DE3932884A1

DE3932884A1 - Gasionenlaser

Info

Publication number: DE3932884A1
Application number: DE19893932884
Authority: DE
Inventors: Mos Bruno Dipl Ing Becker-De; Wolfgang Prof Dr Seelig; Klaus Dipl Ing Schaefer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: NWL LASER-TECHNOLOGIE GMBH, 90542 ECKENTAL, DE
Priority date: 1989-10-02
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1991-04-11
Anticipated expiration: 2009-10-03
Also published as: DE3932884C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasionenlaser nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 oder 2. Derartige Gas ionenlaser sind aus der US-PS 46 46 313 bekannt. Diese Pa tentschrift enthält auch den Hinweis, daß die Umwegleitung länger sein und einen erheblichen größeren Querschnitt besitzen soll als der Entladungskanal. Als Dimensionierungsregel für die Umwegleitung ist dort angegeben: qr_l³/l_l<10^-3i×r mit q=Zahl der Umwegleitungen, l_l=Länge der einzelnen Umweg leitung, i=Entladungsstromdichte, r=Radius des Entla dungskanals, r_l=Radius der Umwegleitung, alle Längenanga ben in Zentimetern. Diese Bemessungsregel führt zu relativ großen Durchmessern der Umwegleitung, die zu relativ aufwen digen und teuren Lasern führen. Außerdem müssen in der Regel bei derartigen Lasern Maßnahmen gegen das Durchzünden der Entladung durch die Umwegleitung getroffen werden, beispiels weise durch eine Vorionisation des Entladungskanals. Die dort beschriebene Dimensionierungsregel gilt nur für Entla dungsrohrradien unter 0,4 mm. Für größere Radien macht die Entgegenhaltung keine Aussage.

In der US-PS 46 98 818 ist ein Laser beschrieben, dessen La serrohr aus Kühlscheiben und Keramikröhren zusammengesetzt ist. Die Gasrückführung (der Bypass) besteht dort aus vielen Blendenöffnungen in jeder der Kühlscheiben, wobei deren Durchmesser kleiner ist als der Entladungskanaldurchmesser. Dieser Aufbau ergibt zwar einen relativ großen Massenleitwert der Gasrückführung, benötigt aber axiale Magnetfelder zur Plasmastabilisierung. Dies bedeutet zusätzlichen Aufwand.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht bei einem Gasionenlaser nach dem Oberbegriff in einer Senkung des Aufwandes und Verkleinerung des Lasers bei gleich zeitiger Gewährleistung gegen ein Durchzünden durch die Gas rückführung ohne zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. selektive Vorionisierung. Diese Aufgabe wird gemäß den Patentansprüchen 1 oder 2 für verschiedene Bereiche des Entladungsrohrradius gelöst.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Optimierung der Gas rückführung bei Edelgasionenlasern. Lebensdauer und Betriebs stabilität dieser Laser können dadurch wesentlich verbessert werden. Die Abhängigkeit des erforderlichen Leitwertes der Gasrückführung vom Produkt aus Entladungsstrom und Entladungs radius zeigt einen Anstieg mit diesen Größen. Der Leitwert des Rückführungsrohres (bypass) steigt mit der dritten bis vierten Potenz seines Radius an. Aus dieser Erkenntnis ergibt sich, daß die Bedingungen a) und b) des Patentanspruchs 1 es ermöglichen, jedem Entladungsrohr (bestimmt durch Radius und Länge) entsprechende Umwegleitungen zuzuordnen, die bei ge ringstem apparativem Aufwand ein einwandfreies Funktionieren des Lasers bei hoher Energieausbeute gewährleistet.

Die Dimensionierung nach der vorliegenden Erfindung geht vom Massenleitwert aus. Sie gilt weitgehend unabhängig vom Ent ladungsrohrdurchmesser und vom Entladungsstrom. Die erfin dungsgemäß erhaltenen Grenzwerte unterscheiden sich von dem Stand der Technik, insbesondere von den der US-PS 46 46 313 entnehmbaren Grenzen und geben die physikalischen Grenzbe dingungen genauer und für einen wesentlich größeren Lei stungsbereich von Lasern wieder. Der Massenleitwert berücksichtigt belie bige Leitungsführungen und Formen der Bypass-Leitung. Er läßt sich experimentell bestimmen oder berechnen.

