WO1991001580A1 - Gas discharge arrangement - Google Patents

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WO1991001580A1
WO1991001580A1 PCT/DE1990/000526 DE9000526W WO9101580A1 WO 1991001580 A1 WO1991001580 A1 WO 1991001580A1 DE 9000526 W DE9000526 W DE 9000526W WO 9101580 A1 WO9101580 A1 WO 9101580A1
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WO
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housing
gas discharge
gas
discharge path
arrangement according
Prior art date
Application number
PCT/DE1990/000526
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen Klein
Peter Loosen
Silke PFLÜGER
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation

Definitions

  • the invention relates to a gas discharge arrangement, with a gas discharge path, in particular containing laser gas, in a cylindrical cavity, with a tubular housing surrounding the cylindrical cavity at a distance, and with a microwave transmitter, the microwaves of which for electrical excitation of the gas can be coupled into the housing.
  • Such an arrangement in the form of a gas laser is known from DE-OS 37 43 258.
  • the known gas discharge path is formed by a discharge module through which laser gas flows and which is designed in a T-shape.
  • the laser gas is fed through the foot leg of the T and in the area of the branching of the laser gas flow the microwaves are fed perpendicular to it with a waveguide.
  • ignition takes place by means of an ignition pin and thus the formation of a plasma which is transferred from the gas flow into the gas discharge. distance is transported.
  • This absorbs microwave energy there, which leads to the formation of a homogeneous discharge across the cross-section of the gas discharge path or the laser beam, which is formed in the gas discharge path, which has resonator end mirrors at its ends.
  • the known gas discharge arrangement enables the use of inexpensive microwave transmitters for the electrical excitation of the laser gas, its function requires a gas flow or a gas circulation. Controlled gas circulation pumps and pipelines are required for this gas flow or for this gas circuit, which increases the cost of the arrangement.
  • the known arrangement uses a swirl flow to achieve the desired homogeneous discharge. This influences the quality of the laser radiation.
  • the invention is based on the object of improving a gas discharge arrangement with the features mentioned at the outset in such a way that homogeneous plasma formation also takes place when a gas flow is not given or is only laminar.
  • This object is achieved in that between the inner wall of the housing and the cavity forming the gas discharge path there is a distance which stabilizes the gas discharge and which is larger in air in the direction of the strongest field components of the microwaves than the largest free diameter of the the cavity penetrated by the microwaves.
  • the plasma formation or gas discharge is sufficiently stabilized. This is due to the distance between the inner wall of the housing and the gas discharge line. This distance can be made sufficiently large to achieve the desired stabilization of the gas discharge. Stabilization usually occurs when the aforementioned distance is greater than the largest free diameter of the cavity.
  • the gas Discharge arrangement formed in cross section so that the cavity forming the gas discharge path is arranged in the immediate vicinity of another wall section of the inner wall of the housing or to a field-forming housing installation part while maintaining the distance to the housing inner wall.
  • the immediate vicinity of the cavity to the housing or a field-forming housing installation part has the effect that the cavity is arranged in an area in which the field lines run perpendicular to the metal housing or to the metal housing installation part.
  • a correspondingly uniform field structure results within the cavity.
  • the tubular housing can be dimensioned differently for this aforementioned uniform field structure, in particular with regard to diameter and length.
  • the housing is a microwave waveguide or, if its length is suitably designed, a microwave resonator.
  • the microwaves are coupled in by means of a capacitive or inductive antenna, or by means of a waveguide coupling, the configuration of which is likewise carried out with regard to the desired field formation described above.
  • the plasma of the gas discharge arrangement can be used to generate light, for example in argon lamps.
  • gas discharge arrangement When using laser gas, it is possible to use the gas discharge arrangement to generate laser light in a laser resonator, for example as a pump light source for solid-state lasers, or to amplify laser light.
  • the gas discharges generated with the gas discharge arrangement according to the invention are preferably used to excite gas lasers.
  • a metal tube coaxial therewith is advantageously arranged in the metallic tubular housing.
  • This is a field-forming housing component.
  • This metallic inner conductor, together with the tubular metallic housing, forms a coaxial waveguide, in which the electric field is formed in a particularly uniform manner in the radial direction.
  • the metal tube can advantageously also be used for mechanical support in the gas discharge arrangement.
  • the metal pipe is easy to manufacture and encloses a field-free space that is used for water cooling can be, that is, for the dissipation of the process heat of the gas discharge line.
  • the cylindrical cavity forming the gas discharge path is circular or annular.
  • the circular cylindrical cavity offers the optimal cross-sectional design for a correspondingly circular laser beam.
  • a plurality of laser beams or beam paths can be arranged in an annular cylindrical cavity, which are grouped around a core, for example around a coaxial metal tube.
  • the arrangement is advantageously designed such that the circular and the annular cylindrical cavity are delimited on the outside by a dielectric gas tube and the annular cylindrical cavity is delimited on the inside by the coaxial metal tube.
  • the limitation of the cylindrical cavity or the gas discharge path by dielectric gas tubes enables a structurally free configuration of the gas discharge arrangement in the area of a coaxial hollow waveguide.
  • the arrangement can also be designed in such a way that the housing has a rectangular cross section in which a cavity forming the gas discharge path is provided at a distance from at least one broad side of the housing.
  • the housing is a rectangular waveguide in which hollow wave types can be formed using the microwave transmitter, the strongest electrical field components of which are arranged perpendicular to the largest cross-sectional width and thus perpendicular to the outer circumference of the cavity forming the gas discharge path and thus a precondition for a homogeneous large-volume gas discharge.
  • At least one dielectric gas tube is arranged inside the rectangular metallic housing on a wall forming one of the broad sides of the housing and is thus connected in a heat-conducting manner.
  • the gas pipe or several gas pipes are arranged in a region of the housing where the electric field lines of the strongest field components run perpendicular to the housing wall, correspondingly uniformly also in the gas discharge path, which is consequently excited uniformly.
  • At least one dielectric gas tube is arranged on the wall forming one of the broad sides of the housing within the rectangular metallic housing and is thus connected in a heat-conducting manner.
  • the arrangement can be extremely simple in that the gas pipe is simply placed on one longitudinal wall and fastened there. The immediate vicinity between the metallic housing and the gas tube ensures without further ado that the gas discharge path is penetrated by the strongest field components in the sense of a uniform electrical excitation by the microwave fields.
  • All gas discharge sections are independent of one another, that is to say they can be operated with different gas pressures and also with different dimensions, for example for laser beams with different cross sections and intensities.
  • the arrangement can also be designed such that a dielectric cooling tube which surrounds the dielectric gas tube at a distance is filled with a coolant which has a low absorption coefficient for the microwaves when it is arranged in the microwave field.
  • the coolant allows the power loss of the gas discharge to be transported away in the form of heat without absorbing excessive portions of the energy of the microwaves and, as a result, being removed from the electrical excitation of the gas.
  • silicone oil can be used as a coolant with a low absorption coefficient. Under certain circumstances, this is difficult to handle or, in particular in the case of cross sections with a small gap width, is to be pumped through the cooling system due to high adhesion to the walls with high pumping capacity.
  • the arrangement is therefore designed in an embodiment of the invention so that the distance between the housing inner wall and the cavity forming the gas discharge gap is filled with a solid dielectric of high thermal conductivity. It is understood that the distance is correspondingly shorter due to the higher dielectric constant, possibly smaller than the free diameter of the cavity.
  • the solid dielectric primarily serves to dissipate the heat loss from the gas discharge path. However, it can also be used to define the cavity forming the gas discharge path, so that, for example, the outer dielectric gas tube can be omitted.
  • the dielectric is, for example, an aluminum oxide ceramic as used for sanitary ceramics. This solid dielectric has low material costs.
  • the housing is surrounded on the outside by a cooling water jacket and / or the metal tube (16) is filled with cooling water.
  • the cooling water With the cooling water, the heat loss of the gas discharge line can be dissipated with little pumping power. There is no need to take into account any absorption of microwave power, since the rooms in question are field-free.
  • the rectangular housing is filled with a dielectric spacer in cross-section except for a gap forming the cavity that extends in the direction of the greatest cross-sectional width.
  • the arrangement is also designed so that between the gas tube delimiting the cavity and the metallic housing there are connecting webs made of metal where the The microwave mode used has a minimal tangential electrical field strength component.
  • the connecting webs process heat generated in the discharge path can be removed to the metallic housing and from there by means of cooling.
  • the metallic connecting webs do not hinder the longitudinal propagation of the microwave fields in the longitudinal direction of the housing, since they are arranged in areas of minimal tangential field components.
  • the connecting webs are particularly advantageous when the cut-off frequency of the housing is in the range of the excitation frequency of the microwaves because it then has a specific one. Force microwave mode.
  • the above-mentioned object can also be achieved with a gas discharge arrangement, with a gas discharge path, in particular containing laser gas, in a cylindrical cavity, with a tubular housing surrounding the cylindrical cavity at a distance, and with a microwave transmitter whose microwaves in the metallic housing can be coupled in, and with a dielectric gas tube enclosing the gas discharge path, which is surrounded on the outside by a metal tube, one end of which forms an area for a high electrical field strength with an end wall of the housing.
  • gas discharge in the sense of the above-mentioned task also becomes at the other end of the housing in that the metal tube forms an area for high electrical field strength at its two ends, each with an end wall of the housing.
  • a gas discharge can also be formed between the two ends of the metal tube, that is to say in a region which is discharge-free in the known arrangement.
  • the total length of the gas discharge path can thereby be increased without increasing the structural outlay.
  • the maximum length is limited to values in the range of a few tens of centimeters. This results from the required dimensions of the arrangement, their loss of electrical excitation energy, the required pressure in the gas discharge path and the limited transmission power of the microwave transmitter.
  • the arrangement is designed such that the dielectric gas tubes and / or metal tubes and / or cooling tubes of a plurality of gas discharge arrangements are arranged one behind the other in the sense of free passage, and that a correspondingly large number of those surrounding the tube structure are formed there are tubular housings into which microwaves can be coupled.
  • gas discharge paths of several gas discharge arrangements are thus connected to one another and can produce gas discharges which protrude beyond the end faces of the tubular housings and which are connected to one another or merge into one another, so that the desired greater discharge path length is achieved.
  • gas discharge arrangement can be designed such that it works with several microwave transmitters, one of which have comparatively low power, but are inexpensive because of their widespread use, for example in microwave ovens.
  • the metallic housing has a diameter at which its cutoff or resonance frequency lies in the range of the excitation frequency of the microwaves.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of an arrangement according to the invention with a coaxial design of a microwave structure
  • FIG. 1 shows the cross section II of FIG. 1
  • FIG. 1b shows a cross section similar to FIG. 2
  • FIG. l similar metallic microwave structure with a plurality of gas discharge sections parallel to one another
  • FIGS. 3, 3a microwave structures with rectangular cross sections FIG. 4 a further embodiment of the invention
  • FIG. 5 a series connection of several gas discharge sections.
  • the gas discharge arrangement shown in FIG. 1 essentially consists of a tubular housing 13 in which a metal tube 16 is arranged coaxially.
  • the metal tube 16 is surrounded by a dielectric gas tube 17, so that a cylindrical cavity 11 is present between this tube 17 and the metal tube 16.
  • This cavity 11 is filled with gas, for example argon, and forms the gas discharge path 10.
  • the outer dielectric gas tube 17 is surrounded concentrically by a dielectric cooling tube 15 at a distance 24.
  • This distance 24 is filled with a coolant 19 which has a low absorption coefficient for the microwaves.
  • the metal tube 16 is also filled or cooled accordingly. Since it encloses a field-free space, water can be used for cooling.
  • the arrows on the right side of the arrangement indicate that the coolant 19 and / or the gas are to be circulated.
  • the circulation or pumping around of the cooling liquid 19 is necessary in order to transport away the process heat. Circulation of the laser gas is not necessary for the gas discharge to function. The desired stable, homogeneous plasma is obtained even without such a circulation.
  • a distance 12 is present between the housing 13 and the cavity 11, into which the microwaves are fed by an antenna 25 of a microwave transmitter (not shown).
  • a microwave transmitter for example, a 2.45 GHz magnetron is used as the microwave transmitter.
