DE7504887U

DE7504887U - Gas laser with laser capillary

Info

Publication number: DE7504887U
Application number: DE7504887U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1975-07-31

Description

Die Neuerung betrifft einen Gaslaser mi"- einer Laserkapillare, die sich zumindest über einen Teil ihrer
längserstreckung im Inneren eines Entladungskolbens befindet und gegenüber dem Entladungskolben an ei^.sr Stelle starr und an mindestjns einer v/eiteren Stelle über eine Feder elastisch abgestützt ist. Ein derartiger Gaslaser ist aus der DOS 2 129 H2 (Fig. 1 samt zugehöriger Beschreibung) bekanntgeworden.The innovation concerns a gas laser mi "- a laser capillary that extends over at least part of its
longitudinal extension is located in the interior of a discharge bulb and is rigidly supported at one point with respect to the discharge bulb and elastically supported by a spring at at least one other point. Such a gas laser has become known from DOS 2 129 H2 (FIG. 1 and the associated description).

Eine federunterstützte Ein-Punkt-Fixierung stellt einen Kompromiß zwischen einer starren Zweipunktsicherung und einer einseitigen ode"" mittigen Einpunkthalterung dar.
Verschmilzt man die Kapillare an zwpi Stallen mit dem
Entladungskolben, so erhält man eine mechanisch robuste Anordnung, die jedoch im Betrieb der Röhre zu HitzeverspannungenfKapillaren-Durchbiegung)und entsprechenden
RichtungsSchwankungen und Intensitätsverlusten in der
Ausgangsstrahlung führen kann. Eine nur einseitig angeschmolzene Kapillare gibt zwar keine Wärmeprobleme auf, ist dafür aber sehr erschütterungsempfindlich.A spring-assisted one-point fixation represents a compromise between a rigid two-point lock and a one-sided or "" central one-point fixture.
If one fuses the capillary at two stalls with the
Discharge bulb, the result is a mechanically robust arrangement, which, however, leads to heat stresses (capillary deflection) and corresponding during operation of the tube
Directional fluctuations and loss of intensity in the
Output radiation. A capillary that is only fused on one side does not give rise to any heat problems, but is very sensitive to vibrations.

Die Federelemente sollten die Kapillare in zentrierter
Lage mit möglichst geringem radialen Spiel, dabei aber
ausreichend elastisch haltern. Da jedoch in alller Regel die Querabmessungen der aus Glas bestehenden Kapillaren und Entladungskolben streuen, mußte mein sich bisher mit relativ langen Federwegen und mit entsprechend schwachenThe spring elements should center the capillary in
Position with as little radial play as possible, but at the same time
hold sufficiently elastic. However, since the transverse dimensions of the capillaries and discharge bulbs made of glass are generally scattered, mine had to deal with relatively long spring travels and correspondingly weak ones

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Federkräften zufrieden geben oder man wich auf einen Aufbau aus, be:, dem die Kapillare in eine Sackbohrung einer massiven metallischen Kolbenstirnwand hineinragt uid dort über eine leicht elastische Manschette gelagert wird (DOS 2 364 640). Hinzu kommt, daß die aus Stahl gefertigten Federelemente nach einer Erhitzung auf Temperaturen von mehreren 100°, etwa 400⁰C, eine verringerte Elastizität zurückbehalten. Derartige Ausheiztemperaturen sind jedoch für eine hohe Lebenserwartung des Gaslasers eine wesentliche Voraussetzung.Satisfy the spring forces or a structure was used, ie, in which the capillary protrudes into a blind hole in a massive metal piston end wall and is supported there by a slightly elastic sleeve (DOS 2 364 640). In addition, the spring elements made of steel after heating to temperatures of more than 100 °, about 400 ⁰ C, a reduced elasticity retained. Such baking temperatures are, however, an essential prerequisite for a long life expectancy of the gas laser.