In der vorliegenden Erfindung wird die spezifische Druckdif ferenz Δp/p zwischen Kathode und Anode durch die Dimensionie rung der Umwegleitung unter einem Maximalwert gehalten. Die Druckdifferent Δp/p kann empirisch durch Sonden in einem Test laser ermittelt werden. Diese Methode ist jedoch insbesondere bei sehr kleinen Entladungskanaldurchmesserwerten schwierig zu realisieren und weniger genau als eine Berechnung des Δp.

Aus einem theoretischen Modell für den Gaspumpeffekt in einem stationären Ionen-Laser-Plasma ergibt sich eine Formel für die sich einstellende Druckdifferenz, die gerade bei kleinem Lasergasvolumen genauere Werte liefert als eine experimen telle Bestimmung:

mit
Δp = p_A - p_k / [Pa] Druckdifferenz zwischen Anode und Kathode
e = 1,6 · 10^-19 As Elementarladung,
E_z / [V/m] Längsfeldstärke in Achsrichtung,
n_n / [m^-3] Neutralgasdichte in der Entladung,
_e / [m^-3] über den Rohrquerschnitt gemittelte Elektronendichte,
l / [m] Entladungsrohrlänge,
r / [m] Entladungsrohrradius,
k = 1,38 · 10^-23 J/K Boltzmannkonstante,
T_e / [K] Elektronentemperatur,
T_n / [K] Neutralgastemperatur,
L / [m · s] Leitwert der Rückstromleitung,
m_n [kg] = Masse des Gasatoms, bei Argon 6,64×10^-26 kg,
m_p [kg] = Masse des Gasions, bei Argon 6,634×10^-26 kg.

Optimale Lichtverstärkung wird durch Homogenität des Plasmas in Richtung der Entladungsachse erreicht. Dieses führt zur der Forderung:

Δp/ < 0,1.

Der erforderliche Leitwert der Gasrückführung ergibt für

Δp/ = 0,1 zu:

L / [m · s] = erforderlicher Leitwert der Umwegleitung,
T_e / [V] = Elektronentemperatur,
/ [mbar] = mittlerer Druck der Entladung,
alle anderen Größen wie bei Δp.

Die Berechnung des Leitwertes erfolgt hier im physikalischen Maß-System. Eine Umrechnung auf den Leitwert (LpV) in der Vakuumtechnik häufig verwendeten technischen Maß-Systems kann nach der Formel erfolgen:

LpV [m³/S] = L × k × T/m = L × R × T/M_mol
m [kg] = Teilchenmasse; M_mol [kg/mol] = Molmasse,
R = 8,314 [J/(mol × K)] allgem. Gaskonstante,
k = 1,38 × 10^-23 [J/K] Boltzmannkonstante,
T [K] = Gastemperatur.

Der Leitwert eines Rohres läßt sich experimentell bestimmen oder nach den folgenden Unterlagen berechnen:
Bei den in Argonlasern üblichen Fülldrücken von 0,01 mbar bis 2 mbar und sehr verschiedenen Umwegleitungen ist die Art der Rückströmung von der Geometrie der Leitung abhängig. Als cha rakteristische Größe gilt hierbei die Knudsenzahl (K).

K = λ/d
d = Rohrdurchmesser
λ = mittlere freie Weglänge der Gasteilchen.

Für Raumtemperaturen kann die Einteilung über p×d erfolgen.

Tabelle 1

Werden mehrere Leitungen verwendet, berechnet sich der Ge samtleitwert der Gasrückführung zu:

In den Strömungsbereichen der Tabelle 1 kommen bei Edelgas- Ionenlasern die folgenden Formeln zur Anwendung:

a) Leitwert eines Rohres
Molekularströmungsbereich (p × r < 10^-2 mbar × cm): Knudsenbereich (10^-2 < p × r < 0,3 mbar × cm): Hagen-Poiseuille-Bereich (viskose Strömung, p · r < 0,3 mbar · cm):L = 4,723 · 10^-8 · r⁴ · · M/(l · η · T)L_Ar (T = 20°C) = 2,891 × 10^-5 × × r⁴/lL_r / [m · s] Massenleitwert eines Rohres; L_Ar = L_r für Argon
L / [m · s] Massenleitwert
r / [cm] Rohrradius
l / [cm] Rohrlänge
/ [mbar] gemittelter Druck
η / [Poise] dynamische Viskosität [1 Poise = 0,1 Pas = 0,1 kg/(m × s)]
M / [g/mol] Molmasse; M_Ar = 39,95 g/mol
T / [K] Gastemperatur
A / [cm²] Querschnittsfläche
U / [cm] Umfang der Innenwand des Rohres
b) Leitwert einer Blende
Molekularströmungsbereich (p × r < 10^-2 mbar · cm): Hagen-Poiseuillie-Bereich (p · r < 0,3 mbar · cm): L_Ar / [m · s] Leitwert der Blende für Argongas
r / [cm] Blendenradius
p_K / [mbar] Druck im Kathodenraum
p_A / [mbar] Druck im Anodenraum
Δp / [mbar] Druckdifferenz
T / [K] Gastemperatur

Für Umwegleitungen im allgemeinen und insbesonderen bei Anwen dung der Dimensionierungsregeln dieser Erfindung ist ein Auf bau gemäß Anspruch 7 besonders vorteilhaft. Der vorgeschlage nen Ausgestaltung der Umwegleitung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß relativ zum Entladungskanal sehr lange Umwegleitun gen mit großem Querschnitt günstigere Ergebnisse hinsicht lich Ausgangsleistung und Sicherheit gegen Durchzünden erge gen, als viele parallele Umwegleitungen mit 1≈1_Entladung und r_ur_Entladung.

Die Umwegleitung ist vorteilhaft in das Laserrohr integriert und setzt sich aus mehreren achsparallelen Längsbohrungen, welche nicht durchgegen, zusammen, wobei die einzelnen Boh rungen durch Ausnehmungen im Laserrohr miteinander zu einer fortlaufenden Leitung verbunden sind.

Diese Ausführungen ermöglicht das Anbringen von Bohrungen an beliebige, für den jeweiligen Einzelfall berechneter Stelle in Längsrichtung des Laserrohrs. Die Bohrung kann von außen durch das Laserrohr geführt werden, bis sie zwei ausgewählte Längsbohrungen verbindet. So läßt sich die Länge der Umweg leitung unabhängig von der Länge des Laserrohres beliebig wählen und nachträglich einstellen. Die von außen zugäng lichen Bohrlöcher können anschließend verlötet werden, bei Ver wendung von Keramik als Laserrohrmaterial beispielsweise mittels Glaslot.

Insbesondere bei kleinem Durchmesser des Laserrohres ist es vorteilhaft, wenn die Ausnehmungen bogenförmig und konzen risch zum Entladungskanal gestaltet sind. Dies läßt sich besonders vorteilhaft realisieren, indem das Laserrohr aus zumindest drei Teilen mit in axialer Richtung aneinander an grenzenden Stirnflächen zusammengesetzt ist und indem in zu mindest einer der sich berührenden Stirnflächen die Ausneh mungen angebracht sind.

Insbesondere wenn eine oder zwei Umwegleitungen in einer Ebe ne im Laserrohr angebracht werden sollen, ist es vorteilhaft, daß das Laserrohr aus zwei Rohrteilen zusammengesetzt ist, wobei die Berührungsfläche beider Rohrteile parallel zum Ent ladungskanal liegt und den Entladungskanal und zumindest einen Teil der Umwegleitungen schneidet. Dabei können die Umwegleitungen voll in einen Rohrteil eingeformt sein, wobei der zweite Rohrteil für die Umwegleitungen nur als Deckel dient, oder in beide Rohrteile einander ergänzende Vertiefun gen eingebracht sein, welche gemeinsam die Umwegleitung bil den. Die Rohrteile können aus Keramik, insbesondere BeO-Kera mik bestehen. Vorteilhaft, ungiftig und für die Wärmeablei tung gut geeignet, sind Rohrteile aus oxidiertem Aluminium. Die Rohrteile können aus beliebigem Metall bestehen, sofern sie zumindest im Bereich des Entladungskanals und der Einmün dungen in die Elektrodenräume gegen das Plasma elektrisch isoliert sind. Das Laserrohr ist dabei vorteilhaft aus mehr als zwei Rohrteilen zusammengesetzt, von denen zumindest zwei stirnseitig aneinandergefügt und im Bereich der Stirnseiten gegeneinander elektrisch isoliert sind. Insbesondere bei der parallel zum Entladungskanal verlaufenden Aufteilung des La serrohres ist es vorteilhaft, wenn die Umwegleitung einen rechteckförmigen Querschnitt besitzt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Umwegleitung. Ein Vieleck querschnitt oder zwei aufeinander passende Halbkreisquerschnitte für die Umwegleitungen sind ebenfalls gut geeignet.

