DE2805503A1

DE2805503A1 - Glaslasersystem

Info

Publication number: DE2805503A1
Application number: DE19782805503
Authority: DE
Inventors: Gerardus J Ernst
Original assignee: STICHTING FUND OND MATERIAL; Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie
Current assignee: STICHTING FUND OND MATERIAL; Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie
Priority date: 1977-02-10
Filing date: 1978-02-09
Publication date: 1978-08-17
Also published as: US4207540A; NL7701389A

Description

Gaslasersystem

Die Erfindung betrifft ein Gaslasersystem mit einem Laserrohr mit zwei rechtwinkligen, im wesentlichen flachen Elektroden, die einander gegenüberliegen und parallel zur Rohrachse angeordnet sind zur Erzeugung eines im wesentlichen gleichförmigen Feldes, einer Gleichstromquelle mit einem Pufferkondensator, dessen einer Anschluß mit der ersten .Elektrode verbunden ist, und.einer Vorrichtung zur Erzeugung der Ionisation des Gases vor der Entladung in dem Gasgemisch.

Ein derartiges System gehört zum Stand der Technik."Bei einem solchen bekannten System wird eine Koronaentladung als Maßnahme zur Erzeugung einer Ultraviolettstrahlung, die die Ionisation des Gases verursacht, verwendet. Dazu besitzt das System dünne Metallspritzdrähte (metal spray wires), sogenannte Auslöser- oder Triggerdrähte, die in der Ebene parallel zu den Elektroden in der Mitte dazwischen angeordnet sind, wobei die Drähte elektrisch mit der positiven Elektrode mit Hilfe eines Kondensators als Energiebegrenzungsmaßnahme verbunden sind, um eine Feldentladung als Folge der hohen Feldstärke in der Umgebung dieser Drähte zu verhindern.

809833/0931

telefon (οθβ) saasea

TELEX OB-SaSBO TELEQRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfachere Ionisationsvorriehtung zu schaffen,_rdie weniger Energie erfordert und eine bessere Ultravioletterzeugung ermöglicht.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung wenigstens eine Metallplatte, die mit dem anderen Anschluß der Stromquelle verbunden und an der Seite der Entladung isoliert ist und parallel zur Achse zwischen den parallel verlaufenden Rändern der Elektroden angeordnet ist, eine Reihenverbindung einer Impedanz und einer Selbstinduktion, die wechselseitig die Elektroden miteinander verbinden, einen Schalter, der zeitweilig die Verbindung der Impedanz und der Selbstinduktion mit der Platte herstellen kann, und einen Kondensator zwischen der zweiten Elektrode und der Platte besitzt.

Es hat sich herausgestellt, daß durch die Verwendung der Erfindung das Laserrohr eine sehr stabile und sehr homogene Entladung erhält. Eine Erklärung dafür könnte sein, daß die Erfindung zu einer sehr regelmäßigen Produktion von Ultraviolettstrahlung führt, was' eine Strahlung erzeugt, die sehr gleichmäßig räumlich verteilt ist, insbesondere in der direkten Umgebung der Elektroden.

In einer Ausführung der Erfindung wird dies ferner" dadurch unterstützt, daß als Elektroden hochpolierte, gleichmäßige Feldelektrodenprofile verwendet werden, mit Hilfe derer die Ultravioletterzeugung im wesentlichen nur entlang der Fläche der Isolierung der Metallplatte stattfindet. Als Isolation für die Platte hat sich eine Glasplatte als sehr geeignet erwiesen.

809833/0931

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der drei Figuren enthaltenden Zeichnung detaillierter erklärt.

Fig. 1 zeigt schematisch das Prinzip, auf dem die Erfindung beruht.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf eine stärker ausgearbeitete Ausführung eines erfindungsgemäßen Laserrohrs.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des Rohres entlang der Linie III-III in Fig. 2.