  • the housing 13 forms with the metal tube 16 a coaxial metal waveguide in which the electrical microwave field with its strongest field components radially to the inner wall 14 of the housing and above all perpendicular to the outer circumference 11 'of the cavity 11 forming the gas discharge path 10 and thus ent ⁇ spreading vertically in the gas discharge path 10 itself.
  • This radial spreading or radial formation of the electrical microwave field brings about a correspondingly uniform electrical excitation of the gas of the gas discharge path, combined with a discharge distribution which is homogeneous over its cross section.
  • the spacing 12 between the gas discharge path 10 and the inner wall 14 of the housing 13 serves to stabilize the discharge, which has no metallic internals which hinder the propagation of the microwaves and forms a capacitive series resistor, which has a stabilizing effect on the discharge.
  • the housing 13 in FIG. 1 is a coaxial microwave waveguide. Its diameter can be such that its cut-off frequency lies in the range of the excitation frequency of the microwaves.
  • the length of the housing 13 is to be matched to the desired field distribution, as is the coupling of the microwaves via the antenna 25.
  • a microwave resonator can also be created from the microwave waveguide of FIG. 1 by reducing the length of the housing 13. is chosen speaking.
  • the housing 13 can thus be used to carry this cooling tube 15 .
  • the cross-sectional dimensioning of the gas discharge path 10 of FIG. 1 and all similar configurations depends, among other things, on the gas pressure. The latter is chosen as high as possible in order to achieve the greatest possible laser power or the greatest possible amplification power.
  • the power of the microwave transmitter has a further influence on the volume of the gas discharge path 10 to be excited. Since inexpensive microwave transmitters have a power of only 1 KW because of their widespread use in microwave ovens, there is a corresponding limitation in length or length when used the outer diameter of the gas discharge path 10.
  • Fig. 1b relates to an embodiment similar to Fig. 1, 1a, in which, however, there are connecting webs 28 made of metal between the gas tube 17 enclosing the gas discharge path 10 and the outer metal housing 13. Copper, for example, is used as the metal, which conducts heat very well. With these webs it is possible to dissipate process heat from the gas section 10.
  • the gas pipe 17 has a comparatively thick wall, in order to be able to conduct the process heat generated between two connecting webs 28 to these webs.
  • a somewhat thicker gas pipe 17 also has the advantage that, as shown, the connecting webs 28 can be assembled with the gas pipe 17 in the sense of a low heat transfer resistance, e.g. by gluing. With the aid of the connecting webs 28, it is possible to omit the cooling tube 15 according to FIG. 1 and to dissipate the process heat derived into the housing 13 with a cooling water jacket 21 surrounding this housing.
  • the connecting webs 28 are arranged where the mode of the microwaves used has no tangential component.
  • the longitudinally arranged connecting webs 28 thus hinder the spread of the micro don't wave. They are also advantageous in the event that the limit frequency of the housing 13 is in the range of the excitation frequency of the microwaves, since they then force the desired mode or prevent the microwave field from accidentally settling in an undesired mode.
  • the microwave mode is an H 2 i ⁇ mode.
  • FIG. 2 shows a gas discharge arrangement only in cross section, the longitudinal extent of which may be similar to FIG.
  • a metal tube 16 which can achieve the desired configuration of the electrical microwave field, namely with the strongest field components radially, in particular with respect to the metal tube 16 itself.
  • gas discharge sections 10 which run parallel to one another and the metal tube 16. It would also be possible to arrange three, four or more such gas discharge sections 10.
  • Each gas discharge path 10 is delimited on the outside by a dielectric gas tube 17, which in turn is surrounded by / at a distance 24 from a dielectric cooling tube 15, the space between the two tubes 15, 17 being filled by a coolant 19 which can be recirculated.
  • the gas discharge paths 10 have a spacing 7 that stabilizes the gas discharge from the housing inner wall 14.
  • the cross-sectional design according to FIG. 2 can also be modified according to requirements, for example a plurality of gas discharge lines 10 or their dielectric gas tubes 17 can be accommodated in a single cooling tube which surrounds all tubes 17.
  • the gas discharge paths 10 could also be arranged adjacent to the inner wall of the housing 13, where, due to the radial field formation, a uniform excitation of the gas in the gas discharge path 10 is also achieved.
  • the housing 13 is designed as a rectangular metallic tube, that is to say as a microwave waveguide, in which certain types of waves with their strongest field components are perpendicular to the wide housing inner walls 14, but above all perpendicular to the outer peripheral surface 11 'of the cavity 11 in the direction perpendicular to the plane of the representation.
  • the cavity 11 or the gas discharge path 10 extend over the largest part of the cross-sectional width B of this rectangular cross-section of the housing 13 and is arranged in the vicinity of a broad side 13 ′′ of the housing 13.
  • the distance 12 between the cavity 11 and the other inner wall of the housing is completely filled by a dielectric spacer 22, which therefore delimits the gap or the cavity 11, so that special limiting dielectric gas plates or tubes are not necessary .
  • the heat dissipation from the gas discharge path 10 takes place without problems via the metallic housing 13.
  • Waves of the Hio type are particularly suitable as microwaves. They result in a field strength distribution which is formed between the narrow sides 13 '' 'of the housing 13 in accordance with a circular function with a central maximum. Since the field strength is therefore zero or minimal near the narrow sides 13 '' 'of the housing, the dielectric spacer 22 can have projections or strips 22' in this region which ensure support of the U-shaped spacer 22, contact of the gas prevent the discharge gap 10 with the metal of the housing 13 except with a partial section of the one inner wall 14 and at the same time serve to dissipate heat from the gas discharge gap 10.
  • the microwave energy is radiated with an antenna, not shown, which has a design adapted to the cross section of the arrangement, for example according to FIG.
  • the heat lost in the gas discharge path 10 is removed by the spacer 22, which has a high thermal conductivity and is at the same time designed as a solid dielectric 20.
  • a solid dielectric 20 For this purpose, an aluminum oxide ceramic is used, for example, which is commercially available.
  • FIG. 3a also shows a housing 13 in the form of a rectangular metallic tube, in which the microwaves spread as described for FIG.
  • the special feature is that a plurality of dielectric gas pipes 17 are arranged in the housing 13 near an inner wall 14 of a broad side 13 ′′ of the housing 13, namely at a distance from the narrow sides 13 ′′ ′′ of this housing 13, that is to say in the region the maximum of the field strength with field lines arranged perpendicular to the broad side 13 ′′.
  • Each gas tube 17 encloses a circular cavity 11, which forms the gas discharge path 10.
  • Each gas tube 11 is connected to the inner wall 14 in a heat-conducting manner, namely, for example, by means of an adhesive 28, so that the process heat of the gas discharge path 10 resulting from the gas discharge easily contacts the metallic one via the comparatively good heat-conducting gas tube 17 and the likewise good heat-conducting adhesive 28 Housing 13 for further heat dissipation in the cooling water jacket 21 can be derived.
  • FIG. 3a a field line of the strongest field components of the microwaves is shown in dashed lines at 29. It is clearly evident that the field line 29 within the distance 12 of the cavity 11 of the upper inner wall 14 is significantly longer than within the cavity 11. Accordingly, the distance 12 in the direction of the strongest field component is also greater than the largest free diameter D of the cavity 11. ' This also applies in principle to all other embodiments, cf.zBFig.la.
  • FIG. 4 shows a gas discharge arrangement, which likewise works with a tubular metallic housing 13 and a metal tube 16 arranged coaxially therein.
  • metal tube 16 is arranged outside of the cavity 11 and on both sides at a distance 26 from the end walls 13 'of the housing 13. As a result, it cannot serve to enclose the gas of the gas discharge path 10. Rather, this is provided by a dielectric gas tube 17 that extends over the entire required length of the gas discharge arrangement and beyond.
  • the gas tube 17 In the interior of the gas tube 17 there is a gas tube 18 which is internally delimited by the gas discharge path 10 and which, on the other hand, is filled with cooling liquid 19.
  • the distance 12 between the inner wall 14 of the housing and the cavity 11 or the metal tube 16 or the gas tube 17 could be filled with a solid dielectric.
  • the distance 26 between the two ends 16 of the metal tube 16 from the end walls 13 ' is designed such that a region 23 for high electrical field strength results in the gas tube 17, in which a plasma discharge ignites when microwave energy is fed in through the antenna 25.
  • outward surface waves are formed on the inner wall of the dielectric gas tube 17 and are stabilized by the wall contact.
  • the creation of an annular cylindrical cavity 11 within the metal tube 16 has the effect that not only on the inner wall of the gas tube 17, but also on the outer wall of the gas tube 18 near the areas 23, a surface wave develops which is directed out of the housing 13 .
  • the gas discharge formed by the surface wave is not concentrated on the near wall areas of the tubes 17, 18, but rather there is a homogeneous discharge over the entire cross section of the cavity 11.
  • such an arrangement with two areas 23 has the effect that the homogeneous gas discharge also extends in the cavity 11 between the areas 23.
  • the maximum length of the gas discharge arrangements is limited to a few ten centimeters due to the various parameters. borders. However, it is desirable to stimulate plasmas of greater length. This is achieved by an arrangement according to FIG. 5.
  • Several gas discharge arrangements are arranged one behind the other in terms of flow, in that the dielectric gas tubes 17 and the metal tubes 16 are connected together or in one piece. 5 shows a single continuous metal tube 16, through which a coolant 19 flows and on the outside is surrounded by a dielectric gas tube 17, which forms the gas discharge path 10 with the metal tube 16.
  • housings 13 which have the required radial distance 12 from the gas discharge path 10 and which each receive microwave energy radiated via an antenna 25.
  • the microwaves are fed in a metallic waveguide 27 in the direction of the arrow, microwave power being taken from the waveguide 25 by the antennas and fed into the housing 13.
  • the configuration of the gas discharge arrangement according to FIG. 5 is only an example. All of the design options given for the above-described arrangements are also possible in the case of cascading in accordance with FIG. 5. They are particularly advantageous in the case of arrangements according to FIG. 4, because there the gas discharge extends particularly far in both directions over the end walls 13 'of the housing 13.

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Abstract

A gas discharge arrangement has a cylindrical cavity with a gas discharge section (10) containing, in particular a laser gas, a tubular housing (13) which surrounds the gas dicharge section at a distance (12) from the latter, and a microwave emitter. The microwaves from the microwave emitter enter the metallic housing and excite the gas in the metallic housing electrically. To ensure uniform plasma formation even if gas flow is inexistent or only laminar, the gas discharge arrangement is designed so that the cavity (11) which constitutes the gas discharge section is separated from the inner wall (14) of the housing (13) by a distance (12) which stabilizes the gas discharge and which, in the case of air, is greater in the direction of the strongest field components of the microwaves than the largest open diameter of the cavity (11) through which the microwaves travel.

Description

Gαsentlαdungsαnordnung Gαsentlαdungsαnordnung
Beschreibungdescription
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungsanord- nung, mit einer insbesondere Lasergas enthaltenden Gasentla¬ dungsstrecke in einem zylindrischen Hohlraum, mit einem den zy¬ lindrischen Hohlraum mit Abstand umgebenden rohrförmigen Gehäu¬ se, und mit einem Mikrowellensender, dessen Mikrowellen zur elektrischen Anregung des Gases in das Gehäuse einkoppelbar sind.The invention relates to a gas discharge arrangement, with a gas discharge path, in particular containing laser gas, in a cylindrical cavity, with a tubular housing surrounding the cylindrical cavity at a distance, and with a microwave transmitter, the microwaves of which for electrical excitation of the gas can be coupled into the housing.
