168260. lajstromszámú szabadalom • Folytonos üzemű gázlézer
3 168260 4 tartományában. Ez a tény igen előnyös olyan folytonos működésű lézerek szerkesztésénél, ahol a lézersugárzás, az ion spektrumvonalán jön létre, A katód feszültségesés, amely felgyorsítja az elektronokat, minden üreges katódban jelen van, így 5 minden olyan gázlézer konstrukciónál, ahol a fényerősítő tartomány a katód belső terében helyezkedik el, magas ionsűrűség lép fel. Az üreges katódú lézerben átalában He nemesgáz és fém vagy más anyag gőzének keverékét használják 10 fényerősítő közegként, ahol a gőz a He nemesgáznál sokkal kisebb koncentrációban van jelen. A lézersugárzás a kisebb koncentrációjú gőzanyag ionjainak spektrumvonalán jön létre. Ezen anyagok fényerősítő közegként való alkalma- 15 zása azzal az előnnyel jár a hagyományos nemesgáz ion lézerekéhez képest, hogy lényegesen alacsonyabb árammal működő lézerkonstrukciót tesznek lehetővé. A gőz halmazállapotú anyagok alkalmazása a lézerekben több technikai probléma 20 fellépésével jár együtt. Biztosítani kell a fém, illetve más szilárd anyag elpárolgását úgy, hogy az üreges katódban a lézerműködés szempontjából optimális gőzkoncentráció alakuljon ki homogén eloszlásban. Emellett fontos, hogy a gázkisülés 25 áramának hőhatása ezt ne befolyásolja. Ügyelni kell arra is, hogy a gőz a lézercsövet lezáró Brewster ablakra lecsapódva ne hiúsítsa meg a lézer működését. 30 Az üreges katódú nemesgáz-gőz lézerekre vonatkozó eddigi kísérleti megoldások a következő lényeges hátrányokkal rendelkeznek: a) műszakilag igen bonyolultak, 35 b) nem biztosítják a kisülés homogenitását, c)nem teszik lehetővé az optimális fémgőzkoncentráció és a gerjesztő áram egyértelmű beállítását, illetve szabályozását. 40 A találmány azon a lényeges felismerésen alapszik, hogy a He-Kr vagy Ne-Xe nemesgáz-keverékek a találmány szerinti üreges katódú lézerben fényerősítő közegként való alkalmazásával folytonos lézerműködés érhető el a kripton, illetve a 45 xenon ion több olyan látható fényt sugárzó spektrumvonalán, amelyek eddig lézerként a hagyományos gázkisülési csövekben csak impulzusüzemben voltak működtethetők. A folytonos üzem megvalósításához olyan gázlézer szükséges, melynek 50 burkoló csövében hosszirányú üreges katódja és ugyancsak hosszirányú üreges katódtartója van, továbbá e két üreg közös középsíkjában az anód(ok) középvonalai vannak. A találmány szerinti nemesgáz keverékek az üreges katódban 55 fényerősítő közegként való alkalmazása azzal az előnnyel jár a He-gőz rendszerekkel szemben, hogy a gőzzel kapcsolatos technikai problémák nem lépnek fel. A nemesgáz keverék lézer a He-gőz rendszerekkel azonos áramtartományban működik, 60 a He, illetve Ne töltőgáz nyomása lényegesen nagyobb, mint a Kr, illetve Xe nyomása. A találmány tárgya folytonos üzemű gázlézer, amelynek burkoló csövében hosszirányú üreges katódja és üreges katódtartója van, továbbá e két 65 üreg közös középsíkjában anódok középvonalai helyezkednek el és a burkoló cső két végén Brewster ablakok vannak. A találmány abban van, hogy a burkoló csőben fényerősítő közegként He—Kr vagy Ne-Xe nemesgáz-keverék van, mely keverékben a kripton vagy xenon gázmennyisége annyi, mely a töltési hőfokon a He vagy Ne gáz legfeljebb 10%-os nyomásának felel meg. A találmány szerinti üreges katódú gázlézer egy példaként! kiviteli alakját a mellékelt rajzok alapján ismertetjük: 1. ábra a lézercső keresztmetszetéi, 2. ábra a lézercsövet oldalnézetben, 3. ábra a lézercső B részletét, 4. ábra a lézercső C részletét mutatja. Az 1. ábra a találmány szerinti gázlézer — a lézercső A—A keresztmetszeti képét - mutatja. A rozsdamentes acélból vagy más fémből készült ívben hajlított és U keresztmetszetű 1 üreges katód éleinek illesztésére a kerámiából készült 2 katódtartónak két hosszirányú 3 vájata van. A 2 katódtartó alul a 4 burkoló cső belső falára támaszkodik, mely pyrex üvegből készült. Az 1 üreges katód helyzetét az 5 rögzítőrugó biztosítja, mely a wolframhuzalból készült és a 4 burkoló cső falába beforrasztott 6 katódkivezetésben végződik.* A 2 katódtartónak hosszirányú és körkeresztmetszetű 9 csatornája van, mely a katód középsíkjában felül 10 hasítékkal nyitott, alul 8 furatokkal ellátott. A 8 furatok középvonalában elhelyezett a 4 burkoló cső falába beforrasztott wolframból készült 7 anód huzal alakú, mely egyben az egyes anódok kivezetésére is szolgál. A katód tartó hosszirányú körkeresztmetszetű 9 csatornája és 10 hasítékja együtt biztosítják a kisülés útját a 7 anód és az 1 üreges katód között. Az 1 üreges katód mindkét oldalán össze van hegesztve all pontban az 5 rögzítő rugóval. A 2. ábra a lézercsövet oldalnézetben mutatja a 12 Brewster ablakokkal. A lézercső B és C részletét a 3. és 4. ábra szemlélteti. Az ábrán bemutatott lézercsőnél az 1 üreges katód hossza 50 cm, belső átmérője 4 mm. A kisülés homogenitásának biztosítására alul 21 db huzal alakú anód helyezkedik el és mindegyik anóddal 540 ohmos ellenállás van sorbakötve. Az üvegcsövet például He és Kr nemesgázok keverékével megtöltve folytonos lézerműködés alakul ki a Kr ion 4694 A-ös spektrumvonalán. A He gáz nyomása 5—80 ton között változhat, a Kr nyomása 10"3 — - 5 x 10"1 torr tartományba esik. Az optimális lézerműködés az ismertetett elrendezésnél mintegy 40 torr He és 5x 10"2 torr Kr töltet mellett alakul ki. A kisülési áram tartománya például 0—6 A, ezt az alkalmazott elektromos tápegység és az üreges katód konstrukció elektromos terhelhetősége szabja meg. A lézer teljesítménye az áram növekedésével monoton nő. A 3. ábra a lézercső B részletét mutatja, ahol a 13 anya a 14 peremezéssel van az 5 rögzítő rugóhoz erősítve. A 6 katódkivezetés a 15 menetes csappal van a 13 anyában rögzítve. 2
