsetzt, das im wesentlichen quer zur Rohrachse 16 gerichtet ist. Dieses Magnetfeld B₂ wird von einem Permanentmagneten 20 erzeugt, der in einem Magnetkreis angeord net ist, dessen magnetischer Rückschluß mit 21 bezeichnet ist und dessen Polschuhe 22 und 23 das Laserrohr 2 teilweise umge ben. Die Wechselwirkung des Entladungsstromes mit dem Magnet feld B₂ bewirkt eine Verlagerung des Schwerpunktes der Entla dung zum Rand des Entladungsrohres 2 in Richtung der Lorentz kraft. In diesem Bereich findet dann eine intensivere Kühlung statt. In the embodiment of a gas laser according to the invention, as shown in FIG. 2, the discharge tube 2 passed through by a magnetic field B ₂ that is directed substantially transverse to the pipe axis 16. This magnetic field B ₂ is generated by a permanent magnet 20 which is net in a magnetic circuit, the magnetic yoke is designated by 21 and the pole pieces 22 and 23 of the laser tube 2 partially ben. The interaction of the discharge current with the magnetic field B ₂ causes a shift in the center of gravity of the discharge to the edge of the discharge tube 2 in the direction of the Lorentz force. More intensive cooling then takes place in this area.

Bei vorbestimmter Größe des Magnetfeldes B₂ und der Stromstärke überlagert sich zu der Strömung des Lasergases in Richtung der Achse 16 des Entladungsrohres 2 noch ein Doppelwirbel mit der Strömung S des Lasergases, der ebenfalls eine Verbesserung der Kühlung und damit eine Erhöhung der Ausgangsleistung des Lasers bewirkt.With a predetermined size of the magnetic field B ₂ and the current strength, a double vortex with the flow S of the laser gas is superimposed on the flow of the laser gas in the direction of the axis 16 of the discharge tube 2 , which also causes an improvement in the cooling and thus an increase in the output power of the laser .

In der praktischen Ausführungsform der Diffusionskühlung können anstelle des Permanentmagneten 20 gemäß Fig. 2 mit seinem Ei senkreis 21 vorzugsweise mehrere Teilmagnetkreise vorgesehen sein, die mit ihren Polschuhen 22 und 23 jeweils um einen vor bestimmten Winkel am Umfang des Entladungsrohres 2 gegenein ander versetzt sind. Hierdurch läßt sich erreichen, daß - ge mittelt über die Länge der Entladung - im Querschnitt des Ent ladungsrohres 2 eine gleichmäßige Anregung des Lasergases stattfindet.In the practical embodiment of the diffusion cooling, instead of the permanent magnet 20 according to FIG. 2 with its egg lowering circle 21, preferably a plurality of partial magnetic circuits can be provided, which are offset with their pole pieces 22 and 23 by a certain angle on the circumference of the discharge tube 2 against each other. In this way it can be achieved that - averaged over the length of the discharge - in the cross section of the discharge tube 2 there is a uniform excitation of the laser gas.

In der Ausführungsform einer Anordnung zur Diffusionskühlung eines Gaslasers gemäß Fig. 4 kann zur Erzeugung des Magnet feldes B₂ auch ein Elektromagnet 30 vorgesehen sein, dessen Spule den Eisenkreis 21 mit einer vorbestimmten Anzahl von Windungen umschließt. In dieser Ausführungsform wird der Eisen kreis 21 mit seinen Polschuhen 22 und 23 zur Begrenzung der Wirbelstromverluste vorzugsweise aus Blechen zusammengesetzt sein.In the embodiment of an arrangement for diffusion cooling of a gas laser according to FIG. 4, an electromagnet 30 can also be provided to generate the magnetic field B ₂ , the coil of which surrounds the iron circuit 21 with a predetermined number of turns. In this embodiment, the iron circle 21 with its pole pieces 22 and 23 to limit the eddy current losses is preferably composed of sheets.

Auch in dieser Ausführungsform kann die Richtung des Magnet feldes B₂ stufenweise dadurch gedreht werden, daß der Elektro magnet 30 in Segmente aufgeteilt wird, die am Umfang des Ent ladungsrohres 2 jeweils gegeneinander gedreht sind.In this embodiment, the direction of the magnetic field B _{2 can be} gradually rotated by the fact that the electric magnet 30 is divided into segments that are rotated against each other on the circumference of the discharge tube 2 Ent.