Zur Schaffung eines Gaslasers mit thermisch wie mechanisch stabilem Aufbau, der dabei einfach hergestellt und vor allem bequem zusammengesetzt werden kann, ist bei einem Laser der eingangs genannten Art neuerungsgemäß vorgesehen, daß die Feder aus einem temperaturbeständigen, erst im eingebauten Zustand ausgehärteten Material besteht.To create a gas laser with a thermally and mechanically stable structure that is easy to manufacture and especially easy to assemble is at a laser of the type mentioned according to the innovation provided that the spring is made of a temperature-resistant, The material is only hardened when it is installed.

Als Federmaterialien haben sich Legierungen auf Co-Ni-Cr-Basis besonders bewährt.Alloys based on Co-Ni-Cr are used as spring materials particularly proven.

Die neuerungsgemäß vorgesehene Feder ist bein Einsetzen noch weich, sie kann also besonders leicht montiert und außerdem - bei einer Grundform mit beispielsweise kurzen Federwegen - den Abmessungen des vorliegenden Gaslaser-Eir.zelstücks ,ieweils angepaßt werden. Ausgehärtet wird die Feder beim ohnehin vorzunehmenden Yakuumtempern, sie gewinnt dabei eine dauerhafte Elastizität, so daß sich insgesamt eine einfache, den an sie gestellten Ansprüchen genügende und nicht zuletzt auch für in Massenproduktion herzustellende sogenannte "Billig-Laser" geeignete Kapillarenhalterung ergibt.The spring provided according to the invention is when it is inserted still soft, so it is particularly easy to assemble and also - with a basic shape with, for example short spring travels - the dimensions of the present gas laser individual piece, while being adapted. Hardened the spring becomes during yakuum annealing, which has to be carried out anyway, it gains permanent elasticity, so that on the whole there is a simple one, which satisfies the demands placed on it and, last but not least, also for mass production so-called "cheap lasers" to be produced are suitable Capillary holder results.

Die Neuerung soll nun an Hand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten bevorzugten AusführungsbeispielsThe innovation should now be based on one of the figures of the Drawing illustrated preferred embodiment

VPA 9/170/5005b - 3 -VPA 9/170 / 5005b - 3 -

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näher erläutert werden. Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen.. Es zeigen:are explained in more detail. Corresponding parts are provided with the same reference numerals. Show it:

Figur 1 das Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, Figur 2 das Aasführungsbeispieil der Figur 1 im Schnitt H-II.1 shows the embodiment in longitudinal section, FIG. 2 shows the example of FIG. 1 in Section H-II.

Der dargestellte Gaslaser ist ein He-Ne-Laser. Sein Entladungskolben besteht aus einem Glasmantel 1 und zwei jeweils an den Mantelenden vakuurrdiht angeschmolzenei Metallkappen (bodenseitige Metallkappe 2, stirnseitige Metallkappe 3). Jede Metallkappe ist mit einer zentralen Öffnung versehen, in diese Öffnung ist eine ebenfalls metallische Spiegelfassung 6,7 eingesetzt und verlötet. Jede dieser Spiegelfassungen weist eine Mittenbohrung auf und trägt an ihrem äußerden Ende einen ihr über ein Glaslot hermetisch dicht verbundenen Spiegelkörper 8,9· Die Wandung einer jeden' Passung ist zu Justierzwecken in an sich bekannter Weise in einer Zone 14 geschwächt und kann dort plastisch verformt werden. Die stirnseitige Metallkappe 3 enthält neben der Spiegelfassung noch einen Pumpstengel 10.The gas laser shown is a He-Ne laser. His discharge bulb consists of a glass jacket 1 and two vakuurrdiht melted on each of the jacket ends Metal caps (bottom metal cap 2, front metal cap 3). Each metal cap has a central one Provided opening, in this opening a likewise metallic mirror mount 6,7 is inserted and soldered. Each of these mirror mounts has a center hole and carries one over at its outer end Glass solder hermetically sealed mirror body 8.9 The wall of each 'fit is weakened for adjustment purposes in a manner known per se in a zone 14 and can be plastically deformed there. The front metal cap 3 also contains the mirror mount an exhaust tube 10.

