DE3644004C2 - Schaltung für die Vorionisierung und Hauptentladung eines gepulsten Gaslasers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung für die Vorionisierung und Hauptentladung eines gepulsten Gaslasers mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Eine solche Schaltung ist aus der Veröffentlichung BURNHAM, R., DJEU, N., "Ultraviolet-preionized discharge-pumped lasers in XeF" [US-Z.: Applied Physics Letters, Vol. 29, No. 11, December 1976, S. 707-709].

Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung und besondere Ausgestaltung der älteren Anmeldung P 36 21 005.6 der Anmelderin vom 23. Juni 1986. Auf diese ältere Anmeldung P 36 21 005.6, zu welcher die vorliegende Anmeldung im Zusatz­ verhältnis steht, wird ausdrücklich Bezug genommen.

In der Stammanmeldung P 36 21 005.6 wird eine Anordnung für die elektrische Anregung und/oder Vorionisierung eines gepulsten Gaslasers beschrieben, die wahlweise eine hochwertige Vorioni­ sierung und/oder die Erzeugung eines komprimierten Hochspan­ nungsimpulses ermöglicht. Wird die Schaltung zur Vorionisierung verwendet, so ist diese höchst intensiv und setzt die kapazitiv gespeicherte Energie mit hohem Wirkungsgrad um. Dabei ist die Vorionisierung kürzer als ca. 200 ns und der in einer üblichen Impulshochspannungsquelle vorgesehene Schalter, wie z. B. ein Thyratron, wird wenig belastet. Auch hat die aus der älteren Anmeldung P 36 21 005.6 bekannte Schaltung den Vorteil, daß das Vorionisierungssystem (Funkenelektroden) eine lange Lebensdauer aufweist. Daneben hat die aus der älteren Anmeldung bekannte Schaltung auch noch den Vorteil, daß nur ein begrenzter La­ dungstransfer durch die Funken erfolgt, so daß Gasverschmut­ zungen vermieden sind.

Gemäß der älteren Anmeldung P 36 21 005.6 wird die Funkenent­ ladung zwischen den Funkenelektroden entweder für die Vorioni­ sierung oder für die Pulskompression oder für beides benutzt. Pulskompression bedeutet, daß eine über einen relativ langen Zeitraum von etwa 100 ns bis einige hundert ns kapazitiv ge­ speicherte Energie in einen zeitlich z. B. um einen Faktor 10 komprimierten, d. h. verkürzten, Hochspannungsimpuls umgesetzt wird. Dieser komprimierte Hochspannungsimpuls kann als Arbeits-, Schalt- oder Steuerimpuls für andere Zwecke als die Funken-Vorionisierung anderen Schaltelementen des Lasers, wie z. B. dem Versorgungsschaltkreis der Plasmaentladung zugeführt werden.

Zum Stand der Technik wird auf folgende Druckschriften ver­ wiesen: 1) W.H. Long Jr., M.J. Plummer und E.A. Stappaerts, "Efficient discharge pumping of a XeC1 laser using a high­ voltage prepulse", Appl. Phys. Lett. 43 (1983), 735; 2) W.H. Long, US-PS 4 534 035; 3) C.H. Fisher, M.J. Kushner, T.E. DeHart, J.P. McDaniel, R.A. Petr und J.J. Ewing, "High efficiency XeC1 laser with spiker and magnetic isolation" Appl. Phys. Lett. 48 (1986), 1574; 4) R.S. Taylor, "Pre­ ionization and Discharge Stability Study of Long Optical Pulse Duration UV-Preionized XeC1 Lasers", Appl. Phys. B 51 (1986), 1; 5) R.S. Taylor und K.E. Leopold, "Magnetically induced pulser laser excitation", Appl. Phys. Lett. 46 (1985), 335; 6) R.S. Taylor und K.E. Leopold, "Microsecond duration optical pulses from a UV-preionized XeC1 laser", Appl. Phys. Lett. 47 (1985), 81.