Die Verwendung von magnetischen Wechselfeldern gemäß Fig. 4 ist vorteilhaft, weil durch die wechselnde Richtung des Magnet feldes B₂ die Auslenkung der Entladungssäule abwechselnd in entgegengesetzter Richtung erfolgt. Hierdurch wird eine größere Oberfläche zur Kühlung des Lasergases benutzt als im Falle eines statischen Magnetfeldes. Im zeitlichen Mittel ist die Anregung des Lasergases nahezu gleichmäßig über dem Querschnitt des Entladungsrohres 2 verteilt.The use of alternating magnetic fields according to FIG. 4 is advantageous because the deflection of the discharge column takes place alternately in the opposite direction due to the changing direction of the magnetic field B ₂ . As a result, a larger surface is used to cool the laser gas than in the case of a static magnetic field. On average, the excitation of the laser gas is distributed almost uniformly over the cross section of the discharge tube 2 .

In einer besonderen Ausführungsform der Diffusionskühlung eines Gaslasers gemäß Fig. 5 kann ein Elektromagnet für das Magnet feld mit dem Aufbau des Ständers eines Asynchronmotors vorge sehen sein, bei dem dieser Ständer in Längsrichtung des Entla dungsrohres 2 die gesamte Entladungsstrecke überdeckt. Im Quer schnitt des Entladungsrohres 2 gemäß Fig. 5 sind diese Elek tromagneten als Spulen 31 bis 33 angedeutet, deren Stromrich tung in der Figur durch ein Kreuz bzw. einen Punkt veranschau licht ist. Diese Spulen 31 bis 33 erzeugen Magnetfelder B₃₁ bis B₃₃, die in der Figur jeweils durch einen Richtungspfeil ange deutet sind.In a special embodiment of the diffusion cooling of a gas laser according to FIG. 5, an electromagnet for the magnetic field can be seen with the structure of the stator of an asynchronous motor, in which this stator covers the entire discharge path in the longitudinal direction of the discharge tube 2 . In the cross section of the discharge tube 2 according to FIG. 5, these electromagnets are indicated as coils 31 to 33 , the direction of which is illustrated in the figure by a cross or a point. These coils 31 to 33 generate magnetic fields B ₃₁ to B ₃₃ , which are indicated in the figure by an arrow.

Werden die Ströme I₃₁ bis I₃₃ der Spulen 31 bis 33 gemäß dem Diagramm der Fig. 6, in dem diese Ströme in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen sind, in der Art einer Drehstromwicklung gesteuert, so bildet sich in der Gasfüllung des Entladungsroh res 2 als Magnetfeld ein Drehfeld aus. Durch diese Erregung der Wicklungen mit Drehstrom wird die Gasentladung im Rohr in Rotation versetzt. Hierdurch wird der Wärmeübergang zwischen der Gasfüllung und der Wand des Entladungsrohres 2 wesentlich verbessert. In dieser Ausführungsform des Gaslasers wird prak tisch der Läufer eines Drehstrommotors durch das feststehende Entladungsrohr 2 mit seinem Kühlmantel ersetzt.If the currents I ₃₁ to I _{33 of} the coils 31 to 33 according to the diagram in FIG. 6, in which these currents are plotted as a function of the time t, are controlled in the manner of a three-phase winding, res is formed in the gas filling of the discharge tube 2 as a magnetic field. This excitation of the windings with three-phase current causes the gas discharge in the tube to rotate. As a result, the heat transfer between the gas filling and the wall of the discharge tube 2 is significantly improved. In this embodiment of the gas laser, the rotor of a three-phase motor is practically replaced by the fixed discharge tube 2 with its cooling jacket.

Fig. 7 zeigt den bekannten Verlauf des Magnetfeldes B₂, dessen resultierende Achse in der Figur als nicht näher bezeichneter, strichpunktierter Richtungspfeil angedeutet ist, als Drehfeld im Entladungsrohr 2 zur Zeit ωt = ωt₁. Zur Zeit Fig. 7 shows the known course of the magnetic field B ₂ , the resulting axis is indicated in the figure as an unspecified, dash-dotted direction arrow, as a rotating field in the discharge tube 2 at the time ωt = ωt₁. For now

hat das Diffusionsfeld B₂ den Verlauf gemäß Fig. 8, in welcher die resultierende Achse des Magnetfeldes B₂ um den Winkelthe diffusion field B₂ has the profile shown in FIG. 8, in which the resultant axis of the magnetic field B₂ by the angle

gedreht ist. Gemäß Fig. 9 hat sich zur Zeitis rotated. According to Fig. 9 has currently

das resultierende Feld um den Winkelthe resulting field by the angle

gedreht. Mit diesem Verlauf dreht sich die resultierende Achse des Magnetfeldes B₂ und entsprechend auch die durch Diffusion übertragene Wärmeströmung zur Wand des Entladungsrohres 2 (Müller, Elektrische Maschinen, VEB-Verlag Technik, Berlin 1974, Seiten 362 bis 372).turned. With this course, the resulting axis of the magnetic field B ₂ and correspondingly also the heat flow transmitted by diffusion to the wall of the discharge tube 2 rotates (Müller, Electrical Machines, VEB-Verlag Technik, Berlin 1974, pages 362 to 372).

