DE3601599A1

DE3601599A1 - Gaslaser

Info

Publication number: DE3601599A1
Application number: DE19863601599
Authority: DE
Inventors: Koichi Hiratsuka Kanagawa Kajiyama; Yasuhiro Yokohama Kanagawa Nozue; Kazuaki Sajiki
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1986-07-24
Also published as: US4691322A; GB2170038A; JPS61168978A; GB8601392D0; GB2170038B

Description

von kreisler; .schömwal^ „eishold fues

von kreisler keller selting werner

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler + 1973
KABUSHIKI KAISHA Dr.-Ing. K.W. Eishold ti981

KOMATSU SEISAKUSHO Dr.-Ing. K. Schönwald

Dr. J. F. Fues

3-6, Akasaka 2-chome, Dipl.-Chem. Alek von Kreisler

Dipl.-Chem. Carola Keller

Minato-ku, Tokyo ,Japan DipL-Ing. G. Selting

Dr. H-K. Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

20. Januar 1986
Sg-DB/my

Gaslaser

Die Erfindung bezieht sich auf einen gepulsten Gaslaseroszillator, wie einen Excimerenlaser oder einen transversal angeregten Atmosphärendruck-CO^-Laser (TEA-CO^-Laser), nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

\i/ Figur 9 zeigt ein Beispiel des Gaslasers dieser Art. Dieser in Figur 9 dargestellte Laser besteht aus einer Kammer 1, zwei in der Kammer 1 untergebrachten parallelen Elektroden 2 und 3 sowie auf der Außenseite der Kammer angebrachten Kondensatoren 4 mit parallelen Platten. Die Anschlußklemmen jedes Kondensators 4 sind über auf dem Deckel 5 der Kammer 1 angeordnete elektrische Leiter 6, 7 und 8 sowie elektrisch leitende Stäbe 9, die durch den Deckel 5 ragen, jeweils an die Elektroden 2 und 3 angeschlossen.

Wenn die Kondensatoren so aufgeladen sind, daß ihre Klemmenspannungen bis zur Entladungsinitialspannung

T»W,-n. i(l??1! 13 1041 · TeIeK! 88RM07 Honn A ■

ansteigen, beginnt zwischen den Elektroden 2 und 3 Glimmentladung, die das Gas anregt, das durch einen Raum zwischen den Elektroden 2 und 3 strömt, wodurch Laseroszillation erzeugt wird.
05

Zur Verbesserung der Entladewirksamkeit ist es notwendig, die Induktivität einer Leitungsschleife zwischen den Anschlußklemmen jedes Kondensators und den Elektroden 2 und 3 zu verringern. Dies kann durch Verringerung des von der Leitungsschleife begrenzten Querschnittsbereiches erreicht werden. Dieser Bereich wird Schleifenquerschnittsbereich genannt.

Da bei dem beschriebenen bekannten Gaslaser die Leiter 6, 7 und 8 auf dem Deckel 5 angebracht sind und die Kondensatoren sich auf den Leitern befinden und an diese angeschlossen sind, ist der Schleifenquerschnittsbereich groß, wodurch die Entladewirksamkeit vermindert wird. Im übrigen wird durch die Anbringung der Leiter 6,7 und 8 auf dem Deckel 5 die Konstruktion kompliziert und sperrig.

Π Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Gaslaser zu schaffen, bei dem der Schleifenquerschnittsbereich verringert und die Entladewirksamkeit verbessert werden können.

Außerdem soll der Gaslaser einfachen Aufbau haben und sich als kompakte Einheit fertigen lassen.
30

Zur Lösung dieser Aufgaben ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Gaslaser, bei dem eine obere Entladeelektrode und eine untere Entladeelektrode einander gegenüberliegend unter einem Deckel zum Verschluß einer Laserkammer angeordnet sind und zwischen den Entlade-

elektroden elektrische Entladung eines Kondensators erzeugt wird, dadurch gelöst, daß in der oberen Fläche des Deckels eine Vertiefung zur Aufnahme des Kondensators ausgebildet ist.
05

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gaslasers,

Fig. 2 einen Querschnitt des Gaslasers gemäß Fig. 1 längs der Linie II-II,

Fig. 3 eine Ersatzschaltung der Ausführungsform nach Figur 1,

Fig. 4 einen Querschnittsbereich einer Leitungsschleife, durch die Entladestrom fließt,

Fig. 5 einen Rückleitungsstab mit einer Unterbrechung zur Vorionisierung,

Fig. 6 eine Draufsicht der Anordnung eines bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 benutzten Halters,

Fig. 7 und 8 abgewandelte Anordnungen des Halters und

Fig. 9 einen Längsschnitt eines Beispiels eines bekannten Gaslasers.

Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung wird unter Bezug auf die Zeichnungen nachfolgend erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Excimerenlaser gemäß der Erfindung, bei dem eine Seitenöffnung 12 einer Entladekammer 10 von einem Deckel 13 verschlossen ist, der aus einem Kunstharz, z.B. Teflon, Epoxy- oder ähnlichem Harz hergestellt ist, wie Fig. 2 zeigt.

In der Mitte der oberen Fläche des Deckels 13 ist in seiner Längsrichtung eine Vertiefung 14 ausgebildet. Mehrere zylindrische Kondensatoren 15, die jeweils mehrere mit gegenseitigem Abstand zueinander parallel angeordnete Platten aufweisen, sind in der Vertiefung 14 so untergebracht, daß die Mittelachsen der Kondensatoren 15 zu dem Deckel senkrecht angeordnet sind.

Die obere Anschlußklemme 15a jedes Kondensators 15 ist an die Mitte eines elektrisch leitenden Halters 16 angeschlossen, während die untere Anschlußklemme 15b durch den Deckel 13 hindurchgeführt und dann mittels eines Gewindes oder dergleichen an eine obere Entladeelektrode 17 angeschlossen ist.

Wie Fig. 6 zeigt, verläuft der Halter 16 senkrecht zu der Längsachse der Entladeelektrode 17 und die entgegengesetzten Enden des geraden leistenförmigen Halters 16 sind mit den oberen Enden von elektrisch leitenden Stäben 18 verbunden, die senkrecht durch den Deckel 13 ragen und deren untere Enden mit einer elektrisch leitenden Elektrodentragplatte 19 elektrisch verbunden sind. In der Mitte der Oberfläche der Tragplatte 19 ist eine untere Entladeelektrode 20 angeordnet. Die obere und die untere Elektrode 17, 20 liegen einander auf der Längsachse des Deckels 13 gegenüber.

Die Kondensatoren 15 sowie die Elektroden 17 und 20 werden von dem Deckel 13 getragen und die Mittelachsen der Kondensatoren verlaufen koplanar mit den Längsachsen der Elektroden 17 und 20.

Fig. 3 zeigt eine Ersatzschaltung eines erfindungsgemäßen Gaslasers. Die Funktion der Vorrichtung wird nach-35

folgend unter Bezug auf Fig. 3 erläutert.

Nach Aufladung eines Kondensators 22 mit einer Hochspannung wird bei geschlossenem Schalter 23 in dem Kondensator 22 gespeicherte elektrische Ladung auf einen parallel geschalteten Kondensator 15 übertragen. Da die Klemmenspannung der Kondensatoren 15 bis auf eine Entladungsinitialspannung ansteigt, beginnt eine Glimmentladung zwischen den Entladeelektroden 17 und 20, die zwischen den Elektroden hindurchströmendes Lasergas 25a anregt, wodurch zwischen einem Frontspiegel und einem Rückspiegel (nicht gezeigt), die einen Resonator bilden, eine Laseroszillation erzeugt wird und ein Teil des derart erzeugten Oszillationslichtes durch den Frontspiegel abgegeben wird.

Das Lasergas 25a wird von einem Gebläse 24 (Fig. 2) durch die Entladekammer 10 zirkuliert.

Da die Kondensatoren 15 in der Vertiefung 14 untergebracht sind, ist der Aufbau dieser Ausführungsform kompakt. Da es im übrigen möglich ist, den Abstand zwischen den Kondensatoren 15 und den Elektroden 17, 20 zu verringern, kann der von der Schleife, durch die der Entladestrom fließt, begrenzte Schleifenquerschnittsbereich verkleinert werden, d.h. es ist möglich, die Induktivität der Leitungsschleife zu verringern und damit die Entladeeffektivität zu erhöhen. In Fig. 4 zeigt der schraffierte Teil den Querschnittsbereich dieser Ausführungsform.

Wie Fig. 5 zeigt, ist es auch möglich, an einem Zwischenteil der Rückleitungsstäbe 18 Vorionisierungs-Zwischenräume 25 auszubilden, an denen Lichtbogen geschlagen werden, die die sogenannte Vorionisierung bewirken.