Stand der TechnikState of the art
Eine derartige Anordnung in Gestalt eines Gaslasers ist aus der DE-OS 37 43 258 bekannt. Die bekannte Gasentladungs¬ strecke wird von einem lasergasdurchströmten Entladungsmodul gebildet, der T-förmig ausgestaltet ist. Das Lasergas wird durch den Fußschenkel des T zugeführt und im Bereich der Ver¬ zweigung des Lasergasstromes werden senkrecht dazu die Mikro¬ wellen mit einem Hohlleiter zugeführt. In diesem Bereich er¬ folgt eine Zündung mittels Zündstiftes und damit die Ausbildung eines Plasmas, welches von der Gasströmung in die Gasentla- dungsstrecke transportiert wird. Dieses absorbiert dort Mikro¬ wellenenergie, was zur Ausbildung einer homogenen Entladung über den Querschnitt der Gasentladungsstrecke bzw. des Laser¬ strahls führt, der sich in der Gasentladungsstrecke ausbildet, die an ihren Enden jeweils Resonatorendspiegel aufweist. Die bekannte Gasentladungsanordnung ermöglicht zwar die Verwendung preiswerter Mikrowellensender zur elektrischen Anregung des La¬ sergases, bedarf jedoch für seine Funktion einer GasStrömung bzw. einer Gasumwälzung. Für diese Gasstrδmung bzw. für diesen Gaskreislauf sind gesteuerte Gasumwälzpumpen und Rohrleitungen erforderlich, was die Gestehungskosten der Anordnung verteuert. Außerdem verwendet die bekannte Anordnung eine Drallströmung, um zu der gewünschten homogenen Entladung zu kommen. Das beein¬ flußt die Qualität der Laserstrahlung.Such an arrangement in the form of a gas laser is known from DE-OS 37 43 258. The known gas discharge path is formed by a discharge module through which laser gas flows and which is designed in a T-shape. The laser gas is fed through the foot leg of the T and in the area of the branching of the laser gas flow the microwaves are fed perpendicular to it with a waveguide. In this area, ignition takes place by means of an ignition pin and thus the formation of a plasma which is transferred from the gas flow into the gas discharge. distance is transported. This absorbs microwave energy there, which leads to the formation of a homogeneous discharge across the cross-section of the gas discharge path or the laser beam, which is formed in the gas discharge path, which has resonator end mirrors at its ends. Although the known gas discharge arrangement enables the use of inexpensive microwave transmitters for the electrical excitation of the laser gas, its function requires a gas flow or a gas circulation. Controlled gas circulation pumps and pipelines are required for this gas flow or for this gas circuit, which increases the cost of the arrangement. In addition, the known arrangement uses a swirl flow to achieve the desired homogeneous discharge. This influences the quality of the laser radiation.
Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ei¬ ne Gasentladungsanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen so zu verbessern, daß eine homogene Plasmabildung auch dann er¬ folgt, wenn eine Gasströmung nicht gegeben oder nur laminar ausgebildet ist.The invention is based on the object of improving a gas discharge arrangement with the features mentioned at the outset in such a way that homogeneous plasma formation also takes place when a gas flow is not given or is only laminar.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen der Innen¬ wand des Gehäuses und dem die Gasentladungsstrecke bildenden Hohlraum ein die Gasentladung stabilisierender Abstand vorhan¬ den ist, der bei Luft in Richtung der stärksten Feldkomponenten der Mikrowellen größer ist, als der größte freie Durchmesser des von den Mikrowellen durchsetzten Hohlraums.This object is achieved in that between the inner wall of the housing and the cavity forming the gas discharge path there is a distance which stabilizes the gas discharge and which is larger in air in the direction of the strongest field components of the microwaves than the largest free diameter of the the cavity penetrated by the microwaves.
Für die erfindungsgemäße Gasentladungsanordnung ist von Bedeutung, daß die Plasmaausbildung bzw. Gasentladung hinrei¬ chend stabilisiert wird. Das erfolgt durch den Abstand zwischen der Gehäuseinnenwand und der Gasentladungss recke. Dieser Ab¬ stand kann hinreichend groß ausgebildet werden, um die ge¬ wünschte Stabilisierung der Gasentladung zu erreichen. Stabi¬ lisierung tritt üblicherweise ein, wenn der vorgenannte Abstand größer ist, als der größte freie Durchmesser des Hohlraums.It is important for the gas discharge arrangement according to the invention that the plasma formation or gas discharge is sufficiently stabilized. This is due to the distance between the inner wall of the housing and the gas discharge line. This distance can be made sufficiently large to achieve the desired stabilization of the gas discharge. Stabilization usually occurs when the aforementioned distance is greater than the largest free diameter of the cavity.
In Verbindung mit der Stabilisierung der Gasentladung ist es von Bedeutung, daß eine gleichmäßige elektrische Anregung durch die Mikrowellenfelder erreicht wird. Hierzu ist die Gas- entladungsanordnung im Querschnitt so ausgebildet, daß der die Gasentladungsstrecke bildende Hohlraum unter Wahrung des Ab- stands zu der Gehäuseinnenwand in unmittelbarer Nachbarschaft zu einem anderen Wandabschnitt der Innenwand des Gehäuses oder zu einem feldformenden Gehäuseeinbauteil angeordnet ist. Die unmittelbare Nachbarschaft des Hohlraums zum Gehäuse oder einem feldformenden Gehäuseeinbauteil bewirkt, daß der Hohlraum in einem Bereich angeordnet ist, in dem die Feldlinien senkrecht zum metallischen Gehäuse oder zum metallischen Gehäuseeinbau¬ teil verlaufen. Infolgedessen ergibt sich innerhalb des Hohl¬ raums ein entsprechend gleichmäßiger Feldaufbau. Für diesen vorgenannten gleichmäßigen Feldaufbau kann das rohrförmige Ge¬ häuse unterschiedlich bemessen werden, also insbesondere hin¬ sichtlich Durchmesser und Länge. Das Gehäuse ist ein Mikrowel¬ lenhohlleiter bzw. bei geeigneter Ausbildung seiner Länge ein Mikrowellenresonator. Die Einkopplung der Mikrowellen erfolgt mittels kapazitiver oder induktiver Antenne, oder mittels Hohl- leiterankopplung, deren Ausgestaltung ebenfalls im Hinblick auf die oben beschriebene gewünschte Feldausbildung erfolgt.In connection with the stabilization of the gas discharge, it is important that a uniform electrical excitation is achieved by the microwave fields. For this, the gas Discharge arrangement formed in cross section so that the cavity forming the gas discharge path is arranged in the immediate vicinity of another wall section of the inner wall of the housing or to a field-forming housing installation part while maintaining the distance to the housing inner wall. The immediate vicinity of the cavity to the housing or a field-forming housing installation part has the effect that the cavity is arranged in an area in which the field lines run perpendicular to the metal housing or to the metal housing installation part. As a result, a correspondingly uniform field structure results within the cavity. The tubular housing can be dimensioned differently for this aforementioned uniform field structure, in particular with regard to diameter and length. The housing is a microwave waveguide or, if its length is suitably designed, a microwave resonator. The microwaves are coupled in by means of a capacitive or inductive antenna, or by means of a waveguide coupling, the configuration of which is likewise carried out with regard to the desired field formation described above.
Das Plasma der Gasentladungsanordnung kann zur Lichterzeu¬ gung benutzt werden, beispielsweise in Argon-Lampen. Bei der Verwendung von Lasergas ist es möglich, die Gasentladungsanord¬ nung zur Erzeugung von Laserlicht in einem Laserresonator zu benutzen, beispielsweise als Pumplichtquelle für Festkörperla¬ ser, oder zur Verstärkung von Laserlicht. Die mit der erfin¬ dungsgemäßen Gasentladungsanordnung erzeugten Gasentladungen dienen vorzugsweise zur Anregung von Gaslasern.The plasma of the gas discharge arrangement can be used to generate light, for example in argon lamps. When using laser gas, it is possible to use the gas discharge arrangement to generate laser light in a laser resonator, for example as a pump light source for solid-state lasers, or to amplify laser light. The gas discharges generated with the gas discharge arrangement according to the invention are preferably used to excite gas lasers.
In vorteilhafter Weise ist in dem metallischen rohrförmi¬ gen Gehäuse ein damit koaxiales Metallrohr angeordnet. Dieses ist ein feldformendes Gehäuseeinbauteil. Dieser metallische In¬ nenleiter bildet mit dem rohrförmigen metallischen Gehäuse ei¬ nen koaxialen Hohlleiter, in dem eine besonders gleichmäßige Ausbildung des elektrischen Feldes in radialer Richtung er¬ folgt. Außerdem kann das Metallrohr vorteilhafterweise zugleich für die mechanische AbStützung in der Gasentladungsanordnung herangezogen werden. Das Metallrohr ist leicht zu fertigen und umschließt einen feldfreien Raum, der zur Wasserkühlung benutzt werden kann, also zur Abführung der Prozeßwärme der Gasentla¬ dungsstrecke.A metal tube coaxial therewith is advantageously arranged in the metallic tubular housing. This is a field-forming housing component. This metallic inner conductor, together with the tubular metallic housing, forms a coaxial waveguide, in which the electric field is formed in a particularly uniform manner in the radial direction. In addition, the metal tube can advantageously also be used for mechanical support in the gas discharge arrangement. The metal pipe is easy to manufacture and encloses a field-free space that is used for water cooling can be, that is, for the dissipation of the process heat of the gas discharge line.
Um die Querschnittsgestaltung der Gasladungsstrecke opti¬ mal einerseits an die Gasentladungsanordnung und andererseits zugleich an Laserstrahlquerschnitte anpassen zu können, ist der die Gasentladungsstrecke bildende zylindrische Hohlraum kreis¬ förmig oder ringförmig ausgebildet. Der kreisförmig zylindri¬ sche Hohlraum bietet die optimale Querschnittsgestaltung für einen entsprechend kreisförmigen Laserstrahl. In einem ring¬ förmig zylindrischen Hohlraum können mehrere Laserstrahlen oder Strahlengänge angeordnet werden, die sich um einen Kern herum gruppieren, beispielsweise um ein koaxiales Metallrohr.In order to be able to optimally adapt the cross-sectional configuration of the gas discharge path on the one hand to the gas discharge arrangement and on the other hand at the same time to laser beam cross sections, the cylindrical cavity forming the gas discharge path is circular or annular. The circular cylindrical cavity offers the optimal cross-sectional design for a correspondingly circular laser beam. A plurality of laser beams or beam paths can be arranged in an annular cylindrical cavity, which are grouped around a core, for example around a coaxial metal tube.
Vorteilhafterweise ist die Anordnung so ausgebildet, daß der kreisförmige und der ringförmige zylindrische Hohlraum aus- sen von einem dielektrischen Gasrohr und der ringförmige zylin¬ drische Hohlraum innen von dem koaxialen Metallrohr begrenzt sind. Die Begrenzung des zylindrischen Hohlraums bzw. der Gas¬ entladungsstrecke durch dielektrische Gasrohre ermöglicht eine konstruktiv freizügige Ausgestaltung der Gasentladungsanordnung im Bereich eines koaxialen Hohlwellenleiters.The arrangement is advantageously designed such that the circular and the annular cylindrical cavity are delimited on the outside by a dielectric gas tube and the annular cylindrical cavity is delimited on the inside by the coaxial metal tube. The limitation of the cylindrical cavity or the gas discharge path by dielectric gas tubes enables a structurally free configuration of the gas discharge arrangement in the area of a coaxial hollow waveguide.
Die Anordnung kann auch so ausgebildet werden, daß das Ge¬ häuse einen rechteckigen Querschnitt aufweist, in dem ein die Gasentladungsstrecke bildender Hohlraum mit Abstand zu minde¬ stens einer Breitseite des Gehäuses vorhanden ist. Das Gehäuse ist ein rechteckiger Hohlleiter, in dem unter Verwendung des Mikrowellensenders Hohlwellentypen ausgebildet werden können, deren stärkste elektrische Feldkomponenten senkrecht zur grö߬ ten Querschnittsbreite und also senkrecht zum Außenumfang des die Gasentladungsstrecke bildenden Hohlraums angeordnet sind und damit eine Vorbedingung für eine homogene großvolumige Gas¬ entladung erfüllen.The arrangement can also be designed in such a way that the housing has a rectangular cross section in which a cavity forming the gas discharge path is provided at a distance from at least one broad side of the housing. The housing is a rectangular waveguide in which hollow wave types can be formed using the microwave transmitter, the strongest electrical field components of which are arranged perpendicular to the largest cross-sectional width and thus perpendicular to the outer circumference of the cavity forming the gas discharge path and thus a precondition for a homogeneous large-volume gas discharge.