In den Figuren sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsζeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Gaslaserrohrs 1 mit einer ersten Metallelektrode 2 und einer zweiten Metallelektrode 3» die die Seitenwände des Rohres 1 bilden, einer oberen Platte 4- aus isolierendem Material und einer metallenen Bodenplatte 6 mit einer isolierenden Schicht 5- Die Elektrode 2 ist mit dem positiven Anschluß 7 einer Stromquelle 8 verbunden. Der negative oder Erdanschluß 9 der Stromquelle 8 ist mit der Metallplatte verbunden. Eine Reihenschaltung aus zwei Impedanzen 10 und 11 liegt zwischen den Elektroden 2 und 3» wobei die letztgenannte Impedanz 11 immer eine Selbstinduktion ist, während die erste Impedanz 10 nicht notwendigerweise ebenfalls eine Selbstinduktion sein muß. Die Verbindung 15 der Selbstinduktionen 10 und 11 kann mit der Metallplatte 6 über einen Schalter 14 verbunden werden, Wobei die Platte am Punkt 16 geerdet ist. Die Kondensatoren 12 und 13 verbinden die Elektroden mit der Platte

809833/0931

Das Lasersystem arbeitet wie folgt:

Durch ein langsames Erhöhen der Spannung Uoan den Anschlüssen 7 und 9 der Stromquelle 8 wird die Elektrode 2 direkt auf eine hohe Spannung bezüglich der Platte 6 und der Elektrode 3 über die Selbstinduktionen 10 und 11 gebracht. Abhängig von der Einstellung der Funkenstrecke 14 findet eine Entladung über dieser Funkenstrecke 14 dann, wenn daä Potential hoch genug, beispielsweise +V Volt ist, statt. Der Verbindungspunkt 15 hat dann ErdpotentiaS, und die Selbstinduktion 11 bildet zusammen mit der Kapazität 13 eine Oszillatorschaltung. Die Selbstinduktion 10 ist derart gewählt, daß sie eine hohe Impedanz für den Impuls, gebildet durch das Schließen der Funkenstrecke 14, aufweist, so daß das Schließen im wesentlichen keinen Einfluß auf die Spannung +V zwischen den Anschlüssen des Kondensators 12, bzw. der Spannung an der Elektrode 2 ausübt. Die Spannung an der Elektrode 3 wird dann .lurch die Oszillatorschaltung -11 und 13 bestimmt und schwingt von dem Wert +V Volt gedämpft mit einer Mehrzahl von Perioden auf 0 Volt. V/ährend der-ersten Periode dieser gedämpften Schwingung erreicht die Spannung an der Elektrode 3 für einen Augenblick fast -V Volt, und die Feldintensität in dem Rohr oder Hohlraum wird außerordentlich hoch. Als Folge des Vorhandenseins der geerdeten Platte 6 kann sich eine Koronaentladung entlang der Fläche der Schicht 5 bilden, durch die Ultraviolettstrahlung erzeugt wird, die das Lasergas in den notwendigen Zustand durch eine Photoemission an der Kathode und/oder durch eine Photoionisation der organischen Verunreinigungen in dem Gas bringen kann, wonach die Energie in den Kondensatoren 12 und T3 in dem Rohr oder Hohlraum 1 verbraucht werden kann.

809833/0931

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf einen Gaslaserhohlraum oder -rohr 1 ohne die isolierende Platte 17 und ohne die zweite geerdete Metallplatte ~y\ (siehe die Schniti;-ansicht in Fig. 3). Es hat sich herausgestellt, daß dieses Rohr 1, das in eine elekrtische Schaltung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, einbezogen ist, frei von Störungen in einem Gasgemisch, das aus CO-, Np und He im Volumenverhältnis von 1:1:3 besteht, arbeiten kann. Für diesen Zweck liefert die Stromquelle 8 eine .* Spannung von 34 kV, und die Pufferkondensatoren 12 und 13 besitzen zusammen eine Kapazität von 0,04-1 ^F, und die Selbstinduktion 11 besitzt einen Wert von etwa 50 nH.

