DE2113902A1 - Gaslaser-Entladungsroehre - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR. MÖLLER-BURE · DR. MANITZ ■ DR. DEUFEL CMPL-INQ. FINSTERWALD · DIPL-ING. GRÄMKOW

8 MÖNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1 β β u* <Q7!

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COMPAGFIE GENERALE D'BEECTRICITE 54, rue de la Boe"tie, PARIS (8), Frankreich

GASLASER-ENTLADUNGSRÖHRE

Die Erfindung betrifft Gaslaser-Entladungsröhren, in denen das gasförmige aktive Medium einem verhältnismässig hohen Druck ausgesetzt ist, der dem atmosphärischen Druck gleichkommen oder stärker als dieser sein kann.

In der Fähe eines Metallteils, an das ein hohes elektrisches Potential angelegt ist und dessen eines Ende in eine Spitze ausläuft, d.h. dessen Oberfläche an einem Ende einen sehr kleinen oder fast Null betragenden Krümmungsradius aufweist (scharfe Kante oder Spitze), erzeugt bekanntlich die Verengung der elektrischen Kraftlinien elektrische Felder hoher Stromstärke von beispielsweise ungefähr 10 V/cm, im allgemeinen Spitzenentladung genannt.

Ziel der Erfindung ist die Herstellung einer elektrischen Gaslaser-Entladungsröhre, in der homogene Entladungen ohne

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lichtbogen in einem beträchtlichen aktiven Volumen und mit hoher Wiederholungsfrequenz durch Anlegen einer relativ schwachen elektrischen Spannung bei hohen Drücken erzielt werden.

Gegenstand der Erfindung ist eine Gaslaser-Entladungsröhre mit mindestens einer Kathode 1 und einer Anode 2, 7, 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode aus mehreren Leitern 4» 8, 13» 18» 27, 31 besteht, die jeweils eine der Anode gegenüberliegende Spitze aufweisen, wobei jeder Leiter mittels eines Kondensators 16, 18-19-20, 35, 36 an die negative Klemme eines Spannungsimpulsgenerators 3, 10, 15 angeschlossen ist.

Ps folgt die ausführliche Beschreibung mehrerer erfindungsgemässer Ausführungsbeispiele an Hand von Zeichnungen.

Von diesen Zeichnungen stellen

- die Fig. 1 und 2 einen schematischen Querschnitt zweier elektrischer Entladungsvorrichtungen dar;

- die Pig. 3 einen Querschnitt einer ersten Abwandlung einer Entladungsvorrichtung dar, · in der die Elektrode aus einer Anordnung mehrerer Stifte besteht;

- die Fig. 4 einen schematischen Querschnitt einer anderen Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 3 dar;

- die Fig. 5 und 6 zwei andere Abwandlungen dar, in denen die aus einzelnen Elementen bestehende Flektrode aus auf den Isolierträgem aufgebrachten Metallschichten besteht.

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In der Fig. 1 ist in schematischem Querschnitt eine von der Anmelderin hergestellte Gaslaser-Entladungsröhre dargestellt. In dieser Anordnung ist ein Hochspannungs-Impulsgenerator 3 an zwei Elektroden angeschlossen, deren Anode 2 beispielsweise eben ist, während die Kathode 1 aus einer Metallplatte oder einer elektrischen Verbindung besteht, die mehrere im Querschnitt in Fig. 4 dargestellte Metallstreifen mit scharfen Kanten verbindet und hält. Um eine gute Entladung zu erzielen, sind in Höhe der Kanten dieser Streifen elektrische Leiter 5 ^ angeordnet, die von einem Isoliermittel 6 umgeben sind. Trotz dieser Zusatzvorrichtungen können Lichtbögen zwischen der Anode und einem der Streifen entstehen. Dieser Fehler tritt auch in den in Fig. 2 dargestellten Vorrichtungen auf, die eine im allgemeinen ebene Anode 7 und eine Kathode 8 aufweisen, die von Stiften oder Nadeln gebildet wird, welche durch eine Isolierplatte 9 gehalten werden und mit der negativen Klemme eines Hoehspannungs-Impulsgenerators 10 durch eine Schaltung mit mehreren Widerständen 11 verbunden wird. Die Widerstände dienen zur Vermeidung zufällig auftretender Lichtbogen. Es genügt, die Vorrichtung eine Zeit lang arbeiten zu lassen, die Stifte 8 zu ermitteln, auf denen sich die Lichtbögen bilden, und den Wert des diesem Stift zugeordneten Widerstands zu erhöhen.

