DE4119027A1 - Fluidgekuehltes laserrohr fuer einen gaslaser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein fluidgekühltes La­ serrohr für einen Gaslaser, bei dem ein von einem Kühl­ fluid, beispielsweise Kühlwasser durchströmter Kanal das eigentliche Laserrohr umgibt.

In einer Reihe von Anwendungsfällen ist es bei Gasla­ sern nicht ausreichend, das Laserrohr durch Konvektion zu kühlen. Deshalb ist es erforderlich, das Laserrohr durch ein Kühlfluid, beispielsweise Kühlwasser zu küh­ len. Hierbei ergibt sich folgendes Problem: Insbesondere Kühlwasser hat eine vergleichsweise gute elektrische Leitfähigkeit. Würde man das Kühlwasser direkt in einen Kanal einleiten, dessen eine Wand durch das Laserrohr gebildet wird, so würde das Kühlwasser die am Ende des Laserrohrs angebrachten Elektroden, d. h. die Kathode und die Anode "kurzschließen". Deshalb ist es erforderlich, das Kühlwasser in einem Kanal zu führen, der vom Laserrohr elektrisch isoliert ist.

Dabei ergibt sich jedoch das Problem, daß eine elektri­ sche Isolation den erwünschten guten Wärmekontakt zwi­ schen Kühlfluid-Kanal und Laserrohr behindert. Dabei ist insbesondere zu berücksichtigen, daß das Laserrohr aus Materialien bestehen kann, die eine unterschied­ liche Wärmeausdehnung aufweisen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fluidge­ kühltes Laserrohr für einen Gaslaser anzugeben, bei dem ein guter Wärmekontakt zwischen dem vom Kühlfluid durchströmten Kanal und dem eigentlichen Laserrohr be­ steht.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfin­ dung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß sind auf das Laserrohr Kühlrippen auf­ gebracht, die gemäß Anspruch 2 insbesondere sogenannte Straight-Fin-Kühlmeander sein können, und die im we­ sentlichen in radialer Richtung verlaufen und zumindest in radialer Richtung elastisch ausgebildet sind. Diese Kühlrippen stehen in einem guten Wärmekontakt mit einem koaxial zu dem Laserrohr angeordneten Rohr, das die Innenwand des vom Kühlfluid, also beispielsweise vom Kühlwasser durchströmten Kanals bildet.

Diese Ausbildung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Laserrohr in an sich bekannter Weise aus einem zentralen Abschnitt aus einem nichtleitenden kerami­ schen Material, beispielsweise Berylliumoxid (Anspruch 4) und Endstücken aus einem leitenden Material besteht, die die Kathode und die Anode bilden. Bei einem derar­ tigen Laserrohr ist es gemäß Anspruch 3 von Vorteil, wenn die Kühlrippen, die sowohl auf den zentralen Ab­ schnitt als auch auf wenigstens eines der Endstücke (im allgemeinen die Anode) aufgebracht und insbesondere aufgelötet (Anspruch 6) sind, in axialer Richtung zwi­ schen der Elektrode und dem zentralen Abschnitt derart geteilt sind, daß keine elektrisch leitende Verbindung zwischen ihnen besteht. Anders ausgedrückt berühren sich die Kühlmeander auf dem aus einer Keramik beste­ henden zentralen Abschnitt und die Kühlmeander auf der Anode nicht, da ja ansonsten eine elektrisch leitende Verbindung zustande kommen würde.

In jedem Falle hat die erfindungsgemäße Ausbildung den Vorteil, daß durch die Kühlrippen eine gute thermisch leitende Verbindung zwischen dem Laserrohr und dem vom Kühlfluid durchströmten Kanal hergestellt wird. Dabei können unterschiedliche Wärmeausdehnungen in radialer Richtung durch die Elastizität der sowohl das Innenrohr des Kühlfluid-Kanals als auch die Außenwand des Laser­ rohrs berührenden Kühlrippen aufgenommen werden. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Elektroden aus einem metallischen Material und der zentrale Ab­ schnitt des Laserrohrs aus einem keramischen Material bestehen, da diese Materialien stark unterschiedliche Wärmeausdehnungs-Koeffizienten haben.