Insbesondere überschlagen die Lichtbogen die Zwischenräume etwa 0,1 MikroSekunden, bevor die Hauptentladung zwischen den Entladeelektroden 17 und 20 stattfindet. Von den Lichtbogen erzeugte ultraviolette Strahlen, Röntgenstrahlen und Elektronenstrahlen bestrahlen den Hauptentladebereich zwischen den Entladeelektroden zur Vorionisierung des Lasergases in dem Hauptentladebereich. Da diese Vorionisierung die Ionendichte in dem Hauptentladebereich vergrößert, verringert die Vorionisierung die Entladeinitialspannung der Hauptentladung, die der Vorionisierung folgt.

Obwohl bei dem vorerwähnten Beispiel der Halter 16 sich senkrecht zu der Achse der Entladeelektrode 17 erstreckt, kann er unter einem Winkel von 45° zu der Achse der Entladeelektrode 17 angeordnet sein, wie Fig. 4 zeigt, bei der die Rückleitungsstäbe 18 von den beiden Enden des Halters herabhängen. In diesem Falle sind die unteren Enden der Rückleitungsstäbe 18 dicht bei der unteren Entladeelektrode 20 angeordnet, so daß der Schleifenquerschnittsbereich verringert werden kann.

Wenn gemäß Fig. 8 zwei sich senkrecht kreuzende Halter 16 benutzt werden, um die Anzahl der Rückleitungsstäbe 18 zu erhöhen und wenn die Rückleitungsstäbe mit Vorionisierungs-Zwischenräumen 25 versehen werden, wird die Vorionisierung vergleichgemäßigt. Es ist auch möglich, jeden Kondensator mit zwei oder mehr Haltern 16 auszustatten. Selbstverständlich ist der Winkel zwisehen dem Halter 16 und der Achse der Elektrode nicht auf 45° beschränkt.

Die Erfindung ist nicht nur auf Excimerenlaser anwend-35

■fl

bar, sondern auch auf andere gepulste Laseroszillatoren, z.B. einen transversal angeregten Atmosphärendruck- Laser, C0₉-Laser oder dergleichen.

Claims

— yc —
ANSPRÜCHE

i\L Gaslaser mit einer oberen Entladeelektrode und einer unteren Entladeelektrode, die der oberen Entladeelektrode unter einem Deckel zum Verschluß einer Laserkammer gegenüberliegt und mit mehreren Kondensatoren, die in Längsrichtung der Entladeelektroden angeordnet sind, wobei durch Ladespannung der Vielzahl von Kondensatoren zwischen den Entladeelektroden elektrische Entladung erzeugt wird, um Lasergas zwischen den Entladeelektroden anzuregen,

dadurch gekennzeichnet, daß
in der oberen Fläche des Deckels (13) eine Vertiefung (14) zur Aufnahme der Vielzahl von Kondensatoren (15) ausgebildet ist.
2. Gaslaser nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß
der Kondensator (15) zylindrisch gestaltet und aus gegenüberliegenden, parallelen, ebenen Platten gebildet ist.
3. Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Achsen der Kondensatoren (15) koplanar mit einer die Längsachsen der Entladeelektroden (17,20) enthaltenden Ebene sind und die Achsen der Kondensatoren (15) senkrecht zu den Längsachsen verlaufen, daß eine untere Anschlußklemme (15b) des Kondensators (15) mit der oberen Entladeelektrode (17) verbunden ist und eine obere Anschlußklemme (15a) des Kondensators (15) über einen nach beiden Seiten der oberen Anschlußklemme (15a) vorstehenden Halterarm (16) an die untere Entladeelektrode (20) angeschlossen ist und daß mit den entgegengesetzten Enden des Halterarmes (16) Rücklextungsstäbe (18)

verbunden sind, die sich durch den Deckel (13) erstrecken.
4. Gaslaser nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Halterarm (16) senkrecht zu den Längsachsen der Entladeelektroden (17,20) verläuft.
5. Gaslaser nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Halterarm (16) zu den Längsachsen der Entladeelektroden (17,20) schräg verläuft.
6. Gaslaser nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Halterarm (16) zu den Längsachsen der Entladeelektroden (17,20) unter einem Winkel von 45° schräg verläuft.
7. Gaslaser nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Halterarme (16) vorgesehen sind, die in bezug auf die Längsachsen der Entladeelektroden (17,20) unter verschiedenen Winkeln schräg verlaufen.
8. Gaslaser nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß

jeder Rücklextungsstab (18) zwischen seinen Enden einen Vorionisierungs-Entladespalt (25) aufweist. 30