Die Elektroden 2 und 3 bestehen aus hochpoliertem Messing und sind so geformt, wie es in der Veröffentlichung von T. Y. Ghang in Review of scientific Instruments, vol. 44, No. 4·, Seiten 405 "ois 407, 1973 mit dem Titel "Improved uniformfield electrode profiles for TEA laser high voltage application" mit den Parametern k = 0,02 und ν = tba cos(-k) angegeben ist.

Die Dicke d der Profile 2 und 3 beträgt 9 mm, die Breite b~62 mm und die Länge l»30 cm. Der Abstand zwischen den Profilen beträgt a = 20 mm, und die Dicke c der isoliernden Glasplatten 5 und 17 beträgt 2 mm. Die Dicke e der Wände 18 und 19 ist 4 mm. Diese Wände bestehen aus Messing und bilden eine -Einheit mit den Profilen 2 bzw. 3 und besitzen eine Länge von f = 38 cm. Um die Steifheit dieses Aufbaus sicherzustellen, sind die Platten mit Glasendstücken 20 und 21 versehen. Diese Endstücke 20 und 21 besitzen Öffnungen 22 und 23 mit

809833/0931

einem Querschnitt (Durchmesser) von 22 mm. Die öffnungen 22 und 23 ermöglichen den Eintritt der Glasrohre 24 und 25, mit denen an der einen Seite ein Spiegel 27 verbunden ist, dem eine Goldschicht aufgedampft ist und der einen Krümmungsradius von 1,2 m besitzt und mit dem an der anderen Seite ein flaches Germaniumfenster verbunden ist. Die Rohre 24 und 25 sind mit Verbindungen 29 und JO zum Zuführen und Abziehen des Lasergases versehen.

In Fig. 3 ist mit k der Ort angezeigt, an dem die Karo-? naentladung die Ultraviolettstrahlung erzeugt.

809833/0931

Claims

2806503

Patentanwälte a. grünecker

dipi-jng

H. KINKEUDEY

DH-INQ.

W. STOCKMAlR

DR-INS AaEiCAl-TCCH

K. SCHUMANN

Da REft NAT · DIPU-PHYa

P. H. JAKOB

DIPL-ING

G. BEZOLD

DR BSlNAT- DIPL-CHEM.

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

P 12

Patentansprüche

/i. taaslasersystem mit einem Laserrohr mit zwei rechtwinkligen, im wesentlichen flachen Elektroden, die einander gegenüberliegen und parallel zur Rohrachse angeordnet sind zur Erzeugung eines im wesentlichen gleichförmigen Feldes, einer Gleichstromquelle mit einem Pufferkondensator, dessen einer Anschluß mit der ersten Elektrode verbunden ist, und einer?Vorrichtung zur Erzeugung der Ionisation des Gases vor der Entladung in dem Gasgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung wenigstens eine Metallplatte (6), die mit dem anderen Anschluß (9) der Stromquelle (8) verbunden und an der-· Seite der Entladung isoliert (5) ist und parallel zur Achse zwischen den parallel verlaufenden Rändern der Elektroden (2,5) angeordnet ist, eine Reihenverbindung einer Impedanz (10) und einer Selbstinduktion (11), die wechselseitig die Elektroden (2,3) miteinander verbinden, einen Schalter (14), der zeitweilig die Verbindung der Impedanz (10) und der Selbstinduktion (11) mit der Platte (6) herstellen kann, und einen Kondensator (13) zwischen der zweiten Elektrode (3) und der Platte (6) besitzt.

809833/0931

TELEFON (OBB) 23 28 62 TELEX 06-20 380 TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIEREFt

ORIGINAL INSPECiED
2. Lasersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrodenprofile (2,3) gleichmäßige Feldelektrodenprofile verwendet werden.
3. Lasersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß polierte Elektroden verwendet werden.
4-» Lasersystem nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß auf der Metallplatte (6) eine Glasplatte (5) als Isolation angeordnet ist.
5- Lasersystem nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (14-) eine Funkenstrecke ist.
6. Lasersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5»
dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Selbstinduktion (11) über 50 nH liegt.

809833/0931