Die bodenseitige Spiegelfassung 6 dient als Anode, als Kathode ist ein gerolltes Al-Blech (Kaltkathode 11) vorgesehen. Dieses Blech liegt durch eigene Federkraft dem Glasmantel von innen an, es arbeitet in an sieh bekannter Weise als hohle Kaltkathode; statt Al könnten auch andere Kathoden wie beispielsweise Zr, Ti genommen werden» Die Kaltkathode 11 ist über ein elektrisch leitfähiges Bändchen 12 mi', der stirnseitigen Metallkappe 3 verbunden. Bei sorgfältigem Aufbau und genügend hohen Ausheiztemperaturen kann trotz Wahl eines Al-Blechs auf die Verwendung eines Getters verzichtet werden.The bottom mirror mount 6 serves as an anode, and a rolled aluminum sheet (cold cathode 11) is provided as the cathode. This sheet metal lies against the inside of the glass jacket by its own spring force, it works in a well-known manner Way as a hollow cold cathode; instead of Al, others could Cathodes such as Zr, Ti are taken »The cold cathode 11 is via an electrically conductive Ribbon 12 mi ', connected to the front metal cap 3. With careful construction and sufficiently high bakeout temperatures, despite the choice of an aluminum sheet, the Use of a getter can be dispensed with.

Eine aufgetrichterte Laserkapillare 4 ist dem Entladungskolben bodenseitig angeglast, verläuft konzentrisch zum A funneled laser capillary 4 is glazed on the bottom side of the discharge bulb and runs concentrically to the

VPA 9/170/5005 b - 4 -VPA 9/170/5005 b - 4 -

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Glasmantel und erstreckt sich teilweise in den Raum der kaltkathode 11 hinein. Die einseitig angeglaste Kapillare wird außerdem durch eine Feder 5 gestützt. Diese Feder besteht aus einem weichen, erst beim Ausheizen bei einigen 100⁰C (etwa 400⁰C) ausgehärteten werkstoff, beispielsweise einer Dreistofflegierung aus 40# Co, 26$ Ni, 12^ Cr, 0,2# Be, Rest Fe und garantiert einen festen Klemmsitz mit besonders geringem Radial- und freiem Längsspiel.Glass jacket and extends partially into the space of the cold cathode 11. The capillary, which is glazed on one side, is also supported by a spring 5. This spring consists of a soft material, which only cures at a few 100 ^° C. (about 400 ^° C.) when it is baked out, for example a three-component alloy made of 40 # Co, 26 $ Ni, 12 ^ Cr, 0.2 # Be, the remainder Fe and guaranteed a tight press fit with particularly low radial and free longitudinal play.

Bei der Auswahl der übrigen Werkstoffe ist darauf zu achten, daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten^ des Kolbenmantels und der Metallkappen einerseits und der Spiegelfassung, des Spiegelkörpers und des Glaslots andererseits aneinander angepaßt sind. Die Ausdehnungskoeffizienten der Metallkappe und der Fassung können erheblich mehr voneinander abweichen, da beide Teile über ein unkritisches Metallot miteinander verbunden sind. Folgende Materialkombinati. len haben sich für die Teile Kolbenmantel, Metallkappe, Spiegelfassung, Spiegelkörper, Glaslot bewährt: Hartglas mit o£ = 50 . 1C~'/°C, Ni-Co-Legierung, Ni-Cr-Legierung, Kronglas, Bleiboiatglas raitei= 96 · 10 /⁰C oder Bleiglas, Legierung auf Ni-Co-Basis, Ni-Co-Legierung, Kronglas mit Zink-Zusatz, Glaslot mitoC = 50 · 10"⁷/°C.When selecting the other materials, care must be taken to ensure that the coefficients of thermal expansion of the piston skirt and the metal caps on the one hand and the mirror mount, the mirror body and the glass solder on the other hand are matched to one another. The expansion coefficients of the metal cap and the socket can differ considerably more from one another, since both parts are connected to one another via a non-critical metal solder. The following material combinations. len have proven themselves for the parts of the piston skirt, metal cap, mirror mount, mirror body, glass solder: hard glass with o £ = 50. 1C ~ '/ ° C, Ni-Co alloy, Ni-Cr alloy, crown glass, Bleiboiatglas Raitei = 96 x 10 / ^0C or lead glass, Ni-Co base, Ni-Co alloy, soda lime glass with zinc -Additional, glass solder withoC = 50 · 10 " ⁷ / ° C.