Aus der US 4 612 643, der US 4 547 883 und aus dem Aufsatz [R. S. Taylor and K. E. Leopold, "Magnetically induced pulser laser excitation"] US-Z: Appl. Phys. Lett., Bd. 46, H. 4, 1985, S. 335-337 sind Schaltungen mit einer zweistufigen elektrischen Anregung bekannt, wobei die Schaltungen jedoch keine Funkenstrecken aufweisen, die sowohl zur Vorionisierung als auch zur Erzeugung eines komprimierten Hochspannungsimpulses dienen.

Aus dem eingangs genannten Aufsatz BURNHAM, R., DJEU, N., "Ultraviolet-preionized discharge-pumped lasers in XeF" ist zwar eine Schaltung für die Vorionisierung und Hauptentladung eines gepulsten Gaslasers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt, jedoch führt dort der Funke keine selbständige Schalterfunktion aus und auch der bei der Funkenentladung fließende Strom dient dort nicht sowohl zur Vorionisierung als auch zur Erregung eines komprimierten Hochspannungsimpulses. Auch wird dort der Hochspannungsimpuls nicht als sogenannter Präpuls direkt an die Hauptelektroden angelegt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Schaltung derart weiterzubilden, daß in ein­ facher und zuverlässiger Weise die Vorionisation und die Haupt­ entladung mit guter Qualität durchgeführt werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentan­ spruch 1 gekennzeichnet.

Nach der Erfindung wird also der komprimierte Hochspannungs­ impuls als sogenannter Präpuls direkt an die Hauptelektroden angelegt, so daß an den Hauptelektroden eine Spannungsüberhö­ hung entsteht, die zusammen mit der zuvor bereits eingeleiteten Vorionisierung zum Durchbruch und zur Einleitung der Hauptent­ ladung führt.

Für die Qualität der Hauptentladung, insbesondere deren Homoge­ nität und Zeitverhalten, ist es erforderlich, daß auch die Vor­ ionisierung möglichst homogen, also gleichmäßig im Raum, erfolgt.

Die Aufgabe der Vorionisierung und des genannten Präpulses ist es, die anfänglich sehr kleine Konzentration freier Elektronen im Arbeitsgas (vermutlich weniger als 1 Elektron pro cm³) bis zu Werten von 10¹³ bis 10¹⁵ pro cm³ in möglichst homogener Weise zu erhöhen. Diese Erhöhung der Konzentration freier Elek­ tronen um 13 bis 15 Zehnerpotenzen wird in zwei Stufen er­ reicht. Die Erhöhung um etwa die ersten 7 Zehnerpotenzen der Konzentration freier Elektronen erfolgt durch die Vorionisie­ rung, während die nachfolgenden Zehnerpotenzen durch den soge­ nannten Avalancheprozeß (Feldmultiplikation) gewonnen werden. Der Vorionisierungsvorgang hat wesentlichen Einfluß auf die Homogenität des gesamten Elektronen-Vermehrungsprozesses und somit auch auf die Homogenität der Hauptentladung, welche weit­ gehend für die Leistung und auch andere Qualitäten des Lasers maßgeblich ist. Wenn während der Vorionisierungsphase zwischen den Hauptelektroden der Laserkammer bereits eine ausreichend hohe Spannung herrscht, werden freie Elektronen auch durch den Avalancheprozeß erzeugt. Setzt aber dieser Avalancheprozeß bereits ein, bevor die Konzentration an freien Elektronen Werte von etwa 10⁶ bis 10⁷ pro cm³ erreicht hat, kann die angestrebte homogene Erzeugung von freien Elektronen erheblich gestört werden. Mit anderen Worten: Die anfängliche Konzentration von etwa 10⁷ freien Elektronen pro cm³ muß im wesentlichen durch die Vorionisierung selbst (nicht aber durch einen Avalanche­ prozeß) erzeugt werden. Die Zahl der durch Avalancheprozesse erzeugten Elektronen ist eine empfindliche Funktion der Span­ nung zwischen den Hauptelektroden in der Laserkammer. Um die mittels der Vorionisierung (also z. B. mittels Ionisieren der UV-Strahlung) erzeugte Konzentration freier Elektronen von etwa 10⁷ pro cm³ nicht durch Avalancheprozesse zu stören, muß die Spannung zwischen den Hauptelektroden in dieser Phase der Vor­ ionisierung entsprechend klein gehalten werden. Der genaue Wert einer noch zulässigen Spannung zwischen den Hauptelektroden (also einer Spannung, bei der Avalancheprozesse die homogene Elektronenerzeugung nicht stören) hängt von der Zusammensetzung des Arbeitsgases und der Intensität der Vorionisierung ab. Allgemein gilt, daß mit steigender Intensität der Vorionisie­ rung auch die zulässige Spannung zwischen den Hauptelektroden ansteigen darf. Eine genaue Simulation dieser Vorgänge zeigt, daß bei allen herkömmlichen Vorionisierungsverfahren, welche jeweils bis zu einigen hundert ns dauern, um etwa 10⁷ freie Elektronen pro cm³ zu erzeugen, die Spannung zwischen den Hauptelektroden nicht wesentlich größer sein darf als die doppelte Durchbruchsspannung (welche bei den oben genannten höheren Elektronenkonzentrationen zum Durchbruch führt).