In den Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2 ist es möglich, die zwangsläufige Entstehung von Lichtbogen an bestimmten Stellen zu vermeiden* aber es ist nicht möglich, die

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zufällige Entstehung an einer beliebigen Stelle der Entladungsröhre auszusehalten.

Die Erfindung sieht vor, an Stelle der Widerstände 11 der Vorrichtung Kondensatoren vorzusehen, um die Entstehung von Lichtbogen zwischen den Elektroden praktisch völlig auszuschalten.

Wenn die mit den Teilelektroden in Reihe geschalteten Kondensatoren verwendet werden und deren Wert zum Zeitpunkt der Entladung des Impulsgenerators entsprechend eingestellt wird, lädt sich jeöer Kondensator mit einer bestimmten Stroramenge q auf und entlädt sich dann durch den Hauptentladungsraums so bleibt die durch jede Teilelktrode gelangende Strommenge auf den Wert q beschränkt, und es treten keine Lichtbögen auf.

In der JIg, 3 sind schematisch die Anode 12 der Entladungsvorrichtung und die die Kathode bildenden Stifte 13 dargescellt, wobei diese beispielsweise durch einen Isolierträger 14 gehalten werden und jeweils mit dem Hochspannungs-Impulsgenerator 15 mittels eines Kondensators 16 verbunden sind.

Der Hochspannungs-Impulsgenerator 15 kann durch eine Gleichspannungsquelle 15a ersetzt werden, die mit einem Schalter 17, beispielsweise einer Hilfsfunkenstrecke oder irgendeiner anderen bekannten Ausschaltvorrichtung, parallelgeschaltet ist.

Die Fig. 4 stellt eine Abwandlung einer erfindungsgemässen Vorrichtung dar: danach wird die Kathode aus mehreren

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Leitern gebildet, die jeweils aus einem Stift 18 bestehen, welcher mit einem seinerseits von einem zylindrischen elektrischen Leiter 20 umgebenen Isoliermittel 19 umgeben ist. Alle Teile werden beispielsweise durch eine Metallplatte 21 gehalten, die gleichzeitig als Träger und als Zufuhrleiter der von einem Impulsgenerator 22 gelieferten Spannung dient. In diesem Ausführungsbeispiel Übernehmen der zylindrische Leiter 20 und der Stift 18 die Funktion des Kondensators 16 der Pig. Λ 3, wodurch sich die Verwendung der Hilfskondensatoren des Isolierträgers 14 der Fig. 3 erübrigt. Es ist jedoch zu bemerken, dass es durchaus möglich ist, die Teile 18, 19, 20 durch einen Isolierträger zu halten und jeden der Leiter 20 an den negativen Ausgang des Impulsgenerators 22 anzuschliessen. Die Ergebnisse können noch verbessert werden, wenn an den so erzielten Aufbau eine Reihe von mit einem Isoliermittel 23a umgebenen Zusatzleitern 23 angeschlossen werden, die mit der positiven Klemme des Impulsgenerators 22 verbunden werden. Diese Leiter haben die gleiche Punktion wie die mit 5 und 6 in Fig. 1 bezeichneten Leiter» Um ggf. auftretende Entladungen zwischen dem Stift 18 und dem Leiter 20 sowie eine Verformung der Kraftlinien des elektrischen Felds in der Entladungsvorrichtung zu vermeiden, kann, wie rechts in der Vorrichtung nach Fig. 4 dargestellt, eine zusätzliche Isolierschicht 24 vorgesehen werden, die das Ende des Leiters 20 bedeckt.