In weiterer Ausgestaltung des Gehäuses mit rechteckigem Querschnitt ist innerhalb des rechteckigen metallischen Gehäu¬ ses mindestens ein dielektrisches Gasrohr an einer eine der Breitseiten des Gehäuses bildenden Wand angeordnet und damit wärmeleitend verbunden. Das Gasrohr bzw. mehrere Gasrohre sind in einem Bereich des Gehäuses angeordnet, wo die elektrischen Feldlinien der stärksten Feldkomponenten senkrecht zu der Ge¬ häusewand verlaufen, dementsprechend gleichmäßig auch in der Gasentladungsstrecke, die infolgedessen gleichmäßig angeregt wird. Zugleich ergibt sich der Vorteil, die Prozeßwärme der Gasentladungsstrecke von einem gut wärmeleitenden dielektri¬ schen Gasrohr problemlos in die Wand des metallischen Gehäuses ableiten zu können, so daß die Gasentladungsstrecke entspre¬ chend gut gekühlt wird.In a further embodiment of the housing with a rectangular cross section, at least one dielectric gas tube is arranged inside the rectangular metallic housing on a wall forming one of the broad sides of the housing and is thus connected in a heat-conducting manner. The gas pipe or several gas pipes are arranged in a region of the housing where the electric field lines of the strongest field components run perpendicular to the housing wall, correspondingly uniformly also in the gas discharge path, which is consequently excited uniformly. At the same time, there is the advantage of being able to easily dissipate the process heat of the gas discharge path from a good heat-conducting dielectric gas tube into the wall of the metallic housing, so that the gas discharge path is correspondingly well cooled.
Innerhalb des rechteckigen metallischen Gehäuses ist min¬ destens ein dielektrisches Gasrohr an einer eine der Breitsei¬ ten des Gehäuses bildenden Wand angeordnet und damit wärmelei¬ tend verbunden. Die Anordnung kann äußerst einfach aufgebaut sein, indem das Gasrohr lediglich auf die eine Längswand gelegt und dort befestigt wird. Die unmittelbare Nachbarschaft zwi¬ schen dem metallischen Gehäuse und dem Gasrohr gewährleistet ohne weiteres, daß die Gasentladungsstrecke von den stärksten Feldkomponenten im Sinne einer gleichmäßigen elektrischen Anre¬ gung durch die Mikrowellenfelder durchsetzt wird.At least one dielectric gas tube is arranged on the wall forming one of the broad sides of the housing within the rectangular metallic housing and is thus connected in a heat-conducting manner. The arrangement can be extremely simple in that the gas pipe is simply placed on one longitudinal wall and fastened there. The immediate vicinity between the metallic housing and the gas tube ensures without further ado that the gas discharge path is penetrated by the strongest field components in the sense of a uniform electrical excitation by the microwave fields.
Es kann vorteilhaft sein, wenn innerhalb des metallischen Gehäuses mehrere jeweils Gasentladungsstrecken bildende kreis¬ förmige zylindrische Hohlräume angeordnet sind. Alle Gasentla¬ dungsstrecken sind unabhängig voneinander, können also mit un¬ terschiedlichen Gasdrücken betrieben werden, wie auch mit un¬ terschiedlichen Abmessungen, beispielsweise für Laserstrahlen mit unterschiedlichen Querschnitten und Intensitäten.It can be advantageous if a plurality of circular cylindrical cavities, each forming gas discharge paths, are arranged within the metallic housing. All gas discharge sections are independent of one another, that is to say they can be operated with different gas pressures and also with different dimensions, for example for laser beams with different cross sections and intensities.
Die Anordnung kann auch so ausgebildet sein, daß ein das dielektrische Gasrohr mit Abstand umgebendes dielektrisches Kühlrohr mit einem Kühlmittel gefüllt ist, das einen niedrigen Absorptionskoeffizienten für die Mikrowellen aufweist, wenn es im Mikrowellenfeld angeordnet ist. Das Kühlmittel gestattet es, die Verlustleistung der Gasentladung in Form von Wärme abzu¬ transportieren, ohne übermäßige Anteile der Energie der Mikro¬ wellen zu absorbieren und infolgedessen der elektrischen Anre¬ gung des Gases zu entziehen. Als einen niedrigen Absorptionskoeffizienten aufweisendes Kühlmittel kommt beispielsweise Silikonöl in Frage. Dieses ist unter Umständen nur schwer zu handhaben bzw. insbesondere bei Querschnitten mit geringer Spaltweite infolge großer Haftung an den Wänden mit hoher Pumpleistung durch das Kühlsystem zu pum¬ pen. Die Anordnung wird daher in Ausgestaltung der Erfindung so ausgebildet, daß der zwischen der GehäuseInnenwand und dem die Gasentladungsstrecke bildenden Hohlraum vorhandene Abstand mit einem festen Dielektrikum hoher Wärmeleitfähigkeit gefüllt ist. Dabei versteht es sich, daß der Abstand infolge der höheren Dielektrizitätskonstante entsprechend kürzer ist, gegebenenfalls kleiner als der freie Durchmesser des Hohlraums. Das feste Dielektrikum dient in erster Linie der Abführung der Verlustwärme aus der Gasentladungsstrecke. Es kann jedoch auch herangezogen werden, um den die Gasentladungsstrecke bildenden Hohlraum zu definieren, so daß also beispielsweise das äußere dielektrische Gasrohr entfallen kann.The arrangement can also be designed such that a dielectric cooling tube which surrounds the dielectric gas tube at a distance is filled with a coolant which has a low absorption coefficient for the microwaves when it is arranged in the microwave field. The coolant allows the power loss of the gas discharge to be transported away in the form of heat without absorbing excessive portions of the energy of the microwaves and, as a result, being removed from the electrical excitation of the gas. For example, silicone oil can be used as a coolant with a low absorption coefficient. Under certain circumstances, this is difficult to handle or, in particular in the case of cross sections with a small gap width, is to be pumped through the cooling system due to high adhesion to the walls with high pumping capacity. The arrangement is therefore designed in an embodiment of the invention so that the distance between the housing inner wall and the cavity forming the gas discharge gap is filled with a solid dielectric of high thermal conductivity. It is understood that the distance is correspondingly shorter due to the higher dielectric constant, possibly smaller than the free diameter of the cavity. The solid dielectric primarily serves to dissipate the heat loss from the gas discharge path. However, it can also be used to define the cavity forming the gas discharge path, so that, for example, the outer dielectric gas tube can be omitted.
Das Dielektrikum ist beispielsweise eine Aluminiumoxidke¬ ramik, wie sie für Sanitärkeramik eingesetzt wird. Dieses feste Dielektrikum hat geringe Materialkosten.The dielectric is, for example, an aluminum oxide ceramic as used for sanitary ceramics. This solid dielectric has low material costs.
Bedarfsweise ist das Gehäuse außen von einem Kühlwasser¬ mantel umgeben und/oder das Metallrohr (16) ist mit Kühlwasser gefüllt. Mit dem Kühlwasser kann die anfallende Verlustwärme der Gasentladungsstrecke problemlos mit geringen Pumpleistungen abgeführt werden. Es braucht keine Rücksicht auf eine etwaige Absorption von Mikrowellenleistung genommen zu werden, da die betreffenden Räume feldfrei sind.If necessary, the housing is surrounded on the outside by a cooling water jacket and / or the metal tube (16) is filled with cooling water. With the cooling water, the heat loss of the gas discharge line can be dissipated with little pumping power. There is no need to take into account any absorption of microwave power, since the rooms in question are field-free.
Im Sinne eines einfachen Aufbaus, verbunden mit einer pro¬ blemlosen Abführung der Wärme aus der Gasentladungsstrecke ist das rechteckige Gehäuse querschnittsmäßig bis auf einen den sich in Richtung der größten Querschnittsbreite erstreckenden Hohlraum bildenden Spalt von einem dielektrischen Abstandsstück ausgefüllt.In terms of a simple construction, combined with a problem-free removal of the heat from the gas discharge path, the rectangular housing is filled with a dielectric spacer in cross-section except for a gap forming the cavity that extends in the direction of the greatest cross-sectional width.
Die Anordnung ist ferner so ausgestaltet, daß zwischen dem den Hohlraum außen begrenzenden Gasrohr und dem metallischen Gehäuse dort Verbindungsstege aus Metall vorhanden sind, wo der verwendete Mode der Mikrowellen eine minimale tangentiale elek¬ trische Feldstärken-Komponente hat. Mit Hilfe der Verbindungs¬ stege kann in der Entladungsstrecke entstehende Prozeßwärme zum metallischen Gehäuse und von dort mittels Kühlung entfernt wer¬ den. Die metallischen Verbindungsstege behindern die Längsaus¬ breitung der Mikrowellenfelder in Längsrichtung des Gehäuses nicht, da sie in Bereichen minimaler tangentialer Feldkomponen¬ ten angeordnet sind. Die VerbindungsStege sind besonders dann vorteilhaft, wenn die Grenzfrequenz des Gehäuses im Bereich der Anregungsfrequenz der Mikrowellen liegt, weil sie dann einen bestimmten. Mode der Mikrowelle erzwingen.The arrangement is also designed so that between the gas tube delimiting the cavity and the metallic housing there are connecting webs made of metal where the The microwave mode used has a minimal tangential electrical field strength component. With the help of the connecting webs, process heat generated in the discharge path can be removed to the metallic housing and from there by means of cooling. The metallic connecting webs do not hinder the longitudinal propagation of the microwave fields in the longitudinal direction of the housing, since they are arranged in areas of minimal tangential field components. The connecting webs are particularly advantageous when the cut-off frequency of the housing is in the range of the excitation frequency of the microwaves because it then has a specific one. Force microwave mode.
Die eingangs genannte Aufgabe kann auch mit einer Gasent¬ ladungsanordnung gelöst werden, mit einer insbesondere Lasergas enthaltenden Gasentladungsstrecke in einem zylindrischen Hohl¬ raum, mit einem den zylindrischen Hohlraum mit Abstand umgeben¬ den rohrförmigen Gehäuse, und mit einem Mikrowellensender, des¬ sen Mikrowellen in das metallische Gehäuse einkoppelbar sind, und mit einem die Gasentladungsstrecke umschließenden dielek¬ trischen Gasrohr, das außen von einem Metallrohr umgeben ist, dessen eines Ende mit einer Stirnwand des Gehäuses einen Be¬ reich für hohe elektrische Feldstärke bildet.The above-mentioned object can also be achieved with a gas discharge arrangement, with a gas discharge path, in particular containing laser gas, in a cylindrical cavity, with a tubular housing surrounding the cylindrical cavity at a distance, and with a microwave transmitter whose microwaves in the metallic housing can be coupled in, and with a dielectric gas tube enclosing the gas discharge path, which is surrounded on the outside by a metal tube, one end of which forms an area for a high electrical field strength with an end wall of the housing.