Die genaue Zeitsteuerung der Spannung zwischen den Hauptelek­ troden und deren zeitliche Anpassung an die Vorionisierung wird vor allem auch deshalb erschwert, weil die Erzeugung freier Elektronen während der Vorionisierung im wesentlichen vom Zeit­ integral der Vorionisierungsintensität abhängt, während die Feldmultiplikation (Avalancheprozesse) exponentiell von der Zeit abhängt.

Der erfindungsgemäß erzeugte komprimierte Hochspannungsimpuls, welcher als Präpuls direkt an die Hauptelektroden angelegt wird, kann bei den vorgesehenen Induktivitäten und Kapazitäten so zeitlich angepaßt werden, daß der Zeitverlauf der Spannung zwischen den Hauptelektroden den vorstehend beschriebenen An­ forderungen automatisch und ohne andere Steuer- und Überwa­ chungseinrichtungen gerecht wird. Ist die Induktivität L1 des Stromkreises, in dem der als Präpuls dienende, komprimierte Hochspannungsimpuls fließt, hinreichend klein (z. B. kleiner als 5 nH, was aber von der geometrischen Anordnung der Schaltungs­ elemente abhängt), so kann dem Präpuls ein idealer Zeitverlauf gegeben werden, bei dem er zunächst die Spannung zwischen den Hauptelektroden wesentlich reduziert (so daß in dieser Phase der Vorionisierung keine störenden Avalancheprozesse auftre­ ten), während in einer nachfolgenden Phase der Präpuls die Spannung zwischen den Hauptelektroden wesentlich verstärkt, bis die Durchbruchsspannung erreicht ist. Der Präpuls ändert somit mit der Zeit sein Vorzeichen. Seine Polarität wird anfangs so gewählt, daß die Spannung zwischen den Hauptelektroden wesent­ lich reduziert wird (z. B. auf 0). Diese Zeitspanne mit redu­ zierter Spannung zwischen den Hauptelektroden dauert z. B. 15 ns. In dieser Zeit wird das Arbeitsgas zwischen den Haupt­ elektroden durch die Vorionisierungsfunken homogen auf z. B. 10⁷ freie Elektronen pro cm³ vorionisiert. Erst danach bewirkt die zeitliche Änderung des Präpulses, daß die Spannung zwischen den Hauptelektroden sehr schnell anwächst, bis durch die dann ein­ setzende Feldmultiplikation der freien Elektronen die Plasma­ entladung im Arbeitsgas durchbricht (die Konzentration der freien Elektronen wird dabei auf Werte von etwa 10¹³ bis 10¹⁵ Elektronen pro cm³ erhöht). Es versteht sich, daß die Polarität des Präpulses in der Feldmultiplikationsphase die gleiche ist wie die durch kapazitive Energiespeicher an die Hauptelektroden angelegte Spannung, so daß in dieser Phase sich beide Span­ nungen addieren, während zuvor die durch die kapazitiven Ener­ giespeicher bereitgestellte Spannung durch den Präpuls redu­ ziert worden ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist also vorgesehen, daß der Präpuls derart direkt an die Hauptelektro­ den in der Laserkammer angelegt wird, daß vor der Erhöhung der Spannung eine kurzzeitige Erniedrigung der Spannung erfolgt.