Die Pig. 5 stellt ein anderes erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel dar. In diesem Fall besteht die Kathode in

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einer bestimmten Anzahl von Teilen, die jeweils zwei scharfe Kanten 25 und 26 aufweisen, und zwar werden diese Teile durch die Aufbringung einer Metallschicht 27 auf einem Isolierträger 28 hergestellt, der ggf. einen Zusatzleiter 29 umgeben kann, welcher an die positive Klemme eines Impulsgenerators 30 angeschlossen ist und die gleiche Punktion wie die Metalleiter 5 und 23 der Fig. 1 und 4 hat.

In der Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel veranschaulicht, in dem die Kathode aus mehreren Metallteilen 31 besteht, die ebenfalls durch Aufbringung einer Metallschicht auf einen Isolierträger 32 hergestellt werdenj in diesem Fall ist der Isolierträger flach» Eine Metallschicht oder eine mit der positiven Klemme des Impulsgenerators 34 verbundene Metallplatte 33 hat die gleiche Funktion wie die Metalleiter 29, 23 und 5 der Fig. 5, 4 und 1„

Erfindungsgemäss wird jedes einzelne Teil 27 der Fig. 5 bzw. 31 der Fig. 6 getrennt an die negative Klemme des Impulsgenerators 34 mittels Kondensatoren 35, 36 angeschlossen.

Jede Gaslaser-Entladungsr'dhre ist so in einem Hohlraumresonator angeordnet, derais mindestens zwei Reflexionsspiegeln besteht, dass die optische Achse dieses Holilraumresonators nahezu parallel zur Anodenebene verläuft und in gleichem Abstand von der Anodenebene und der von den Enden der Kathodenöffnungen gebildeten Ebene liegt.

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Claims (8)

¹ PATENTANSPRÜCHE

Gaslaser-Entladungsröhre mit mindestens einer Kathode und einer Anode dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (1) aus mehreren Leitern (4, ß, 13_f 1β, 27, 31) "besteht, die jeweils eine der Anode (2, 7, 12) gegenüberliegende Spitze aufweisen und Jeweils mittels eines Kondensators (16, 18, 19, 20, 35_f 36) an die negative Klemme eines Spannungsimpulsgenerators (3» 10, 15) angeschlossen sind.

2. Gaslaser-Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kondensatorplatten aus dem Leiter (18) und die andere aus eines vom Leiter (18) durch ein Isoliermittel (19) getrennten e 1 ektrischen

3« Gaslaser-Fntladungsr'dhre nach Anspruch 2, a

dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leiter (18) aus einem Stift besteht, wobei der die andere Platte des Kondensators bildende elektrische Leiter ein zylindrisches Teil ist, das mindestens einen Teil des Stifts umgibt,

4. Gaslaser-Entladungsr*ohre nach Anspruch 3» d a d u r eh. g e k e η η ζ e i c h η e t, dass mit einem festen Isoliermittel (23a7~28T*tüügeb8ne Jiusatzleiter (23, 29) nahezu in Hohe der Enden der Stifte (18) angeordnet sind, wobei die Zusatzleiter an die Anode angeschlossen sind,

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5 > Gaslaser-Entladungsr'dhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter aus auf einem Isolierträger (28, 32) angeordneten Metallstreifen (31, 27) bestehen.

6. Gaslaser-Entladungsr'dhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallstreifen (31, 27) durch Aufbringung einer Metallschicht erzielt werden»

7 c Gaslaser-Entladungsr'dhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht auf mindestens einem Teil der Seitenfläche eines Isolierträgers (28) angeordnet ist, in dem ein Metallstift (29) untergebracht ist, der den an die Anode angeschlossenen Zusatzleiter bildet.

8. Gaslaser-Entladungsr'dhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht auf der Oberfläche einer Isolierplatte (32) aufgebracht ist, wobei ein Metalleiter (33) auf der anderen Seite der Isolierplatte (32) angeordnet und an die Anode angeschlossen ist.

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