Fig. 10 zeigt einen Teil des Entladungsrohres 2, das mit neun Magnetsegmenten 41 bis 49 versehen ist. Diese Magnetsegmente sind jeweils gegeneinander um einen vorbestimmten Winkel, bei spielsweise 30°, versetzt, so daß das quer zur Rohrachse ver laufende Magnetfeld B₂ auch um den gleichen Winkel verdreht ist. Die Fig. 11 bis 13 zeigen jeweils eines der Magnetseg mente 41, 44 und 48 als Seitenansicht; die Fig. 11 zeigt das Segment 41, die Fig. 12 das Segment 44 und die Fig. 13 das Segment 48. Diese Seitenansichten lassen erkennen, daß das Seg ment 44 um 3×30°, d.h. α=90°, gegenüber dem Magnetsegment 41 gedreht ist und daß das Segment 48 um 7×30°, d.h. α=210°, gegenüber dem Segment 41 gedreht ist. Durch diese Anord nungen liegen die Mittelpunkte der Polschuhe auf einer Schrau benlinie um die Achse 16 des Entladungsrohres 2. Die durch das Magnetfeld B₂ verbesserte Diffusionskühlung verteilt sich durch diese Anordnung über die Achse 16 des Entladungsrohres 2 ge mittelt gleichmäßig auf den Umfang des Entladungsrohres 2. Fig. 10 shows a part of the discharge tube 2, which is provided with nine magnet segments 41 to 49. These magnetic segments are each offset from one another by a predetermined angle, for example 30 °, so that the magnetic field B ₂ running transversely to the tube axis is also rotated by the same angle. Figs. 11 to 13 respectively show elements 41, 44 and 48 as a side view of one of Magnetseg; FIG. 11 shows the segment 41 , FIG. 12 the segment 44 and FIG. 13 the segment 48 . These side views show that the segment 44 is rotated 3 × 30 °, ie α = 90 °, relative to the magnetic segment 41 and that the segment 48 is rotated 7 × 30 °, ie α = 210 °, relative to the segment 41 is. Through these arrangements, the centers of the pole pieces lie on a screw benlinie about the axis 16 of the discharge tube 2 . The improved by the magnetic field B ₂ diffusion cooling is distributed by this arrangement over the axis 16 of the discharge tube 2 ge averaged evenly on the circumference of the discharge tube 2 .

Die Frequenz des Wechsel- bzw. Drehstromes kann bis zu einer Höchstgrenze frei gewählt werden, die dadurch gegeben ist, daß das Plasma aufgrund seiner Trägheitskräfte dem magnetischen Wechselfeld nicht mehr folgen kann und somit keine Verbesserung der Kühlung mehr erfolgt. Diese Grenzfrequenz ist im wesentli chen abhängig von der Stromdichte, der Stärke des Magnetfel des, dem Durchmesser des Entladungsrohres 2 und dem Druck der Gasmischung. Der optimale Frequenzbereich kann durch Versuche in einfacher Weise ermittelt werden. Vorzugsweise kann die Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz benutzt werden, so daß die er wähnten Größen an diese Frequenz anzupassen sind.The frequency of the alternating or three-phase current can be freely selected up to a maximum limit, which is given by the fact that the plasma can no longer follow the alternating magnetic field due to its inertial forces and thus there is no improvement in cooling. This cut-off frequency is essentially dependent on the current density, the strength of the magnetic field, the diameter of the discharge tube 2 and the pressure of the gas mixture. The optimal frequency range can be determined in a simple manner by tests. The mains frequency of 50 or 60 Hz can preferably be used, so that the variables mentioned are to be adapted to this frequency.

Claims

1. Gas laser, in particular carbon dioxide laser, in which the heat is transported by diffusion to the wall of a discharge tube, which is provided with a cooling device and at the ends of which electrodes are arranged for generating a discharge field, characterized in that the one used for excitation Gas discharge is an at least approximately perpendicular to the tube axis ( 16 ) directed magnetic field B _{2 is} superimposed ( Fig. 2).

2. Gas laser according to claim 1, characterized in that a permanent magnet ( 20 ) is provided for the magnetic field B ₂ .

3. Gas laser according to claim 1, characterized in that an electromagnet ( 30 ) is provided for the magnetic field B ₂ .

4. Gas laser according to one of claims 1 to 3, characterized is characterized by a segmented iron closure of the Magnets in which the individual segments in the form of a screw line are arranged offset around the pipe axis.

5. Gas laser according to claim 4, characterized through electromagnets with the construction of the stand of an Asyn chron motor.

6. Gas laser according to claim 1 with an alternating electric field to excite the gas discharge and a static field as a magnetic field B ₂ .