Zusätzlich kann gemäß Anspruch 5 auch noch eine Wärme­ leitpaste vorgesehen sein, die die Wärmeleitung zwi­ schen Kühlfluidkanal und Laserrohr weiter verbessert. Der Verbesserung der Wärmeleitung dient auch die im Anspruch 6 angegebene Verlötung der Kühlrippen mit dem koaxial zu dem Laserrohr angeordneten inneren Rohr des Kühlwasserkanals.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist es möglich, eine einfache Kühlwasserführung zu erzielen, die insbe­ sondere aus einem zu dem Laserrohr koaxialen Kanal bestehen kann.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla­ risch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten er­ findungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt und

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein fluidgekühltes Laserrohr.

In den Figuren ist ein fluidgekühltes Laserrohr für einen Gaslaser, wie beispielsweise einen Edelgaslaser dargestellt. Das Laserrohr besteht aus einem zentralen Abschnitt 1 aus einem nichtleitenden keramischen Mate­ rial, beispielweise Berylliumoxid, das einen an sich bekannten Aufbau hat, und Endstücken 2 und 3 aus einem leitenden Material besteht, die die Kathode und die Anode bilden. Auf die Anode 2 und den zentralen Ab­ schnitt 1 sind Kühlrippen 4 und 5 aufgebracht, die in axialer Richtung einen kleinen Abstand - beispielsweise 1 mm haben - so daß keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kühlrippen 4 und 5 besteht.

Die Kühlrippen 4 und 5 sind bei dem gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel sogenannte Straight-Fin-Kühlmeander, die im wesentlichen in radialer Richtung verlaufen und zumindest in radialer Richtung elastisch ausgebildet sind. Die Kühlrippen 4 und 5 stehen in einem guten Wärmekontakt mit einem Rohr 6, das koaxial zu dem La­ serrohr angeordnet ist, und das die Innenwand eines vom Kühlfluid, beispielsweise Kühlwasser durchströmten Kanals bildet. Der Kanal wird durch ein weiteres koa­ xial angeordnetes Rohr 7 (in Fig. 2 nicht dargestellt) begrenzt, das durch Abstandselemente 8 auf Abstand gehalten wird. Mit 9 sind ein Kühlfluid-Zu- bzw. Ablauf und mit 10 eine Wicklung bezeichnet.

Zur Verbesserung der Wärmeleitung ist zwischen den Kühlrippen und dem Laserrohr eine Wärmeleitpaste vor­ gesehen. Weiterhin sind die Kühlrippen 4 und 5 mit dem koaxial zu dem Laserrohr angeordneten Rohr 6 verlötet.

Claims (7)

1. Fluidgekühltes Laserrohr für einen Gaslaser, bei dem ein vom Kühlfluid durchströmter Kanal das eigentli­ che Laserrohr umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Laserrohr Kühlrip­ pen aufgebracht sind, die im wesentlichen in radialer Richtung verlaufen und zumindest in radialer Richtung elastisch ausgebildet sind, und daß die Kühlrippen in einem guten Wärmekontakt mit einem koaxial zu dem Laserrohr angeordneten Rohr ste­ hen, das die Innenwand des vom Kühlfluid durchströmten Kanals bildet.

2. Laserrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen sogenannte Straight-Fin-Kühlmeander sind.

3. Laserrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserrohr in an sich bekannter Weise aus einem zentralen Abschnitt aus einem nichtleitenden keramischen Material und Endstücken aus einem leitenden Material besteht, die die Kathode und die Anode bilden, und daß die Kühlrippen in axialer Richtung wenigstens zwischen einem Endstück und dem zentralen Abschnitt derart geteilt sind, daß keine elektrisch leitende Verbindung besteht.

4. Laserrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material BeO ist.

5. Laserrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kühlrippen und dem Laserrohr eine Wärmeleitpaste vorgesehen ist.

6. Laserrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen mit dem koaxial zu dem Laserrohr angeordneten Rohr verlötet sind.

7. Laserrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres koaxial zu dem Laserrohr angeordnetes Rohr zusammen mit dem die In­ nenwand bildenden Rohr den vom Kühlwasser durchströmten Kanal bilden.