Eine derartige Anordnung ist unter dem Namen Surfatron be¬ kannt. Die Einspeisung von Mikrowellen führt zu einer Zündung einer Gasentladung in dem Bereich hoher elektrischer Feldstärke sowie zur Ausbildung einer Oberflächenwelle auf der Innenwand des Gasrohrs durch eine Plasma-Feld-Wechselwirkung. Die Ober¬ flächenwelle breitet sich über die Innenwand des Gasrohrs in Richtung außerhalb des Gehäuses aus und stabilisiert sich dort. Die Gasentladung hat jedoch nur eine geringe radiale Erstrek- kung. Dem wird im Sinne der eingangs genannten Aufgabenstellung dadurch abgeholfen, daß innerhalb des Gasrohrs ein die Gasent¬ ladungsstrecke innen begrenzendes Gasrohr vorhanden ist. Das innere Gasrohr führt zur Ausbildung einer zweiten Oberflächen¬ welle auf der Außenwand dieses zusätzlichen Gasrohrs, die in Wechselwirkung mit der ersten Oberflächenwelle zu einer Homoge¬ nisierung der Gasentladung über den Querschnitt der Gasentla¬ dungsstrecke führt. Bei einer Gasentladungsanordnung mit einer insbesondere Lasergas enthaltenden Gasentladungsstrecke in einem zylindri¬ schen Hohlraum, mit einem den zylindrischen Hohlraum mit Ab¬ stand umgebenden rohrförmigen Gehäuse, und mit einem Mikrowel¬ lensender, dessen Mikrowellen in das metallische Gehäuse ein- koppelbar sind, und mit einem die Gasentladungsstrecke um¬ schließenden dielektrischen Gasrohr,, das außen von einem Me¬ tallrohr umgeben ist, dessen eines Ende mit einer Stirnwand des Gehäuses einen Bereich für hohe elektrische Feldstärke bildet, wird eine Gasentladung im Sinne der oben genannten Aufgaben¬ stellung auch am anderen Ende des Gehäuses dadurch erreicht, daß das Metallrohr an seinen beiden Enden mit je einer Stirn¬ wand des Gehäuses einen Bereich für hohe elektrische Feldstärke bildet. Überraschenderweise hat sich jedoch darüber hinaus er¬ geben, daß eine Gasentladung auch zwischen den beiden Enden des Metallrohrs ausgebildet werden kann, also in einem Bereich, der bei der bekannten Anordnung entladungsfrei ist. Die Gesamtlänge der Gasentladungsstrecke kann dadurch ohne Erhöhung des bauli¬ chen Aufwands vergrößert werden.Such an arrangement is known under the name Surfatron. The feeding of microwaves leads to an ignition of a gas discharge in the area of high electric field strength as well as to the formation of a surface wave on the inner wall of the gas pipe by a plasma field interaction. The surface wave spreads over the inner wall of the gas pipe in the direction outside the housing and stabilizes there. However, the gas discharge has only a slight radial extension. This is remedied in the sense of the task mentioned at the outset by the fact that a gas pipe which delimits the gas discharge path inside is present within the gas pipe. The inner gas tube leads to the formation of a second surface wave on the outer wall of this additional gas tube, which in interaction with the first surface wave leads to a homogenization of the gas discharge over the cross section of the gas discharge path. In the case of a gas discharge arrangement with a gas discharge path, in particular containing laser gas, in a cylindrical cavity, with a tubular housing surrounding the cylindrical cavity at a distance, and with a microwave transmitter, the microwaves of which can be coupled into the metallic housing, and with a the dielectric gas tube enclosing the gas discharge path, which is surrounded on the outside by a metal tube, one end of which forms an area for high electrical field strength with an end wall of the housing, gas discharge in the sense of the above-mentioned task also becomes at the other end of the housing in that the metal tube forms an area for high electrical field strength at its two ends, each with an end wall of the housing. Surprisingly, however, it has also been found that a gas discharge can also be formed between the two ends of the metal tube, that is to say in a region which is discharge-free in the known arrangement. The total length of the gas discharge path can thereby be increased without increasing the structural outlay.
Bei allen vorgenannten Anordnungen ist die Maximallänge auf Werte im Bereich von einigen zehn Zentimetern begrenzt. Das ergibt sich durch die erforderlichen Dimensionierungen der An¬ ordnung, deren Verluste an elektrischer Anregungsenergie, durch den erforderlichen Druck in der Gasentladungsstrecke und die beschränkte Sendeleistung des Mikrowellensenders. Um trotzdem Plasmen größerer Länge anregen zu können, ist die Anordnung so ausgebildet, daß die dielektrischen Gasrohre und/oder Metall- rohre und/oder Kuhlrohre mehrerer Gasentladungsanordnungen im Sinne jeweils freien Durchgangs hintereinander angeordnet sind, und daß entsprechend viele, die dadurch gebildete Rohrstruktur umgebende rohrförmige Gehäuse vorhanden sind, in die jeweils Mikrowellen einkoppelbar sind. Die Gasentladungsstrecken mehre¬ rer Gasentladungsanordnungen stehen also miteinander in Verbin¬ dung und können über die Stirnseiten der rohrförmigen Gehäuse hinausragende Gasentladungen produzieren, die miteinander in Verbindung stehen, bzw. ineinander übergehen, so daß die ge¬ wünschte größere Entladungsstreckenlänge erreicht wird. Ferner kann eine derartige Gasentladungsanordnung so ausgebildet wer¬ den, daß sie mit mehreren Mikrowellensendern arbeitet, die eine vergleichsweise geringe Leistung haben, aufgrund ihrer großen Verbreitung z.B. bei Mikrowellenherden jedoch preiswert sind.In all of the above arrangements, the maximum length is limited to values in the range of a few tens of centimeters. This results from the required dimensions of the arrangement, their loss of electrical excitation energy, the required pressure in the gas discharge path and the limited transmission power of the microwave transmitter. In order to still be able to excite plasmas of greater length, the arrangement is designed such that the dielectric gas tubes and / or metal tubes and / or cooling tubes of a plurality of gas discharge arrangements are arranged one behind the other in the sense of free passage, and that a correspondingly large number of those surrounding the tube structure are formed there are tubular housings into which microwaves can be coupled. The gas discharge paths of several gas discharge arrangements are thus connected to one another and can produce gas discharges which protrude beyond the end faces of the tubular housings and which are connected to one another or merge into one another, so that the desired greater discharge path length is achieved. Furthermore, such a gas discharge arrangement can be designed such that it works with several microwave transmitters, one of which have comparatively low power, but are inexpensive because of their widespread use, for example in microwave ovens.
Um möglichst lange Strukturen zu erhalten, hat das metal¬ lische Gehäuse einen Durchmesser, bei dem seine Grenz- bzw. Re¬ sonanzfrequenz im Bereich der Anregungsfrequenz der Mikrowellen liegt.In order to obtain structures that are as long as possible, the metallic housing has a diameter at which its cutoff or resonance frequency lies in the range of the excitation frequency of the microwaves.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestell¬ ten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. It shows:
Fig.l einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer koaxia¬ len Ausführung einer Mikrowellenstruktur, Fig.la den Querschnitt I-I der Fig.l, Fig.lb einen der Fig.la ähnlichen Querschnitt, Fig.2 eine der Fig.l ähnliche metallische Mikrowellen¬ struktur mit mehreren einander parallelen Gasentla¬ dungsstrecken, Fig.3,3a Mikrowellenstrukturen mit rechteckigen Quer¬ schnitten, Fig.4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, und Fig.5 eine Hintereinanderschaltung mehrerer Gasentla¬ dungsstrecken.1 shows a longitudinal section through a first embodiment of an arrangement according to the invention with a coaxial design of a microwave structure, FIG. 1 shows the cross section II of FIG. 1, FIG. 1b shows a cross section similar to FIG. 2, FIG. l similar metallic microwave structure with a plurality of gas discharge sections parallel to one another, FIGS. 3, 3a microwave structures with rectangular cross sections, FIG. 4 a further embodiment of the invention, and FIG. 5 a series connection of several gas discharge sections.
Beste Wege zur Ausführung der ErfindungBest ways to carry out the invention
Die in Fig.l dargestellte Gasentladungsanordnung besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Gehäuse 13, in dem ko¬ axial ein Metallrohr 16 angeordnet ist. Das Metallrohr 16 wird von einem dielektrischen Gasrohr 17 umgeben, so daß zwischen diesem Rohr 17 und dem Metallrohr 16 ein zylindrischer Hohlraum 11 vorhanden ist. Dieser Hohlraum 11 ist mit Gas, beispielswei¬ se Argon, gefüllt und bildet die Gasentladungsstrecke 10.The gas discharge arrangement shown in FIG. 1 essentially consists of a tubular housing 13 in which a metal tube 16 is arranged coaxially. The metal tube 16 is surrounded by a dielectric gas tube 17, so that a cylindrical cavity 11 is present between this tube 17 and the metal tube 16. This cavity 11 is filled with gas, for example argon, and forms the gas discharge path 10.
Das äußere dielektrische Gasrohr 17 wird konzentrisch von einem dielektrischen Kühlrohr 15 mit Abstand 24 umgeben. Dieser Abstand 24 ist mit einem Kühlmittel 19 gefüllt, das einen nie¬ drigen Absorptionskoeffizienten für die Mikrowellen aufweist. Auch das Metallrohr 16 ist entsprechend gefüllt bzw. gekühlt. Da es einen feldfreien Raum einschließt, kann Wasser zur Küh¬ lung verwendet werden. Die Pfeile an der rechten Seite der Anordnung deuten an, daß das Kühlmittel 19 und/oder das Gas umzuwälzen sind. Das Um¬ wälzen bzw. Umpumpen der Kühlflüssigkeit 19 ist erforderlich, um die anfallende Prozeßwärme abzutransportieren. Ein Umwälzen des Lasergases ist für die Funktion der Gasentladung nicht er¬ forderlich. Das gewünschte stabile homogene Plasma ergibt sich auch ohne ein solches Umwälzen.The outer dielectric gas tube 17 is surrounded concentrically by a dielectric cooling tube 15 at a distance 24. This distance 24 is filled with a coolant 19 which has a low absorption coefficient for the microwaves. The metal tube 16 is also filled or cooled accordingly. Since it encloses a field-free space, water can be used for cooling. The arrows on the right side of the arrangement indicate that the coolant 19 and / or the gas are to be circulated. The circulation or pumping around of the cooling liquid 19 is necessary in order to transport away the process heat. Circulation of the laser gas is not necessary for the gas discharge to function. The desired stable, homogeneous plasma is obtained even without such a circulation.
Zwischen dem Gehäuse 13 und dem Hohlraum 11 ist ein Ab¬ stand 12 vorhanden, in den durch eine Antenne 25 eines nicht dargestellten Mikrowellensenders die Mikrowellen eingespeist werden. Als Mikrowellensender wird beispielsweise ein 2,45 GHz- Magnetron verwendet.A distance 12 is present between the housing 13 and the cavity 11, into which the microwaves are fed by an antenna 25 of a microwave transmitter (not shown). For example, a 2.45 GHz magnetron is used as the microwave transmitter.
Das Gehäuse 13 bildet mit dem Metallrohr 16 einen koaxia¬ len Metallhohlleiter, in dem sich das elektrische Mikrowellen¬ feld mit seinen stärksten Feldkomponenten radial zur Gehäusein¬ nenwand 14 und vor allem senkrecht zum Außenumfang 11' des die Gasentladungsstrecke 10 bildenden Hohlraums 11 und damit ent¬ sprechend senkrecht in der Gasentladungsstrecke 10 selbst aus¬ breitet. Diese Radialausbreitung bzw. Radialausbildung des elektrischen Mikrowellenfeldes bewirkt eine entsprechend gleichmäßige elektrische Anregung des Gases der Gasentladungs¬ strecke, verbunden mit einer über deren Querschnitt homogenen Entladungsverteilung. Der Stabilisation der Entladung dient der Abstand 12 zwischen der Gasentladungsstrecke 10 und der Innen¬ wand 14 des Gehäuses 13, der keine die Ausbreitung der Mikro¬ wellen behindernden metallischen Einbauten aufweist und einen kapazitiven Vorwiderstand bildet, welcher sich stabilisierend auf die Entladung auswirkt.The housing 13 forms with the metal tube 16 a coaxial metal waveguide in which the electrical microwave field with its strongest field components radially to the inner wall 14 of the housing and above all perpendicular to the outer circumference 11 'of the cavity 11 forming the gas discharge path 10 and thus ent ¬ spreading vertically in the gas discharge path 10 itself. This radial spreading or radial formation of the electrical microwave field brings about a correspondingly uniform electrical excitation of the gas of the gas discharge path, combined with a discharge distribution which is homogeneous over its cross section. The spacing 12 between the gas discharge path 10 and the inner wall 14 of the housing 13 serves to stabilize the discharge, which has no metallic internals which hinder the propagation of the microwaves and forms a capacitive series resistor, which has a stabilizing effect on the discharge.
Das Gehäuse 13 der Fig.l ist im Prinzip ein koaxialer Mi¬ krowellenhohlleiter. Dessen Durchmesser kann so bemessen sein, daß seine Grenzfrequenz im Bereich der Anregungsfrequenz der Mikrowellen liegt. Darüber hinaus ist die Länge des Gehäuses 13 auf die gewünschte Feldverteilung abzustimmen, wie auch die Einkopplung der Mikrowellen über die Antenne 25. Letztlich kann aus dem Mikrowellenhohlleiter der Fig.l auch ein Mikrowellenre¬ sonator geschaffen werden, indem die Länge des Gehäuses 13 ent- sprechend gewählt wird. Außerdem ist es möglich, das Gehäuse 13 an seinen Stirnseiten mit Stirnwänden 13 ' soweit wie möglich zu verschließen, im Falle der Anordnung der Fig.l bis auf das di¬ elektrische Kühlrohr 15. Damit kann das Gehäuse 13 zum Tragen dieses Kühlrohrs 15 herangezogen werden.In principle, the housing 13 in FIG. 1 is a coaxial microwave waveguide. Its diameter can be such that its cut-off frequency lies in the range of the excitation frequency of the microwaves. In addition, the length of the housing 13 is to be matched to the desired field distribution, as is the coupling of the microwaves via the antenna 25. Ultimately, a microwave resonator can also be created from the microwave waveguide of FIG. 1 by reducing the length of the housing 13. is chosen speaking. In addition, it is possible to close the housing 13 on its end faces with end walls 13 'as far as possible, in the case of the arrangement of FIG. 1 except for the electrical cooling tube 15. The housing 13 can thus be used to carry this cooling tube 15 .