Ein derartiger Verlauf des Präpulses kann bei der erfindungs­ gemäßen niederinduktiven Anschließung der kapazitiven Energie­ speicher für die Funkenelektroden an die zwischen den Funken­ elektroden erfolgende Funkenentladung dadurch erreicht werden, daß negative und positive Interferenzen, wie sie in der Hoch­ leistungs-Pulselektronik bekannt sind, ausgenutzt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3 bis 6 beschrieben.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzip-Schaltbild einer Schaltung für die Vorioni­ sierung und Hauptentladung eines gepulsten Gaslasers und

Fig. 2 einen typischen zeitlichen Verlauf der Spannung zwi­ schen den Hauptelektroden.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung für die Vor­ ionisierung und Hauptentladung eines gepulsten Gaslasers. Die homogene Hauptentladung zur Anregung des Arbeitsgases brennt zwischen den Hauptelektroden 1 und 2. Die Anordnung der Haupt­ elektroden 1 und 2 sowie der Funkenelektroden 3, 4, 5 und 6 ist an sich bekannt und z. B. in der älteren Patentanmeldung P 36 21 005.6 beschrieben. Die Hauptelektroden 1 und 2 er­ strecken sich senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1.

Aus an sich bekannten Impulsspannungsquellen (nicht gezeigt) werden die Kondensatoren 7, 8, 9 und 10 über die Anschlüsse 12 und 13 aufgeladen. Die Kondensatoren 7 und 9 sowie 8 und 10 speichern die elektrische Energie, aus welcher eine Funkenent­ ladung zwischen den Funkenelektroden 3 und 4 bzw. 5 und 6 ge­ speist wird. Daneben dient diese Energie auch dazu, einen zeit­ lich komprimierten, d. h. kurzen, Hochspannungsimpuls zu erzeu­ gen, wie in der älteren Patentanmeldung P 36 21 005.6 beschrie­ ben ist.

Die Aufladung der Kondensatoren 7, 8, 9 und 10 dauert typi­ scherweise einige hundert ns. Damit das Schaltelement der Im­ pulsspannungsquelle (nicht gezeigt), wie z. B. ein Thyratron, unter entspannten Bedingungen arbeitet, werden alle Funkenent­ ladungen zwischen den Funkenelektronen 3 und 4 bzw. 5 und 6 (es können noch mehr Funkenelektroden vorgesehen sein) synchron eingeleitet. Sobald die Funkenentladung einsetzt, wird durch die Funken kurzwellige Strahlung erzeugt, durch die das Ar­ beitsgas in der Laserkammer und insbesondere zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 vorionisiert wird, d. h. es werden durch die kurzwellig Strahlung freie Elektronen im Arbeitsgas erzeugt.

Die kapazitiven Energiespeicher 7, 8, 9 und 10 werden durch die (nicht gezeigte) Impulsspannungsquelle in der Weise aufgeladen, daß eine Spannung zwischen den Funkenelektroden 3 und 4 bzw. 5 und 6 von mehrfacher statischer Durchbruchspannung erreicht wird. Danach wird die in den kapazitiven Energiespeichern (Kon­ densatoren) gespeicherte Energie durch den Funken selbst ge­ schaltet, das heißt der Funke führt eine selbständige Schalter­ funktion aus. Da die Kondensatoren 7 und 9 bzw. 8 und 10 je­ weils niederinduktiv an die Funken-Entladungsstrecken zwischen den Funkenelektroden 3 und 4 bzw. 5 und 6 angeschlossen sind, wird durch die Funkenentladung nicht nur die Vorionisierung ausgeführt, sondern zugleich auch noch ein komprimierter Hoch­ spannungsimpuls (s. ältere Patentanmeldung P 36 21 005.6) er­ zeugt. Dieser Hochspannungsimpuls wird als sogenannter Präpuls mittels der Kondensatoren 9 und 10 an die Hauptelektrode 1 an­ gelegt. Dadurch entsteht zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 ein Spannungsverlauf, der durch den Präpuls beeinflußt wird. Neben dem über die Kondensatoren 9 und 10 Übertragenen Präpuls liegt an der Hauptelektrode 1 noch die Ladespannung der kapazitiven Energiespeicher (Kondensatoren) 11 und 11′, die zuvor über die Zuleitung 14 aus einer an sich bekannten (nicht gezeigten) Spannungsquelle, wie einer Impulsspannungsquelle, aufgeladen worden ist. Zur Erzeugung von langen Pulsen von ei­ nigen hundert ns Dauer werden typischerweise die Kondensatoren 7, 9, 8 und 10 über die Zuleitungen 12 bzw. 13 auf Spannungen über 20 kV aufgeladen, während über die Zuleitung 14 die Kon­ densatoren 11, 11′ unter 10 kV aufgeladen werden. Diese Werte sind nur beispielhaft.

