187142. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gázlézer kisülési cső előállítására és gázlézer kisülési cső
1 18-7 142 2 A találmány ejárás gázlézer kisülési cső előállítására és gázlézer kisülési cső. A találmány szerinti eljárás előnyösen alkalmazható gázlézer kisülési cső előállításánál. A találmány szerinti gázlézer kisülési cső előnyösen alkalmazható laboratóriumi méréseknél és különböző ipari feladatok megoldásánál. Mint ismeretes a gázlézer kisülési csövében levő gáz nyomásának és spektroszkópiai tisztaságának éveken keresztül változatlannak kell maradni. Ennek biztosítása érdekében általános gyakorlat a kisülési cső vákuumban történő kikályházása. A kisülési csövet 200-400 °C-on több órán át tartják, miközben folyamatosan szivattyúzzák. Az alatt a kisülési cső falára kötődött nedvesség és egyéb szennyeződés túlnyomó része eltávozik. Ezután a kisülési csövet többször ismételt gázkisüléssel és evakuálással tisztítják, majd megtöltik a kívánt nyomású és összetételű gázzal és a vákuumrendszerről leolvasztják. A kisülési cső üvegből, esetenként kvarcüvegből, ill. kerámiából készül. A gázlézer kisülési cső Brewster ablakainak, ill. lézertükreinek felerősítése a kisülési csőre a gyártási technológia legkritikusabb része. Legáltalánosabb eljárás a Brewster-ablakok felragasztása, általában epoxigyantával. A kellően megtisztított üvegfelületek között az epoxigyanta tartós, vákuumtömör kötést hoz létre. Használatos eljárás még a termődiffúzió, a nagypontosságga! összeillesztett kisülési csővéget és Brewster-ablakot olyan hőmérsékletre melegítik, ahol az üveget alkotó atomok már egymásba diffundálnak, ezáltal létrejön a kötés, de a lézerablak még nem deformálódik. Egy másik eljárásnál olyan forrasztóüveget alkalmaznak kötőanyagként, amelynek olvadáspontja alacsonyabb, hőtágulási együtthatója pedig megegyezik a gázlézer kisülési cső, illetve a Brewszter-ablak anyagának olvadáspontjával, illetve hőtágulási együtthatójával. Ezenkívül ismeretesek különböző, pl. kerámia, fém, ill. üvegcsővéghez hozzáforrasztott Brewster-ablakokat és lézertükröket tartalmazó megoldások is. Az ismertetett gázlézer kisülési cső megoldások hátrányai, hogy a nagy pontossággal megmunkált Brewster-ablakok, illetve lézertükrök a kikályházást követő lehűlésnél deformálódhatnak, ill. feszültség léphet fel bennük. A kikályházott epoxigyanta megkeményedik, hőtágulási együtthatója az üveg hőtágulási együthatójától különbözik, mely külön feszültségforrást eredményez. A deformálódott, illetve feszültséget tartalmazó Brewster-ablakok, a deformálódott lézertükrök a rezonátor optikai veszteségeit növelik, ezáltal csökken a gázlézer teljesítménye és stabilitása. A feszültséget tartalmazó Brewster-ablakok a kisülési cső élettartamát is károsan befolyásolják. A felforrasztott Brewsterablak, illetve lézertükör utólagos csiszolása rendkívül bonyolult és drága módszer, ezért nem használják. A feszültség csökkentésére általában olyan Brewster-ablakot használnak, melynek hőtágulási együtthatója közelítőleg megegyezik a kisülési csővég hőtágulási együtthatójával, így a választható üvegalapanyagok száma erősen lecsökken és jelentősen korlátozott az optikailag kisveszteségű ömlesztett, illetve kristályos kvarcüveg használata. A találmánnyal célunk olyan gázlézer kisülsési cső konstrukció, illetve eljárás kialakítása, ahol a kisülési cső vákuumban kikályházható, a Brewsterablakok és lézertükrök sem a gyártás alatt, sem használat közben nem deformálódhatnak és tetszőleges, a kisülési cső anyagának hőtágulási együtthatójától különböző, a konkrét gázlézer céljainak legmegfelelőbb optikai tulajdonságú Brewsterablakokat és lézertükröket lehet alkalmazni. A találmánnyal megoldandó feladatot ennek megfelelően olyan gázlézer kisülési cső kialakításában és annak előállítására szolgáló eljárás kidolgozásában jelölhetjük meg, amelyek a célkitűzésnek eleget tesznek, a rezonátor optikai veszteségei lecsökkennek, a gázlézer stabilitása, teljesítménye és élettartama megnő, a Brewster-ablak és kisülési cső összekötése egyszerűen, beruházást igénylő berendezés nélkül megoldható. A találmány alapjául az a felismerés szolgál, hogy az optikailag síkra, illetve gömbfelületre csiszolt gázlézer kisülési cső végére illesztett Brewsterablak, vagy lézertükör még optikai illesztés nélkül is olyan vákuumzárást biztosít, amelynél a hőkezelés már megfelelően elvégezhető és hőkezelés után a lehűlt kisülési cső felillesztett Brewster-ablakai, vagy lézertükrei rugalmas, célszerűen poliuretán lakkal a kisülési csőhöz erősíthetők, miközben a teljes folyamat alatt a kisülési csőben vákuumot tartunk fenn. A találmány szerinti eljárás gázlézer kisülési cső előállítására, olyan gázlézer kisülési cső előállítására szolgáló eljárás tökéletesítése, amelynél a kisülési cső végeire Brewster-ablakot, vagy lézertükröket felragasztják, majd vákuumozás mellett hőkezelik. Az eljárás továbbfejlesztése, vagyis a találmány abban van, hogy a kisülési cső végein optikai finomságú csiszolatot készítünk, a csiszolatokat tisztítjuk, a csiszolatokra felhelyezzük a Brewster-ablakokat, vagy lézertükröket, a kisülési csövet 240-260 °C-on, előnyösen 250 °C-on legalább 6 órán át hőkezeljük, a hőkezelés alatt folyamatosan, pl. 10“3-10“4 Pa nyomású vákuumot létesítünk a kisülési csőben, hőkezelés után a kisülési csövet folyamatos vákuumozás mellett lehűtjük, a kisülési cső végeire a Brewster-ablakokat, vagy a lézertükröket rugalmas tömítő kötőanyaggal rögzítjük. A találmány szerinti eljárásnál célszerű a kisülési cső végeit Brewster-szögben optikai finomságára csiszolni, vagyis a csiszolást a kisülési cső végeire felhelyezett próbaüvegen észlelt, maximum 1-2 interferencia csík megfigyelhetőségéig végezni. Célszerű még az is, ha a kisülési cső végein a kisülési cső tengelyére merőleges, sík alakú, optikai finomságú csiszolatot készítünk. Célszerű még az is, ha a kisülési cső végein gömbfelület alakú, optitkai finomságú csiszolatot készítünk. Célszerű továbbá az is, ha tömítő kötőanyagként, például poliuretán lakkot alkalmazunk. A találmány szerinti gázlézer kisülési cső olyan ismert kisülési cső továbbfejlesztése, amelynek a kisülési cső végére illesztett Brewster-ablakai, vagy lézertükrei vannak. A gázlézer kisülési cső továbbfejlesztése, vagyis a találmány abban van, hogy a kisülési cső optikai I 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 55 2