Hierbei gelten die Dimensionierungsrichtlinien in guter Nähe rung, wenn man als Radius der Umwegleitung den Radius des in das Vieleck eingeschriebenen Kreises einsetzt. Ein eingeschrie bener Kreis ist ein Kreis, der alle Seiten des Vielecks be rührt. Die Umwegleitung kann auch aus Teilen mit unterschied lichen Querschnittsformen zusammengesetzt sein. In diesem Fall können die erfindungsgemäßen Berechnungsmethoden angewendet werden, wobei es zweckmäßig sein könnte, den Leitwert für die verschiedenen Teile gesondert zu berechnen und über die Formel für die Serienschaltung zu verbinden.

Vorteilhaft kann eine Ausgestaltung sein, die ein Laserrohr umfaßt, welches den Entladungskanal und zumindest teilweise eine Umwegleitung enthält und bei der die Umwegleitung aus Längsbohrungen und an diese angrenzenden Rohrstücken zusam mengesetzt ist. Dabei empfiehlt es sich, die Längsbohrungen im Bereich der Stirnseiten des Laserrohres mit einem größeren Durchmesser zu versehen, in den die Rohrstücke gerade hinein passen, so daß diese an dem dadurch gebildeten Durchmesser sprung anliegen. Die Rohrstücke sind vorteilhaft als gekrümm te Verbindungsstücke zwischen zwei Längsbohrungen mit geraden Enden ausgebildet.

Die Erfindung wird nun anhand von elf Figuren näher erläutert. Sie ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Beispiele be schränkt.

Die Fig. 1 bis 3 stellen eine erste,

die Fig. 4 bis 6 eine zweite,

die Fig. 7 und 8 eine dritte und

die Fig. 9 bis 11 eine vierte Ausführungsform eines erfindungs gemäßen Lasers dar.

Ein Laserrohr 1 enthält einen Entladungskanal 2 und Längsboh rungen 3 und 6, die gemäß den Fig. 1 bis 3 durch Querbohrun gen 4 zu einer Umwegleitung 5 der Gasrückführung verbunden sind. Dabei erstrecken sich die Längsbohrungen 3 von einer Stirnwand des Laserrohres 1 ausgehend bis in die Nähe der gegenüberliegenden Stirnseite des Laserrohres 1. Die Längs bohrung 6 erreicht keine der Stirnseiten des Laserrohres 1. Um diese Bohrungen anbringen zu können, ist das Laserrohr 1 in Rohrstücke 7 und 8 aufgeteilt, die in Längsrichtung des Entladungskanales 2 aneinander angrenzen. Diese Aufteilung in Rohrstück 7, 8 ermöglicht auch eine höhere Präzision bei der Herstellung der Längsbohrungen 3, 6, da in kürzeren Boh rungen die Gefahr eines Verlaufens des Bohrers geringer ist.

Die Querbohrungen 4 sind als durchgehende Bohrungen ausge führt. Die Öffnungen der Bohrungen 4 im äußeren Umfang des La serrohres 1 sind vorzugsweise mittels eines Lotes 9 mit Stop fen vakuumdicht verschlossen. Bei Verwendung von Keramik als Material für das Laserrohr 1 eignet sich als Lot 9 ein Glaslot.