Die querschnittsmäßige Dimensionierung der Gasentladungs¬ strecke 10 der Fig.l und aller ähnlichen Konfigurationen hängt unter anderem von dem Gasdruck ab. Letzterer wird möglichst hoch gewählt, um eine möglichst große Laserleistung oder eine möglichst große Verstärkungsleistung zu erreichen. Von weiterem Einfluß ist die Leistung des Mikrowellensenders auf das anzure¬ gende Volumen der Gasentladungsstrecke 10. Da preiswerte Mikro¬ wellensender wegen ihrer großen Verbreitung in Mikrowellenher¬ den eine Leistung von lediglich 1 KW aufweisen, ergibt sich bei deren Verwendung eine entsprechende Beschränkung der Länge bzw. des Außendurchmessers der Gasentladungsstrecke 10.The cross-sectional dimensioning of the gas discharge path 10 of FIG. 1 and all similar configurations depends, among other things, on the gas pressure. The latter is chosen as high as possible in order to achieve the greatest possible laser power or the greatest possible amplification power. The power of the microwave transmitter has a further influence on the volume of the gas discharge path 10 to be excited. Since inexpensive microwave transmitters have a power of only 1 KW because of their widespread use in microwave ovens, there is a corresponding limitation in length or length when used the outer diameter of the gas discharge path 10.
Fig.lb betrifft eine der Fig.1,1a ähnliche Ausführungs¬ form, bei der jedoch zwischen dem die Gasentladungsstrecke 10 einschließenden Gasrohr 17 und dem äußeren Metallgehäuse 13 VerbindungsStege 28 aus Metall vorhanden sind. Als Metall wird beispielsweise Kupfer verwendet, das sehr gut Wärme leitet. Mit diesen Stegen ist es möglich, Prozeßwärme der Gasstrecke 10 ab¬ zuleiten. Hierzu ist das Gasrohr 17 vergleichsweise starkwandig ausgebildet, um die zwischen zwei Verbindungsstegen 28 anfal¬ lende Prozeßwärme diesen Stegen zuleiten zu können. Ein etwas dickeres Gasrohr 17 hat außerdem den Vorteil, die Verbindungs¬ stege 28, wie dargestellt, im Sinne eines geringen Wärmeüber¬ gangswiderstandes mit dem Gasrohr 17 zusammenbauen zu können, z.B. durch Verkleben. Mit Hilfe der Verbindungsstege 28 ist es möglich, daß Kühlrohr 15 gemäß Fig.l entfallen zu lassen und die in das Gehäuse 13 abgeleitete Prozeßwärme mit einem dieses Gehäuse umgebenden Kühlwassermantel 21 abzuleiten.Fig. 1b relates to an embodiment similar to Fig. 1, 1a, in which, however, there are connecting webs 28 made of metal between the gas tube 17 enclosing the gas discharge path 10 and the outer metal housing 13. Copper, for example, is used as the metal, which conducts heat very well. With these webs it is possible to dissipate process heat from the gas section 10. For this purpose, the gas pipe 17 has a comparatively thick wall, in order to be able to conduct the process heat generated between two connecting webs 28 to these webs. A somewhat thicker gas pipe 17 also has the advantage that, as shown, the connecting webs 28 can be assembled with the gas pipe 17 in the sense of a low heat transfer resistance, e.g. by gluing. With the aid of the connecting webs 28, it is possible to omit the cooling tube 15 according to FIG. 1 and to dissipate the process heat derived into the housing 13 with a cooling water jacket 21 surrounding this housing.
Bezüglich der Anordnung der Verbindungsstege 28 innerhalb des Gehäuses 13 ist noch hervorzuheben, daß die Verbindungsste¬ ge 28 dort angeordnet sind, wo der verwendete Mode der Mikro¬ wellen keine tangentiale Komponente hat. Die längsangeordneten Verbindungsstege 28 behindern also die Ausbreitung der Mikro- wellen nicht. Sie sind außerdem in dem Fall vorteilhaft, daß die Grenzfrequenz des Gehäuses 13 im Bereich der Anregungsfre¬ quenz der Mikrowellen liegt, da sie dann den gewünschten Mode erzwingen bzw. das zufällige Einschwingen des Mikrowellenfeldes in einem unerwünschten Mode verhindern. Im Fall der Fig.lb ist der Mikrowellenmode ein H2i~Mode.With regard to the arrangement of the connecting webs 28 within the housing 13, it should also be emphasized that the connecting webs 28 are arranged where the mode of the microwaves used has no tangential component. The longitudinally arranged connecting webs 28 thus hinder the spread of the micro don't wave. They are also advantageous in the event that the limit frequency of the housing 13 is in the range of the excitation frequency of the microwaves, since they then force the desired mode or prevent the microwave field from accidentally settling in an undesired mode. In the case of Fig.lb the microwave mode is an H 2 i ~ mode.
Fig.2 zeigt eine Gasentladungsanordnung lediglich im Quer¬ schnitt, deren Längserstreckung ähnlich Fig.l sein kann. Im In¬ neren des Gehäuses 13 ist koaxial ein Metallrohr 16 angeordnet, welches die gewünschte Ausbildung des elektrischen Mikrowellen¬ feldes zu erzielen vermag, nämlich mit den stärksten Feldkompo¬ nenten radial, insbesondere zum Metallrohr 16 selbst. Zwischen dem Gehäuse 13 und dem Metallrohr 16 sind in der Nähe des letz¬ teren zwei Gasentladungsstrecken 10 angeordnet, die einander und dem Metallrohr 16 parallel verlaufen. Es wäre auch möglich, drei, vier oder mehrere solcher Gasentladungsstrecken 10 anzu¬ ordnen. Jede Gasentladungsstrecke 10 wird außen durch ein di¬ elektrisches Gasrohr 17 begrenzt, daß seinerseits mit /Abstand 24 von einem dielektrischen Kühlrohr 15 umgeben ist, wobei der Zwischenraum zwischen beiden Rohren 15, 17 von einem umwälzba¬ ren Kühlmittel 19 ausgefüllt ist. Die Gasentladungsstrecken 10 haben einen die Gasentladung stabilisierenden 7Abstand 12 zur Gehäuseinnenwand 14.2 shows a gas discharge arrangement only in cross section, the longitudinal extent of which may be similar to FIG. Arranged coaxially in the interior of the housing 13 is a metal tube 16 which can achieve the desired configuration of the electrical microwave field, namely with the strongest field components radially, in particular with respect to the metal tube 16 itself. Between the housing 13 and the metal tube 16 are arranged in the vicinity of the latter two gas discharge sections 10, which run parallel to one another and the metal tube 16. It would also be possible to arrange three, four or more such gas discharge sections 10. Each gas discharge path 10 is delimited on the outside by a dielectric gas tube 17, which in turn is surrounded by / at a distance 24 from a dielectric cooling tube 15, the space between the two tubes 15, 17 being filled by a coolant 19 which can be recirculated. The gas discharge paths 10 have a spacing 7 that stabilizes the gas discharge from the housing inner wall 14.
Die Querschnittsgestaltung nach Fig.2 kann auch den Be¬ dürfnissen entsprechend abgewandelt werden, beispielsweise kön¬ nen mehrere Gasentladungsstrecken 10 bzw. deren dielektrische Gasrohre 17 in einem einzigen, alle Rohre 17 umschließenden Kühlrohr untergebracht sein. Die Gasentladungsstrecken 10 könn¬ ten auch der Innenwand des Gehäuses 13 benachbart angeordnet werden, wo aufgrund der radialen Feldausbildung ebenfalls eine gleichmäßige Anregung des Gases in der Gasentladungsstrecke 10 erreicht wird.The cross-sectional design according to FIG. 2 can also be modified according to requirements, for example a plurality of gas discharge lines 10 or their dielectric gas tubes 17 can be accommodated in a single cooling tube which surrounds all tubes 17. The gas discharge paths 10 could also be arranged adjacent to the inner wall of the housing 13, where, due to the radial field formation, a uniform excitation of the gas in the gas discharge path 10 is also achieved.
Fig.3 zeigt dem Vorbeschriebenen gegenüber eine weitere Ausgestaltung der Erfindung in zweierlei Hinsicht. Zum einen ist das Gehäuse 13 als rechteckiges metallisches Rohr ausgebil¬ det, also als Mikrowellenhohlleiter, in dem sich gewisse Wel¬ lentypen mit ihren stärksten Feldkomponenten senkrecht zu den breiten Gehäuseinnenwänden 14, vor allem aber senkrecht zur Außenumfangsfläche 11' des Hohlraums 11 in senkrechter Richtung zur Darstellungsebene weiterleiten lassen. Der Hohlraum 11 bzw. die Gasentladungsstrecke 10 erstrecken sich über den größten Teil der Querschnittsbreite B dieses rechteckigen Querschnitts des Gehäuses 13 und ist in der Nähe einer Breitseite 13' ' des Gehäuses 13 angeordnet. Der Abstand 12 zwischen dem Hohlraum 11 und der anderen Innenwand des Gehäuses ist vollständig durch ein dielektrisches Abstandsstück 22 ausgefüllt, welches also den Spalt bzw. den Hohlraum 11 begrenzt, so daß besondere be¬ grenzende dielektrische Gasplatten bzw. -röhre nicht erforder¬ lich sind. Die Wärmeabfuhr aus der Gasentladungsstrecke 10 er¬ folgt problemlos über das metallische Gehäuse 13.3 shows what has been described above in relation to a further embodiment of the invention in two respects. On the one hand, the housing 13 is designed as a rectangular metallic tube, that is to say as a microwave waveguide, in which certain types of waves with their strongest field components are perpendicular to the wide housing inner walls 14, but above all perpendicular to the outer peripheral surface 11 'of the cavity 11 in the direction perpendicular to the plane of the representation. The cavity 11 or the gas discharge path 10 extend over the largest part of the cross-sectional width B of this rectangular cross-section of the housing 13 and is arranged in the vicinity of a broad side 13 ″ of the housing 13. The distance 12 between the cavity 11 and the other inner wall of the housing is completely filled by a dielectric spacer 22, which therefore delimits the gap or the cavity 11, so that special limiting dielectric gas plates or tubes are not necessary . The heat dissipation from the gas discharge path 10 takes place without problems via the metallic housing 13.
Als Mikrowellen sind insbesondere Wellen des Typs Hio ge¬ eignet. Mit ihnen ergibt sich eine Feldstärkeverteilung, die zwischen den Schmalseiten 13 ' ' ' des Gehäuses 13 entsprechend einer Kreisfunktion mit mittigem Maximum ausgebildet ist. Da die Feldstärke also nahe den Schmalseiten 13 ' ' ' des Gehäuses null bzw. minimal ist, kann das dielektrische Abstandsstück 22 in diesem Bereich Vorsprünge bzw. Leisten 22' aufweisen, die eine Abstützung des U-förmigen Abstandsstücks 22 gewährleisten, einen Kontakt des Gases der Entladungsstrecke 10 mit dem Metall des Gehäuses 13 außer mit einem Teilabschnitt der einen Innen¬ wand 14 verhindern und zugleich der Wärmeableitung aus der Gas¬ entladungsstrecke 10 dienen.Waves of the Hio type are particularly suitable as microwaves. They result in a field strength distribution which is formed between the narrow sides 13 '' 'of the housing 13 in accordance with a circular function with a central maximum. Since the field strength is therefore zero or minimal near the narrow sides 13 '' 'of the housing, the dielectric spacer 22 can have projections or strips 22' in this region which ensure support of the U-shaped spacer 22, contact of the gas prevent the discharge gap 10 with the metal of the housing 13 except with a partial section of the one inner wall 14 and at the same time serve to dissipate heat from the gas discharge gap 10.