Typische Werte für die Kapazitäten der Kondensatoren 11 und 11′ sind 1,3 µF pro Meter Entladungslänge. Die Kondensatoren 7, 8, 9 und 10 haben jeweils eine typische Kapazität von 30 nF pro Meter Entladungslänge, wobei die Summe der Kapazitäten der Kondensatoren 9 und 10 etwa der Summe der Kapazitäten der Kondensatoren 7 und 8 entspricht.

Zum Zeitpunkt der Einleitung der Funkenentladungen zwischen den Funkenelektroden 3 und 4 bzw. 5 und 6 ist die Aufladung aller Kondensatoren abgeschlossen.

In Fig. 1 sind zwei für die Schaltung wesentliche Induktivitä­ ten schematisch dargestellt. L1 ist die Induktivität des Krei­ ses, in dem der Präpuls bei der Einleitung und beim Durchbruch der Hauptentladung seinen Strompfad schließt, während L2 die Induktivität des Stromkreises ist, in welchem der Entladungs­ strom der Hauptentladung fließt. Die letztgenannte Induktivität wird auf dem kürzesten Weg gemessen, auf dem sich der Strompfad auf beiden Anschlußseiten des kapazitiven Energiespeichers 11, 11′ schließt.

Das Verhältnis der beiden genannten Induktivitäten (d. h. deren Größe) spielt eine wichtige Rolle bei der Erzeugung des Prä­ pulses. Der kapazitive Energiespeicher 11, 11′ für die Haupt­ entladung hat regelmäßig eine Kapazität, die größer ist als die Summe aller anderen Kapazitäten, so daß alle schnellen Span­ nungsänderungen, die über die Kondensatoren 9 und 10 aus den Funkenelektroden 3 und 5 auf die Hauptelektrode 1 Übertragen werden, durch den kapazitiven Energiespeicher 11, 11′ an die Masse kurzgeschlossen werden (Fig. 1).

Da die hier in Rede stehenden Spannungsänderungen sehr schnell sind (weit unter 100 ns), unterliegen alle Spannungsänderungen an der Hauptelektrode 1 den Gesetzen des induktiven Spannungs­ teilers. Um einen möglichst hohen, intensiven Präpuls zu erhal­ ten, ist es wünschenswert, den Quotienten der Induktivitäten L2/L1 möglichst groß zu wählen. Andererseits erfordert die schnelle Energiedeponierung in der Hauptentladung zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 eine möglichst kleine Induktivität L2. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel lassen sich mit einem Verhältnis der Induktivitäten L2/L1 von etwa 4 gute Ergebnisse erzielen. Die sehr niedrige Induktivität L1, deren Wert von der gewählten geometrischen Anordnung der Leiter und Bauteile ab­ hängt, hat beim Ausführungsbeispiel einen Wert von etwa 5 nH, so daß die Induktivität L2 im Bereich von etwa 20 nH gehalten werden kann, was immer noch eine günstige Deponierung der in den kapazitiven Energiespeichern 11, 11′ gespeicherten Energie in die Hauptentladung ermöglicht.