Gemäß den Fig. 4 bis 6 ist ein Laserrohr 1 in seiner Längsrich rung aus zwei Endstücken 10, 11 und einem Mittelstück 12 zu sammengesetzt. Je eine Ausnehmung 13 ist im Endstück 10 und 11 untergebracht. Die Ausnehmungen können auch ganz oder teil weise im Mittelstück 12 untergebracht werden. Vorteil der Un terbringung im Endstück ist, daß beide Endstücke 10, 11 iden tisch sein können und beim Zusammenbau z. B. bei 3 in Umfang richtung gleichmäßig verteilten Längsbohrungen nur um 120° gedreht werden müssen. Die Ausnehmungen verbinden jeweils zwei Längsbohrungen 3 bzw. 6 miteinander, so daß eine Umwegleitung von einer Stirnseite des Laserrohres zur gegenüberliegenden Stirnseite des Laserrohres geführt ist. Die Ausnehmungen 13 ist dabei bogenförmig um den Entladungskanal 2 herumgeführt. Die Ausnehmungen 13 im Endstück 10 bzw. 11 läßt sich besonders leicht herstellen, da das Endstück 10 klein und handlich ist und ein für die Bearbeitung günstiges Verhältnis der Ausdeh nung in axialer Richtung zum Durchmesser besitzt. Die Ausneh mung 13 im Mittelstück 12 bietet dagegen den Vorteil, daß eine präzise Lage zu den Längsbohrungen 3, 6 einfach her stellbar ist. Diese Ausführung ist besonders für Laserrohre mit kleinem Durchmesser zu empfehlen.

Die Durchmesser der Umwegleitung 5 sind erfindungsgemäß deut lich größer als der Durchmesser des Entladungskanals 2 und ge nügen den Bedingungen der Patentansprüche. Die Bohrungen 4 ge mäß den Fig. 1 bis 3 lassen sich in Längsrichtung des Laserroh res an beliebiger Stellen anbringen, wodurch eine exakte Abstim mung des Leitwertes der Gasrückführung auf einen gewünschten Wert möglich ist. Bei einer Ausführungsform gemäß den Fig. 4 bis 6 kann die Länge der Umwegleitung durch die Länge der Endstücke variiert werden.

Die Rohrstücke 7, 8 bzw. die Endstücke 10, 11 und das Mittel stück 12 sind miteinander vakuumdicht verbunden, beispielsweise verlötet.

Ist eine Umwegrohrlänge von mehr als der dreifachen Entladungs rohrlänge erforderlich, so können fünf oder sieben usw. Längs bohrungen im Laserrohr 1 angebracht werden, die durch Querboh rungen, wie oben beschrieben, miteinander verbunden werden.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Ausführungsform, in der der Ent ladungskanal 2 und zwei Umwegleitungen 5 in ein Rohrteil 14 eines Laserrohres 1 eingeformt sind, wobei das Rohrteil 14 durch einen Schnitt parallel zum Entladungskanal 2 gebildet ist. Dieses Rohrteil 14 wird durch ein zweites Rohrteil 15 zu einem achssymmetrischen Profil, vorzugsweise einem Kreis zylinder ergänzt. Das Rohrteil 15 hat einen einfachen, an nähernd halbkreisförmigen Querschnitt, während das Rohrteil 14 einen annähernd halbkreisförmigen Querschnitt besitzt, welcher über die Symmetrieachse der Querschnittsfläche hinausreichen kann und sich mit dem Querschnitt des Rohrteiles 15 zum voll ständigen Kreis ergänzt. Das Rohrteil 14 enthält die Umweglei tungen 5, die wiederum einen größeren Querschnitt besitzen als der Entladungskanal 2. Die Länge der Umwegleitungen ist durch die Mänderform beliebig wählbar. Es können auch eine und mehr als zwei Umwegleitungen eingebaut werden. Bei mehr als einer Umwegleitung muß für die Leitwertbestimmung die Formel für Parallelschaltung benutzt werden. Der Querschnitt der Rohrteils 14, 15 kann vom Kreisquerschnitt abweichen und beispielsweise ein Vieleck-, insbesondere Rechteckquerschnitt sein.