Die Spiegelverlötung läßt eine hohe.Ausheiztemperatur zu und dichtet auch gegen Luftfeuchtigkeit langzeitlich gut ab. Der Gaslaser erhält dami⁺ eine hohe Lebensdauer.The mirror soldering allows a high bake-out temperature and provides a long-term seal against humidity. The gas laser receives dami ⁺ a long life.

Die Hohlkathode in Form eines gerollten, sich selbst festklemmenden Blechs ist besonders einfach herzustellen und einzusetzen. Darüberhinaus sind durch die Wahl von Metallkappen keinerlei zusätzliche Kathodendurchführungen erforderlich, die Röhre verlangt keinerlei spezielle An-Schlüsse, ist handlich und unempfindlich gegen Beschädigungen.The hollow cathode in the form of a rolled, self-locking Sheet metal is particularly easy to manufacture and use. In addition, through the choice of metal caps no additional cathode feed-throughs required, the tube does not require any special connections, is handy and insensitive to damage.

Der ganze Gaslaser ist k<asial aufgebaut, enthält eine voll-YPA 9/17Q/5005 b - 5 -The entire gas laser has a casial structure and contains a full YPA 9 / 17Q / 5005 b - 5 -

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kommen glatte Außenfläche ohne eingeschmolzene vorstehende Stifte und läßt sich dadurch leicht auf Automaten fertigen. Er kann beispielsweise mit folgenden ßetriebsparametern betrieben werden: He-He-Genisch 6: 1 bis 10 : 1, Pülldruck 1 bis 4 Torr, gesarate Länge 15 bis 30 cm, größter Durchmesser 2,5 bis 3»5 cm, Durchmesser der Kapillarenbohrung etv.-a 1 - 2 mm, Zündspannung 5 bis 6 KV₁ Anodenspannung etwa 1KV, Anodenstrom bis etwa 6 mA, Vorwiderstand über 60 KiI, Leistung der Ausgangsstrahlung etwa 1 - 2 mW.come smooth outer surface without fused protruding pins and can therefore be easily produced on automatic machines. It can be operated, for example, with the following operating parameters: He-He-Genisch 6: 1 to 10: 1, flushing pressure 1 to 4 Torr, total length 15 to 30 cm, largest diameter 2.5 to 3 »5 cm, diameter of the capillary bore, etc. .-a 1 - 2 mm, ignition voltage 5 to 6 KV, ₁ anode voltage approx. 1KV, anode current up to approx. 6 mA, series resistor over 60 KiI, power of the output radiation approx. 1 - 2 mW.

2 Figuren2 figures

YPA 9/170/5005 ΐ> - 6 -YPA 9/170/5005 ΐ> - 6 -

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Claims

Protection

1. Gas laser with a laser capillary «which is at least is located over part of its longitudinal extent inside a discharge bulb and opposite the discharge bulb rigid at one point and at least one other point via a Spring is elastically supported, thereby characterized in that the spring is made of a temperature-resistant, only built-in State of hardened material.

2. Gas laser according to claim 1, characterized in that that the material is an alloy based on Go-Ni-Cr, preferably consisting of 40 $ Co, 26 $ Ni, 12 # Cr, 0.2 $ Be, the remainder being Fe.

VPA 9/170/5005bVPA 9/170 / 5005b

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