Die Induktivität L2 besteht im wesentlichen aus der natürlichen Induktivität der elektrischen Durchführungen und Leitungen. Es ist auch möglich, an der Stelle 19 (Fig. 1), also im Kreis zwi­ schen der Hauptelektrode 1 und dem dieser zugeordneten kapazi­ tiven Energiespeicher 11, 11′ zusätzlich eine magnetisch sättigbare Induktivität anzubringen. Derartige, magnetisch sättigbare Induktivitäten sind an sich bekannt, beispielsweise kann es sich um ein Flachband mit Kern handeln (s. die eingangs genannten Literaturstellen 3), 4), 5) und 6). Für die Zeit des Präpulses erhöht diese sättigbare Induktivität bei 19 die Induktivität L2, so daß damit der Ungleichheit L2"L1 genügt ist. Für die Zeit nach dem Präpuls erreicht diese Induktivität bei 19 ihre Sättigung, so daß in dieser Phase der Forderung nach einer möglichst kleinen Induktivität L2 entsprochen ist. Der Einsatz einer sättigbaren Induktivität ist eine Variante des gezeigten Ausführungsbeispieles.

Ein Vergleich der anhand der Fig. 1 beschriebenen Schaltungs­ anordnung zeigt, daß es hiermit möglich ist, den Präpuls direkt und mit großer Wirksamkeit an die Hauptelektrode 1 anzulegen, ohne daß eine zusätzliche Trennung zwischen der Hauptelektrode 1 und dem ihr zugeordneten kapazitiven Energiespeicher 11, 11′ erforderlich ist.

Um den gewünschten zeitlichen Verlauf des Präpulses zu erhal­ ten, haben die Spannungen, die einerseits über die Zuleitung 14 an den kapazitiven Energiespeicher 11 der Hauptelektroden 1 und 2 angelegt werden und die Spannungen, die über die Anschlüsse 12 und 13 an die Kondensatoren 7, 8, 9 und 10 angelegt werden, jeweils das gleiche Vorzeichen (gemessen gegen das gemeinsame Massenpotential, Fig. 1).

Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der vom Präpuls beeinfluß­ ten Spannung an der Hauptelektrode 1. Im Moment des Durchbruchs der Funkenentladungen zwischen den Funkenelektroden 3 und 4 bzw. 5 und 6 herrscht zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 die Ladespannung der Kondensatoren 11, 11′. Die anfängliche Polari­ tät des Präpulses wird so gewählt, daß zunächst der über die Kondensatoren 9 und 10 auf die Hauptelektrode 1 Übertragene Präpuls deren Spannung stark reduziert, z. B. auf den Wert nahe 0. Diese verringerte Spannung zwischen den Hauptelektroden l und 2 wird über eine kurze Zeit von z. B. 15 ns aufrechterhal­ ten. In dieser Zeit wird das Arbeitsgas zwischen den Hauptelek­ troden durch die kurzwellige Strahlung aus der Funkenentladung vorionisiert. Hierbei werden z. B. die eingangs genannten 10⁷ freien Elektronen pro cm³ erzeugt. Erst danach steigt die Spannung zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 sehr schnell, bis durch die jetzt einsetzende Feldmultiplikation der freien Elek­ tronen (Avalancheprozesse) die Entladung im Arbeitsgas durch­ bricht, dabei beträgt die Konzentration der freien Elektronen etwa 10¹³ bis 10¹⁵ pro cm³. Während dieser Phase der Feldmulti­ plikation ist die Polarität des Präpulses dieselbe wie die an den Hauptelektroden liegende Ladespannung der Kondensatoren 11, 11′, so daß sich die beiden Spannungen addieren. Diese zeitli­ che Abfolge des Präpulses ist möglich, weil die Induktivität L1 hinreichend klein gewählt ist.

Im Vergleich mit dem in der Beschreibungseinleitung genannten Stand der Technik zeigt die erfindungsgemäße Schaltung gemäß Fig. 1 auch den Vorteil, daß mit der Einleitung des Energie­ transfers aus der Impulsspannungsquelle (nicht gezeigt) Über die Anschlüsse 12 und 13 auf die Kondensatoren 7, 8, 9 und 10 das gesamte Lasersystem mit allen seinen Vorgängen, also die Vorionisation, die Erzeugung des Präpulses und die Hauptentla­ dung, vollautomatisch abläuft. Es sind also keine gesonderten zeitlichen Synchronisierungen und Steuerungen für diese drei Vorgänge erforderlich.