Die Außenkontur der Halbschalen 14 und 15 muß nicht kreis förmig sein. Eine Vieleck-, insbesondere Rechteckkontur ist rea lisierbar.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen eine Ausführungsform, in der ein Laserrohr 1 Längsbohrungen 17 und 18 enthält, die jeweils durch die gesamte Länge des Laserrohres 1 hindurchführen. Die Längsbohrungen 17 weisen im Bereich der Stirnseiten des Laserrohres 1 Endbereiche 19 mit vergrößertem Durchmesser auf. In diese Endbereiche 19 sind Bogenstücke 16 so eingescho ben, daß sie jeweils zwei Längsbohrungen 17 bzw. 18 verbin den. Die Längsbohrung 18 weist nur einseitig einen Endbereich 19 mit vergrößertem Durchmesser auf, während der zweite End bereich ohne Durchmesserstufe auskommt, da das Laserrohr in einem Kathoden- bzw. Anodenraum mündet, wie es bei derartigen Lasern üblich ist.

Die Durchmesser der Umwegleitungen sind deutlich größer als der Durchmessser des Entladungskanals, wobei das Verhältnis der Länge der jeweiligen Umwegleitung zu ihrem Durchmesser sich aus den Formeln der Patentansprüche ergibt. Der Leit wert der gesamten Gasrückführung ergibt sich beispielsweise beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 durch eine Parallelschal tung von zwei Leitwerten je einer Umwegleitung 5, wobei die Leitwerte der beiden Umwegleitungen 5 lediglich aufaddiert werden müssen, um den Gesamtleitwert der Gasrückführung zu ergeben.

Claims

1. Gasionenlaser mit einem Entladungskanal, in dem eine Gas entladung stattfindet, und einer Gasrückführung, die aus einer oder mehreren Umwegleitungen aufgebaut ist, wobei die Länge und der Querschnitt jeder Umwegleitung größer ist als die Länge bzw. der Querschnitt des Entladungskanals, da durch gekennzeichnet, daß der Radius des Entladungskanals kleiner oder gleich 0,5 mm beträgt und daß der Massenleitwert L (Massenstrom pro Druckdifferenz) der Umwegleitung der folgenden Bedingung genügt:

a) L:. 10^-9 × I × r mit
I [A] = Entladungsstrom
r [cm] = Entladungsrohrradius
L [m · s] = Massenleitwert der Gasrückführung
l [cm] = Länge des Entladungskanals
und daß gilt:
b) l_l · l
mit
r_l [cm] = Radius der Umwegleitung
l_l [cm] = Länge der Umwegleitung
q = Zahl der Umwegleitung.

2. Gasionenlaser mit einem Entladungskanal, in dem eine Gas entladung stattfindet, und einer Gasrückführung, die aus einer oder mehreren Umwegleitungen ausgebaut ist, wobei die Länge und der Querschnitt jeder Umwegleitung größer ist als die bzw. Querschnitt des Entladungskanals, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Kapillare größer oder gleich 0,5 mm ist und daß der Massenleitwert der Umwegleitung der folgenden Bedingung genügt:
L 3,5 × 10^-10 × I × r und das gilt:
l_l < mit den Definitionen nach Anspruch 1.

3. Gasionenlaser mit einem Entladungskanal, in dem eine Gas entladung stattfindet, und einer Gasrückführung, die aus einer oder mehreren Umwegleitungen aufgebaut ist, wobei die Länge und der Querschnitt jeder Umwegleitung größer ist als die Länge bzw. der Querschnitt des Entladungskanals, insbe sondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Druckdifferenz Δp nach der folgenden Formel berechnet wird: mit
Δp = p_A - p_k/[Pa] Druckdifferenz zwischen Anode und Kathode
e = 1,6 · 10^-19 As Elementarladung,
E_z / [V/m] Längsfeldstärke in Achsrichtung,
n_n / [m^-3] Neutralgasdichte in der Entladung,
_e / [m^-3] über den Rohrquerschnitt gemittelte Elektronendichte,
l / [m] Entladungsrohrlänge,
r / [m] Entladungsrohrradius,
k = 1,38 · 10^-23 J/K Boltzmannkonstante,
T_e / [K] Elektronentemperatur,
T_n / [K] Neutralgastemperatur,
L / [m · s] Leitwert der Rückstromleitung,
m_n [kg] = Masse des Gasatoms, bei Argon 6,64×10^-26 kg,
m_p [kg] = Masse des Gasions, bei Argon 6,634×10^-26 kg.

4. Gasionenlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß der Wert für die spezifische Druckdifferenz : 0,1 ist.

5. Gasionenlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß das Gas ein Edelgas ist und daß der kleinste zulässige Leitwert (L) der Gasrückführung der folgenden Beziehung genügt: mit
L / [m · s] = erforderlicher Leitwert der Umwegleitung
T_e / [V] = Elektronentemperatur
/ [mbar] = mittlerer Druck der Entladung
alle anderen Größen wie in Anspruch 3.

6. Gasionenlaser mit einem Entladungskanal, in dem eine Gas entladung stattfindet, und einer Gasrückführung, die aus einer oder mehreren Umwegleitungen aufgebaut ist, wobei die Länge und der Querschnitt des Entladungskanals kleiner sind, als die Länge bzw. der Querschnitt der Umwegleitung, insbe sondere nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Umwegleitung zumindest annähernd parallel zum Entladungskanal mehrfach hin- und hergeführt ist.

7. Gasionenlaser nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß er ein Laserrohr umfaßt, welches den Entladungskanal und zumindest eine Umwegleitung enthält, daß die Umwegleitung aus mehreren achsparallelen Längsbohrungen zusammengesetzt ist, und daß die einzelnen Bohrungen durch Ausnehmungen im Laserrohr miteinander zu einer fortlaufenden Leitung verbunden sind.

8. Gasionenlaser nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ausnehmungen in Form von Querbohrungen ausgeführt sind, welche je zwei Längsbohrungen miteinander verbinden.

9. Gasionenlaser nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ausnehmungen bogenförmig und konzentrisch zum Entladungskanal gestaltet sind.

10. Gasionenlaser nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das Laserrohr aus zumindest drei Rohrenteilen mit in axialer Richtung aneinander angrenzen den Stirnflächen zusammengesetzt ist und daß in zumindest einer der Stirnfläche die Ausnehmungen angebracht sind.

11. Gasionenlaser nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das Laserrohr aus zwei Rohr teilen zusammengesetzt ist, wobei die Berührungsfläche beider Rohrteile parallel zum Entladungskanal liegt und den Entla dungskanal und zumindest einen Teil der Umwegleitungen schneidet.

12. Gasionenlaser nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Umwegleitungen und der Entladungskanal in einen ersten Rohrteil eingebracht sind und daß dieser erste Rohrteil durch einen zweiten Rohrteil ver schlossen ist.

13. Gasionenlaser nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rohrteile aus oxidiertem Aluminium bestehen.

14. Gasionenlaser nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rohrteile aus Metall be stehen und zumindest im Bereich des Entladungskanals und zur daran anschließenden trichterförmigen Einmündung elektrisch isolierend beschich tet sind.

15. Gasionenlaser nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß das Laserrohr aus mehr als zwei Rohrteilen zusammengesetzt ist, von denen zumindest zwei stirnseitig aneinandergefügt und im Bereich der Stirnflächen gegeneinander elektrisch isoliert sind

16. Gaslaseranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwegleitung einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt.

17. Gasionenlaser nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Umwegleitung einen Viel eckquerschnitt besitzt.

18. Gasionenlaser nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Umwegleitung aus Teilen mit unterschiedlichen Querschnittsformen und/oder Abmessun gen zusammengesetzt ist.

19. Gasionenlaser nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß er ein Laserrohr umfaßt, wel ches den Entladungskanal und zumindest teilweise eine Umweg leitung enthält, und daß die Umwegleitung aus Längsbohrungen und an diese angrenzende Rohrstücke zusammengesetzt ist.

20. Gasionenlaser nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gas ein Edelgas mit einer anderen Atom-Masse als Argon ist und daß die Untergrenze für den Leitwert L_Rg gegenüber dem nach Anspruch 1 oder 2 ermit telten kleinsten zulässigen Leitwert (L_Ar) nach der folgenden Bezie hung verschoben ist:
L_Rg = L_Ar × (m_Rg/m_Ar)^2/3 mit
m_Rg [kg] Masse des Edelgases, m_Ar [kg] Masse d. Argonatoms.