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Ke nnwor L: Rohr-Mittenanzapfung
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Gaslaser, insbesondere Gastransportlaser Die vorliegende Erfindung
betrifft einen Gaslaser, insbesondere Gastransportlaser mit einem Entladungsrohr,
dem zwei, mit einer Spannungsquelle verbundene Elektroden zugeordnet sind und mit
Einlaß- und Auslaßöffnungen für das Lasergas.
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Mit diesem Oberbegriff wird auf einen Stand der Technik -Bezug genommen
wie er beispielsweise bei Gastransportlasern durch die DE-OS 2 741 737 bekannt geworden
ist.
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Bei diesem Gastransportlaser erfolgt die Lasergaszufuhr an dem einen
Ende und die Lasergasabführung an dem anderen Ende eines Entladungsrohres. Die Praxis
hat gezeigt, daß während des Gas transportes im Rohr zwischen den beiden ebenfalls
den Rohrenden zugeordneten Elektroden eine Gaserwärmung erfolgt, die die Ausgangsleistung
des Gastrans-
portlasers dahingehend ungünstig beeinflußt, daß mit
zunehmender Gastemperatur die Leistung geringer wird.
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Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß bei einer derartigen Lasergaszufuhr
inhomogene Gasentladungen auEtret,ffln können, die sich ebenfalls ungünstig auf
die Lase-rausganysleistung sowie die LaserstrahlquaJität auswirken.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gaslaser, insbesondere Gastransportlaser
der Eingangs genannten Art zu schaffen, der bei gleicher Entladungsrohrlänye gegenüber
bisherigen Systemen eine höhere und stabilere Ausgangsleistung sowie eine bessere
Laserstrahlqualität ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen,daß
an den Entladungsrohrenden jeweils eine Lasergaseinlaßöffnung und etwa in der Mitte
des Entladungsrohres eine Gasauslaßöffnung vorgesehen ist.
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Bei einer derartigen Ausbildung wird eine bessere Kühlung des strömenden
Lasergases erreicht. Dies wird auf folgendes zurückgeführt: Da der Strömungsleitwert
der nunmehr strömungstechnisch parallel geschalteten Entladungsrohrhälften bei gleichem
Differenzgasdruck zwischen Ein- - und Ausströmstelle viermal so groß ist wie beim
Entladungsrohr ohne Mittenanzapfung, ist bei gleicher in das Rohr eingebrachter
elektrischer Leistung (Spannung zwischen Anode und Kathode multipliziert mit dem
Entladungsstrom) der Abtransport der entstehenden Wärme aus dem Entladungsgebiet,
d.h. also die Kühlung des Lasergases, entsprechend verbessert.
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Durch die Erfindung wird es ferner möglich, die Gasdruckdifferenz
zwischen Ein- und Ausströmstelle zu senken beispielsweise auf die flälfte eines
Wertes der mit bisherigen Entladungsrohren crreichbar ist zu seiiken.
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Der Gasdurchsatz beim erfindungsgemäßen vorgeschlagenen Entladungsrohr
ist dann immer noch zweimal größer als beim bisherigen Entladl,lngsrohr, gleichzeitig
ist aber die Druckdifferenz n@ halb so groß wie beim bisherigen Entladungsrohr.
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Darüber hinaus wird eine Homogenisierung der Gasentladung erreicht.
Dies wird insbesondere daraufzurückgeführt, daß nunmehr sowohl die Anode als auch
die Kathode mit Lasergas angestömt werden und die an beiden Elektroden entstehenden
Ladungsträger in die Ladung hinein -transportiert werden. Dadurch wird im Vergleich
zu dem bisherigen Entladungsrohr eine höhere Ladungsträgerzahl in der Entladung
und eine homogenisierte Entladung erzielt.
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Aufgrund der besseren Kühlung, der Senkung der Gasdruckdifferenz sowie
der verbesserten Entladung sind nunmehr bei gleichen Parametern wie beim Gaslaser
mit einem herkömmlichen Entladungsrohr höhere .Laserausgangsleistungen erreichbar
und darüber hinaus ist die Strahlqualität des ausgekoppelten Laserstrahles erheblich
verbessert.
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In der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte
Merkmale die Erfindung näher erläutert.
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In der Zeichnung ist der schematische Aufbau eines mit 10 bezeichneten
Axialstrom-Gastransport-CO2-Lasers veranschaulicht. Der Laser 10 besteht im wesentlichen
aus einem Laserentladungsrohr 11, dem zwei als Ring oder Stift elektrodenausgebildete
Elektroden 12,13 zugeordnet sind.
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Die Elektroden 12, 13 sind an einer nicht näher dargestellie Hochspannungsgleichstromquelle
14 angeschlossen. Die Laserspiegel sind mit 15 und 16 bezeichnet.
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Uber Leitungen 17 wird dem Gaslaser 10 kontinuierlich eine geringe
Gaslasermenge über die Gasversorgung 18 zugeführt. Das Lasergas ist dabei bevorzugt
ein Helium-Stickstoff-Kohlendioxid-Gemisch. Zur Aufrechterhaltung eines geringen
Druckes innerhalb des Entladungsrohres 11 yofl ca. 30 mbar ist das Entladungsrohr
mit einer Vakuumpumpe 19 verbunden.
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An den Entladungsrohrenden 20, 21 ist jeweils eine Lasergaseinlaßöffnung
22,23 vorgesehen. Ferner weist das Entladungsrohr 11 vorzugsweise in der Mitte eine
Gasauslaßöffnung 24 auf. Gaseinlaßöffnungen 22 und 23 sowie die Gasauslaßöffnung
24 sind über Leitungen 25,26, 27 mit einer Einheit 28 zum Kühlen und Transportieren
des Lasergases verbunden. Die Kühl/Transporteinheit 28 weist einen Gaskühler 29
sowie ein Gasgebläse 30 auf, welches vorzugsweise als Rootsgebläse ausgebildet ist.
die Wie Zeichnung ferner zeigt, ist der gesamte Gastransportlaser 10 als Baueinheit
ausgebildet und in einem gemeinsamen Gehäuse 31 angeordnet. An der Baueinheit/Gehäuse
31 ist ein Schneidkopf 32 befestigt, in welchem. über Spiegel und weitere optische
Einrichtungen der Laserstrahl auf ein zu bearbeitendes Werkstück fokusiert werden
kann.
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Beim Ausführungsbeispiel ist bevorzugt den Entladungsrohrenden der
Lasergaseinlaß und der Mitte des Entladungsrohles der Lasergasauslaß zugeordnet.
Es ist jedoch durchaus möglich und liegt im Rahmen der Erfindung, den Lasergaseinlaß
in der Mitte und die entsprechenden Lasergasauslaßöffnungen an den Rohrenden vorzusehen.
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Zusammenfassung Gaslaser, insbesondere Gastransportlaser Ein a(r.ariger
Laser (10) weist ein Entladungsrohr (11) auf, dem zwei, mit einer Spannungsquelle
(14) verbundener Elektroden (12,13) zugeordnet sind und welches ferner Einlaß- und
Auslaßöffnungen (22,23,24) für das Lasergas zugeordnet sind.
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Um eine höhere Laserleistung sowie eine verbesserte Qualität des ausgekoppelten
Laserstrahles zu erreichen, wird an den Entladungsrohrenden (20,21) jeweils eine
Lasergaseinlaßöffnung (22,23) und in der Mitte des Entladungsrohres (11) eine Gasauslaßöffnung
(24) vorgesehen.