In eine solche Gasentladungsanordnung wird die Mikrowel¬ lenenergie mit einer nicht dargestellten Antenne eingestrahlt, die eine an den Querschnitt der Anordnung angepaßte Ausbildung hat, beispielsweise gemäß Fig.l.In such a gas discharge arrangement, the microwave energy is radiated with an antenna, not shown, which has a design adapted to the cross section of the arrangement, for example according to FIG.
Die sich in der Gasentladungsstrecke 10 entwickelnde Ver¬ lustwärme wird von dem Abstandsstück 22 abtransportiert, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat und zugleich als festes Di¬ elektrikum 20 ausgebildet ist. Hierfür wird beispielsweise eine Aluminiumoxidkeramik verwendet, die handelsüblich ist.The heat lost in the gas discharge path 10 is removed by the spacer 22, which has a high thermal conductivity and is at the same time designed as a solid dielectric 20. For this purpose, an aluminum oxide ceramic is used, for example, which is commercially available.
Die direkt aus der Gasentladungsstrecke 10 oder über das feste Dielektrikum 20 zum Gehäuse 13 nach außen transportierte Wärme wird von einem Kühlwassermantel 21 aufgenommen und mit einem nicht dargestellten üblichen Kühlwasserkreislauf abgege¬ ben. Auf diese Weise kann Kühlwasser ohne Beeinträchtigung der elektrischen Eigenschaften der Gasentladungsanordnung verwendet werden. Die Verwendung eines festen Dielektrikums 20 ist auch in anderen Querschnittsausbildungen möglich, beispielsweise bei Ausführungsformen gemäß Fig.l, in der der gesamte Abstand 12 von einem entsprechend bemessenen Rohr ausgefüllt werden müßte.Which transported directly from the gas discharge path 10 or via the solid dielectric 20 to the housing 13 to the outside Heat is absorbed by a cooling water jacket 21 and emitted with a conventional cooling water circuit, not shown. In this way, cooling water can be used without impairing the electrical properties of the gas discharge arrangement. The use of a solid dielectric 20 is also possible in other cross-sectional configurations, for example in embodiments according to FIG. 1, in which the entire distance 12 would have to be filled by a correspondingly dimensioned tube.
Fig.3a zeigt ebenfalls ein als rechteckiges metallisches Rohr ausgebildetes Gehäuse 13, in dem sich die Mikrowellen wie zu Fig.3 beschrieben ausbreiten. Die Besonderheit besteht da¬ rin, daß im Gehäuse 13 mehrere dielektrische Gasrohre 17 nahe einer Innenwand 14 einer Breitseite 13 ' ' des Gehäuses 13 ange¬ ordnet sind, und zwar mit Abstand zu den Schmalseiten 13' ' ' dieses Gehäuses 13, also im Bereich des Maximums der Feldstärke mit senkrecht zur Breitseite 13' ' angeordneten Feldlinien. Je¬ des Gasrohr 17 umschließt einen kreisförmigen Hohlraum 11, der die Gasentladungsstrecke 10 bildet. Jedes Gasrohr 11 ist mit der Innenwand 14 wärmeleitend verbunden, nämlich beispielsweise über einen Kleber 28, so daß durch die Gasentladung entstehende Prozeßwärme der Gasentladungsstrecke 10 über das vergleichswei¬ se gut wärmeleitende Gasrohr 17 und den ebenfalls gut wärmelei¬ tenden Kleber 28 leicht an das metallische Gehäuse 13 zur wei¬ teren Wärmeabfuhr in den Kühlwassermantel 21 abgeleitet werden kann.3a also shows a housing 13 in the form of a rectangular metallic tube, in which the microwaves spread as described for FIG. The special feature is that a plurality of dielectric gas pipes 17 are arranged in the housing 13 near an inner wall 14 of a broad side 13 ″ of the housing 13, namely at a distance from the narrow sides 13 ″ ″ of this housing 13, that is to say in the region the maximum of the field strength with field lines arranged perpendicular to the broad side 13 ″. Each gas tube 17 encloses a circular cavity 11, which forms the gas discharge path 10. Each gas tube 11 is connected to the inner wall 14 in a heat-conducting manner, namely, for example, by means of an adhesive 28, so that the process heat of the gas discharge path 10 resulting from the gas discharge easily contacts the metallic one via the comparatively good heat-conducting gas tube 17 and the likewise good heat-conducting adhesive 28 Housing 13 for further heat dissipation in the cooling water jacket 21 can be derived.
In Fig.3a ist gestrichelt eine Feldlinie der stärksten Feldkomponenten der Mikrowellen mit 29 schematisch gestrichelt dargestellt. Es ist deutlich ersichtlich, daß die Feldlinie 29 innerhalb des Abstandes 12 des Hohlraums 11 der oberen Innen¬ wand 14 wesentlich länger ist, als innerhalb des Hohlraums 11. Dementsprechend ist auch der Abstand 12 in Richtung der stärk¬ sten Feldkomponente größer, als der größte freie Durchmesser D des Hohlraums 11. 'Das gilt grundsätzlich auch für alle anderen Ausführungsformen, vgl.z.B.Fig.la.In FIG. 3a, a field line of the strongest field components of the microwaves is shown in dashed lines at 29. It is clearly evident that the field line 29 within the distance 12 of the cavity 11 of the upper inner wall 14 is significantly longer than within the cavity 11. Accordingly, the distance 12 in the direction of the strongest field component is also greater than the largest free diameter D of the cavity 11. ' This also applies in principle to all other embodiments, cf.zBFig.la.
In Fig.4 ist eine Gasentladungsanordnung dargestellt, die ebenfalls mit einem rohrförmigen metallischen Gehäuse 13 und einem darin koaxial angeordneten Metallrohr 16 arbeitet. Das Metallrohr 16 ist jedoch außerhalb des Hohlraums 11 und beid- seitig mit Abstand 26 zu Stirnwänden 13' des Gehäuses 13 ange¬ ordnet. Es kann infolgedessen nicht zur Umschließung des Gases der Gasentladungsstrecke 10 dienen. Dies wird vielmehr von ei¬ nem dielektrischem Gasrohr 17 besorgt, daß sich über die ge¬ samte erforderliche Länge der Gasentladungsanordnung und darü¬ ber hinaus erstreckt.4 shows a gas discharge arrangement, which likewise works with a tubular metallic housing 13 and a metal tube 16 arranged coaxially therein. The However, metal tube 16 is arranged outside of the cavity 11 and on both sides at a distance 26 from the end walls 13 'of the housing 13. As a result, it cannot serve to enclose the gas of the gas discharge path 10. Rather, this is provided by a dielectric gas tube 17 that extends over the entire required length of the gas discharge arrangement and beyond.
Im Inneren des Gasrohrs 17 ist ein die Gasentladungs¬ strecke 10 innenbegrenztes Gasrohr 18 vorhanden, welches sei¬ nerseits mit Kühlflüssigkeit 19 gefüllt ist. Auch bei dieser Ausführungsform könnte der Abstand 12 zwischen der Gehäusein¬ nenwand 14 und dem Hohlraum 11 bzw. dem Metallrohr 16 bzw. dem Gasrohr 17 mit einem festen Dielektrikum gefüllt sein.In the interior of the gas tube 17 there is a gas tube 18 which is internally delimited by the gas discharge path 10 and which, on the other hand, is filled with cooling liquid 19. In this embodiment too, the distance 12 between the inner wall 14 of the housing and the cavity 11 or the metal tube 16 or the gas tube 17 could be filled with a solid dielectric.
Der Abstand 26 der beiden Enden 16 des Metallrohrs 16 von den Stirnwänden 13' ist so ausgebildet, daß sich im Gasrohr 17 je ein Bereich 23 für hohe elektrische Feldstärke ergibt, in dem bei Einspeisung von Mikrowellenenergie durch die Antenne 25 eine Plasmaentladung zündet. Infolgedessen bilden sich auf der Innenwand des dielektrischen Gasrohrs 17 nach außen gerichtete Oberflächenwellen aus, die sich durch den Wandkontakt stabilisieren. Die Schaffung eines ringförmigen zylindrischen Hohlraums 11 innerhalb des Metallrohrs 16 hat die Wirkung, daß sich nicht nur an der Innenwand des Gasrohrs 17, sondern auch an der Außenwand des Gasrohrs 18 nahe den Bereichen 23 je eine Oberflächenwelle entwickelt, die aus dem Gehäuse 13 herausgerichtet ist. Wird der Außendurchmesser des Gasrohrs 18 in geeigneter Weise dimensioniert, wobei die Dimensionierung beispielsweise von dem innerhalb des Metallrohrs 16 gegebenen Feldstärkeverlauf abhängt, so wird die durch die Oberflächen¬ welle ausgebildete Gasentladung nicht auf die nahen Wandberei¬ che der Rohre 17,18 konzentriert, sondern es ergibt sich eine homogene Entladung über den gesamten Querschnitt des Hohlraums 11. Darüber hinaus hat eine derartige Anordnung mit zwei Bereichen 23 die Wirkung, daß sich die homogene Gasentladung auch im Hohlraum 11 zwischen den Bereichen 23 erstreckt.The distance 26 between the two ends 16 of the metal tube 16 from the end walls 13 'is designed such that a region 23 for high electrical field strength results in the gas tube 17, in which a plasma discharge ignites when microwave energy is fed in through the antenna 25. As a result, outward surface waves are formed on the inner wall of the dielectric gas tube 17 and are stabilized by the wall contact. The creation of an annular cylindrical cavity 11 within the metal tube 16 has the effect that not only on the inner wall of the gas tube 17, but also on the outer wall of the gas tube 18 near the areas 23, a surface wave develops which is directed out of the housing 13 . If the outer diameter of the gas tube 18 is dimensioned in a suitable manner, the dimensioning depending, for example, on the field strength profile given within the metal tube 16, the gas discharge formed by the surface wave is not concentrated on the near wall areas of the tubes 17, 18, but rather there is a homogeneous discharge over the entire cross section of the cavity 11. In addition, such an arrangement with two areas 23 has the effect that the homogeneous gas discharge also extends in the cavity 11 between the areas 23.
Die Maximallänge der Gasentladungsanordnungen ist durch die verschiedensten Parameter auf einige zehn Zentimeter be- grenzt. Es ist jedoch erwünscht Plasmen größerer Länge anzure¬ gen. Das wird durch eine Anordnung gemäß Fig.5 erreicht. Es sind mehrere Gasentladungsanordnungen strömungsmäßig hinterein¬ ander angeordnet, indem die dielektrischen Gasrohre 17 und die Metallrohre 16 zusammengeschaltet bzw. einstückig sind. Fig.5 zeigt ein einziges durchgehendes Metallrohr 16, das innen von einem Kühlmittel 19 durchströmt ist und außen von einem dielek¬ trischen Gasrohr 17 umgeben ist, welches mit dem Metallrohr 16 die Gasentladungsstrecke 10 bildet. Es sind mehrere Gehäuse 13 vorhanden, die von der Gasentladungsstrecke 10 den erforderli¬ chen radialen Abstand 12 aufweisen und die über jeweils eine Antenne 25 eingestrahlte Mikrowellenenergie aufnehmen. Bei der Anordnung der Fig.5 werden die Mikrowellen in einem metalli¬ schen Hohlleiter 27 in Pfeilrichtung zugeführt, wobei aus dem Hohlleiter jeweils durch die Antennen 25 Mikrowellenleistung entnommen und in die Gehäuse.13 eingespeist wird. Es ist aber auch möglich, in jedes einzelne Gehäuse 13 jeweils mit einem separaten Mikrowellensender einzuspeisen.The maximum length of the gas discharge arrangements is limited to a few ten centimeters due to the various parameters. borders. However, it is desirable to stimulate plasmas of greater length. This is achieved by an arrangement according to FIG. 5. Several gas discharge arrangements are arranged one behind the other in terms of flow, in that the dielectric gas tubes 17 and the metal tubes 16 are connected together or in one piece. 5 shows a single continuous metal tube 16, through which a coolant 19 flows and on the outside is surrounded by a dielectric gas tube 17, which forms the gas discharge path 10 with the metal tube 16. There are a number of housings 13 which have the required radial distance 12 from the gas discharge path 10 and which each receive microwave energy radiated via an antenna 25. In the arrangement of FIG. 5, the microwaves are fed in a metallic waveguide 27 in the direction of the arrow, microwave power being taken from the waveguide 25 by the antennas and fed into the housing 13. However, it is also possible to feed each individual housing 13 with a separate microwave transmitter.