Claims (5)

1. Schaltung für die Vorionisierung und Hauptentladung eines gepulsten Gaslasers mit

• - transversaler Anregung des Arbeitsgases durch eine Plasmaent­ ladung zwischen in der Laserkammer angeordneten Hauptelektroden (1, 2) zur Erzeugung der Hauptentladung,
• - einer oder mehreren Funkenelektroden (3, 4, 5, 6) in der Laserkammer zur Erzeugung der Vorionisierung,
• - zumindest einer Impulsspannungsquelle (12, 13, 14) zur Aufladung von kapazitiven Energiespeichern (7, 8, 9, 10, 11, 11′) für die Speisung der Haupt- und Funkenelektroden, wobei
• - der kapazitive Energiespeicher (7, 8, 9, 10) für die Funken­ elektroden (3, 4, 5, 6) niederinduktiv an die zwischen den Funkenelektroden erfolgende Funkenentladung angeschlossen ist, und
• - der kapazitive Energiespeicher (7, 8, 9, 10) für die Funken­ elektroden (3, 4, 5, 6) durch die ihm zugeordnete Impulsspan­ nungsquelle (12, 13) in der Weise aufgeladen wird, daß eine Spannung zwischen den Funkenelektroden von mehrfacher Durch­ bruchsspannung erreicht wird, wonach ein spontanes oder extern ausgelöstes Schalten der im kapazitiven Energiespeicher für die Funkenelektroden gespeicherten Energie durch den Funken zwi­ schen den Funkenelektroden erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Funke eine selbständige Schalterfunktion ausführt, wobei der bei der Funkenentladung fließende Strom sowohl zur Vorioni­ sierung als auch zur Erzeugung eines komprimierten Hochspan­ nungsimpulses dient, und wobei der Hochspannungsimpuls als Präpuls direkt an die Hauptelektroden (1, 2) angelegt wird, so daß die dort aufgrund des kapazitiven Energiespeichers (11, 11′) an den Hauptelektroden herrschende Spannung kurzzeitig wesentlich erhöht wird und hierdurch zusammen mit der Wirkung der Vorionisierung eine homogene Hauptentladung eingeleitet und gespeist wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Präpuls derart direkt an die Hauptelektroden (1, 2) ange­ legt wird, daß vor der Erhöhung eine kurzzeitige Erniedrigung der an den Hauptelektroden (1, 2) anliegenden Spannung erfolgt.

3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität L1 des Stromkreises (1, 2, 3, 4, 9; 1, 2, 5, 6, 10), in dem der Präpuls fließt, kleiner ist als die Induk­ tivität L2 des Stromkreises (1, 2, 11, 11′, 15, 16), in dem der Entladungsstrom der Hauptentladung fließt.

4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als kapazitiver Energiespeicher für die Hauptentladung Konden­ satoren (11, 11′) vorgesehen sind, die jeweils mit einem Anschluß (15; 16) mit einem Massenpotential verbunden sind, während der jeweils andere Anschluß über eine Leitung (14) mit einer Spannungsquelle verbunden ist, wobei diese Leitung (14) auch als Zuleitung mit einer der Hauptelektroden (1) verbunden ist, und daß die kapazitiven Energiespeicher für die Funken­ elektroden (3, 4, 5, 6) jeweils in bezug auf die Zuleitung (14) zur Hauptelektrode (1) symmetrisch durch zwei Paare von Konden­ satoren (7, 9; 8, 10) gebildet werden, wobei jeweils einer der Kondensatoren aus den Kondensator-Paaren (7, 9; 8, 10) mit einem Anschluß mit der Zuleitung (14) zu einer der Hauptelek­ troden (1) verbunden ist, der jeweils andere Kondensator aus dem Kondensator-Paar (7, 9; 8, 10) jeweils mit einem Anschluß an das Masse-Potential angeschlossen ist und wobei an eine Verbindungsleitung (17; 18) zwischen den Kondensatoren der Kondensator-Paare (7, 9; 8, 10) jeweils sowohl eine den Ener­ giespeichern für die Funkenentladung zugeordneten Impulsspan­ nungsquelle (12; 13) als auch Funkenelektroden (3; 5) ange­ schlossen sind.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Anschlußleitung (14) zur Hauptelektrode (1) und an den Anschlußleitungen (12, 13) für die Funkenelektroden (3, 5) anliegenden Spannungen gleiche Vorzeichen aufweisen.