Die Ausbildung der Gasentladungsanordnung gemäß Fig.5 ist nur beispielsweise. Sämtliche für die vorbeschriebenen Anord¬ nungen gegebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten sind auch bei Hin¬ tereinanderschaltungen gemäß Fig.5 möglich. Sie sind insbeson¬ dere vorteilhaft bei Anordnungen gemäß Fig.4, weil sich dort die Gasentladung in beiden Richtungen besonders weit über die Stirnwände 13' des Gehäuses 13 erstreckt. The configuration of the gas discharge arrangement according to FIG. 5 is only an example. All of the design options given for the above-described arrangements are also possible in the case of cascading in accordance with FIG. 5. They are particularly advantageous in the case of arrangements according to FIG. 4, because there the gas discharge extends particularly far in both directions over the end walls 13 'of the housing 13.

Claims

Ansprüche:Expectations:
Gasentladungsanordnung, mit einer insbesondere Lasergas enthaltenden Gasentladungsstrecke in einem zylindrischen Hohlraum, mit einem den zylindrischen Hohlraum mit Abstand umgebenden rohrförmigen Gehäuse, und mit einem Mikrowel¬ lensender, dessen Mikrowellen zur elektrischen Anregung des Gases in das metallische Gehäuse einkoppelbar sind, d a d u r c h g e k e n n z ei c h n e t, daß zwischen der Innenwand (14) des Gehäuses (13) und dem die Gasentla¬ dungsstrecke (10) bildenden Hohlraum (11) ein die Gasent¬ ladung stabilisierender Abstand (12) vorhanden ist, der bei Luft in Richtung der stärksten Feldkomponenten der Mi¬ krowellen größer ist, als der größte freie Durchmesser (D) des von den Mikrowellen durchsetzten Hohlraums (11) .Gas discharge arrangement, with a gas discharge path in particular containing laser gas in a cylindrical cavity, with a tubular housing surrounding the cylindrical cavity at a distance, and with a microwave transmitter, the microwaves of which can be coupled into the metallic housing for the electrical excitation of the gas, characterized in that Between the inner wall (14) of the housing (13) and the cavity (11) forming the gas discharge path (10) there is a distance (12) which stabilizes the gas discharge and which in air is in the direction of the strongest field components of the microwave waves is larger than the largest free diameter (D) of the cavity (11) penetrated by the microwaves.
Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der die Gasentladungsstrecke (10) bildende Hohlraum (11) unter Wahrung des Abstands (12) zu der Gehäuseinnenwand (14) in unmittelbarer Nachbarschaft zu einem anderen Wandabschnitt (29) der Innenwand (14) des Gehäuses (13) oder zu einem feldformenden Gehäuseeinbau¬ teil angeordnet ist.Arrangement according to claim 1, characterized ¬ characterized in that the cavity (11) forming the gas discharge path (10) while maintaining the distance (12) to the housing inner wall (14) in the immediate vicinity of another wall section (29) of the inner wall (14) of the Housing (13) or a field-forming housing installation part is arranged.
Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß in dem metallischen rohrförmigen Ge¬ häuse (13) ein damit koaxiales Metallrohr (16) angeordnet ist.Arrangement according to claim 1, so that a metal tube (16) coaxial therewith is arranged in the metallic tubular housing (13).
Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der die Gasentladungsstrecke (10) bildende zylindrische Hohlraum (11) kreisförmig oder ringförmig ausgebildet ist.Arrangement according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the Gas discharge path (10) forming cylindrical cavity (11) is circular or annular.
5. Anordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der kreisförmige und der ringförmige zylindrische Hohlraum (11) außen von einem dielektrischen Gasrohr (17) und der ringförmige zylindrische Hohlraum5. Arrangement according to claim 4, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t that the circular and the annular cylindrical cavity (11) outside of a dielectric gas tube (17) and the annular cylindrical cavity
(11) innen von dem koaxialen Metallrohr (16) begrenzt sind.(11) are delimited on the inside by the coaxial metal tube (16).
6. Anordnung nach Anspruch 1,2,4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse (13) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, in dem ein die Gasent¬ ladungsstrecke (10) bildender Hohlraum (11) mit Abstand6. Arrangement according to claim 1, 2, 4 or 5, so that the housing (13) has a rectangular cross section in which a cavity (11) forming the gas discharge path (10) is spaced apart
(12) zu mindestens einer Breitseite (13'') des Gehäuses(12) to at least one broad side (13 '') of the housing
(13) vorhanden ist.(13) is present.
7. Anordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß innerhalb des rechteckigen metalli¬ schen Gehäuses (13) mindestens ein dielektrisches Gasrohr (17) an einer eine der Breitseiten (13'') des Gehäuses (13) bildenden Wand (14) angeordnet und damit wärmeleitend verbunden ist.7. Arrangement according to claim 6, characterized in that at least one dielectric gas pipe (17) is arranged on one of the broad sides (13 '') of the housing (13) forming wall (14) within the rectangular metallic housing (13) and is connected to it in a thermally conductive manner
8. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß innerhalb des metallischen Gehäuses (13) mehrere jeweils Gasentla¬ dungsstrecken (10) bildende kreisförmige zylindrische Hohlräume (11) angeordnet sind.8. Arrangement according to one or more of claims 1 to 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a plurality of circular cylindrical cavities (11) forming gas discharge paths (10) are arranged within the metallic housing (13).
9. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 oder 14 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t, daß ein das dielektrische Gasrohr (17) mit Abstand9. Arrangement according to one or more of claims 1 to 7 or 14 to 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t that the dielectric gas pipe (17) at a distance
(24) umgebendes dielektrisches Kühlrohr (15) mit einem Kühlmittel (19) gefüllt ist, das einen niedrigen Absorp¬ tionskoeffizienten für die Mikrowellen aufweist, wenn es im Mikrowellenfeld angeordnet ist.(24) surrounding dielectric cooling tube (15) is filled with a coolant (19) which has a low absorption coefficient for the microwaves when it is arranged in the microwave field.
10. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 oder 14 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t, daß der zwischen der Gehäuseinnenwand (14) und dem die Gasentladungsstrecke (10) bildenden Hohlraum (11) vor¬ handene Abstand (12) mit einem festen Dielektrikum (20) hoher Wärmeleitfähigkeit gefüllt ist.10. Arrangement according to one or more of claims 1 to 9 or 14 to 16, characterized in - net that the between the housing inner wall (14) and the cavity (11) forming the gas discharge path (10) existing distance (12) is filled with a solid dielectric (20) of high thermal conductivity.
11. Anordnung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das Dielektrikum (20) eine Aluminium¬ oxidkeramik ist.11. The arrangement according to claim 10, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t that the dielectric (20) is an aluminum oxide ceramic.
12. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse (13) außen von einem Kühlwassermantel (21) um¬ geben ist und/oder daß das Metallrohr (16) mit Kühlwasser gefüllt ist.12. The arrangement according to one or more of claims 1 to 11 or 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the housing (13) is surrounded by a cooling water jacket (21) and / or that the metal tube (16) is filled with cooling water.
13. Anordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das rechteckige Gehäuse (13) quer¬ schnittsmäßig bis auf einen den sich in Richtung der grö߬ ten Querschnittsbreite (B) erstreckenden Hohlraum (11) bildenden Spalt von einem dielektrischen Abstandsstück13. Arrangement according to claim 6, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t that the rectangular housing (13) cross-sectionally up to a gap (11) extending in the direction of the largest cross-sectional width (B) forming a gap from a dielectric spacer
(22) ausgefüllt ist.(22) is filled out.
14. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem den Hohlraum (11) außen begrenzenden Gasrohr (17) und dem metallischen Gehäuse (13) dort VerbindungsStege (28) aus Metall vorhanden sind, wo der verwendete Mode der Mi¬ krowellen eine minimale tangentiale elektrische Feldstär¬ ken-Komponente hat.14. Arrangement according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that between the cavity (11) delimiting gas pipe (17) and the metallic housing (13) there are connecting webs (28) made of metal, where the mode used the microwaves have a minimal tangential electric field component.
15. Gasentladungsanordnung, mit einer insbesondere Lasergas enthaltenden Gasentladungsstrecke in einem zylindrischen Hohlraum, mit einem den zylindrischen Hohlraum mit Abstand umgebenden rohrförmigen Gehäuse, und mit einem Mikrowel¬ lensender, dessen Mikrowellen in das metallische Gehäuse einkoppelbar sind, und mit einem die Gasentladungsstrecke umschließenden dielektrischen Gasrohr, das außen von einem Metallrohr umgeben ist, dessen eines Ende mit einer Stirn¬ wand des Gehäuses einen Bereich für hohe elektrische Feld¬ stärke bildet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t, daß innerhalb des Gasrohrs (17) ein die Gasentla¬ dungsstrecke (10) innen begrenzendes weiteres Gasrohr (18) vorhanden ist.15. Gas discharge arrangement, with a gas discharge path, in particular containing laser gas, in a cylindrical cavity, with a tubular housing surrounding the cylindrical cavity at a distance, and with a microwave transmitter, the microwaves of which can be coupled into the metallic housing, and with a dielectric gas tube surrounding the gas discharge path , which is surrounded on the outside by a metal tube, one end of which forms an area for high electrical field strength with an end wall of the housing, net that within the gas pipe (17) there is a further gas pipe (18) delimiting the gas discharge path (10) inside.
16. Gasentladungsanordung, mit einer insbesondere Lasergas enthaltenden Gasentladungsstrecke in einem zylindrischen Hohlraum, mit einem den zylindrischen Hohlraum mit Abstand umgebenden rohrförmigen Gehäuse, und mit einem Mikrowel¬ lensender, dessen Mikrowellen in das metallische Gehäuse einkoppelbar sind, und mit einem die Gasentladungsstrecke umschließenden dielektrischen Gasrohr, das außen von einem Metallrohr umgeben ist, dessen eines Ende mit einer Stirn¬ wand des Gehäuses einen Bereich für hohe elektrische Feld¬ stärke bildet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t, daß das Metallrohr (16) an seinen beiden Enden (16') mit je einer Stirnwand (13') des Gehäuses (13) einen Bereich (23) für hohe elektrische Feldstärke bildet.16. Gas discharge arrangement, with a gas discharge path, in particular containing laser gas, in a cylindrical cavity, with a tubular housing surrounding the cylindrical cavity at a distance, and with a microwave transmitter, the microwaves of which can be coupled into the metallic housing, and with a dielectric gas tube enclosing the gas discharge path , which is surrounded on the outside by a metal tube, one end of which forms an area for high electrical field strength with an end wall of the housing, characterized in that the metal tube (16) has one at each of its two ends (16 ') End wall (13 ') of the housing (13) forms an area (23) for high electric field strength.
17. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die di¬ elektrischen Gasrohre (17,18) und/oder Metallrohre (16) und/oder Kühlrohre (15) mehrerer Gasentladungsanordnungen im Sinne jeweils freien Durchgangs hintereinander angeord¬ net sind, und daß entsprechend viele, die dadurch gebil¬ dete Rohrstruktur umgebende rohrförmige Gehäuse (13) vor¬ handen sind, in die jeweils Mikrowellen einkoppelbar sind.17. The arrangement according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that the di¬ electrical gas tubes (17, 18) and / or metal tubes (16) and / or cooling tubes (15) of several gas discharge arrangements in the sense of free passage in each case angeord¬ are net, and that there are correspondingly many tubular housings (13) surrounding the tubular structure formed thereby, into which microwaves can be coupled in each case.
18. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, d a d u r c'h g e k e n n z e i c h n e t, daß das me¬ tallische Gehäuse (13) einen Durchmesser hat, bei dem sei¬ ne Grenz- bzw. Resonanzfrequenz im Bereich der Anregungs¬ frequenz der Mikrowellen liegt. 18. Arrangement according to one or more of claims 1 to 17, characterized in that the metallic housing (13) has a diameter at which its limit or resonance frequency is in the region of the excitation frequency of the microwaves lies.
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