178400. lajstromszámú szabadalom • Folytonos üzemű, üreges katódú gázlézer a lézer teljesítményének és élttartamának növelésére
3 178400 4 fényerősítő közegként, ahol a gőz a hélium nemesgáznál sokkal kisebb koncentrációban van jelen. A lézersugárzás a kisebb koncentrációjú gőzanyag ionjainak spektrumvonalán jön létre. Ezen anyagok fényerősítő közegként való alkalmazása azzal az előnnyel jár a hagyományos nemesgáz ion lézerekéhez képest, hogy lényegesen alacsonyabb árammal működő lézerkonstrukciót tesznek lehetővé. Ismeretes olyan üreges katódú gázlézer is, amelynél hélium-kripton: neon-xenon; hélium-argon; hélium-neon-xenon nemesgáz keveréket alkalmaznak a lézercső belsejében fényerősítő közegként. Ilyen folytonos üzemű nemesgáz keverékkel töltött gázlézert ismertet a 168 260 számú magyar szabadalmi leírás. Az ismert megoldások hátrányait röviden a következőkben lehet összefoglalni; 1. A lézer üzembiztosán csak egy bizonyos áramérték alatt működtethető. Ez a körülmény a lézercső teljesítményét korlátozza. 2. Ha ezt a kritikus áramérték határt túllépjük, a negatív ködfénykisülés megszűnik, vagyis a kisülés a katód egy pontjára összeugrik és a kisülés ívkisülésbe megy át. 3. Az ismert megoldásoknál üzemi körülmények között bekövetkezik a katód porlása. Ez egyrészt szennyezi a gázt, másrészt lerakódást hoz létre a csövön belül az elektródákat elválasztó kerámiagyűrűknél. A lerakódás a kerámia gyűrűknél átvezetést hoz létre, ami a gázkisülést megszünteti. 4. Nagyobb nyomáson a ködfénykisülés az elektródák nem kívánt részén is kialakulhat. A fémporlás következtében az előbbi pontban említett hátrány itt is jelentkezik, pedig a nagy nyomás alkalmazása a lézer élettartama szempontjából kedvező. A találmánnyal célunk az előbbiekben vázolt valamennyi nehézség kiküszöbölése és olyan gázlézer kialakítása, amely közepes gáznyomáson nagyobb teljesítménnyel hosszú élettartammal üzembiztosán üzemeltethető. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat egyszerűen megoldódik, ha a lézercsövön belül osztó és védő szervet alkalmazunk. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti folytonos üzemű, üreges katódú gázlézer néhány példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az 1. ábra egyrészes üreges katódú gázlézert, a 2. ábra kétrészes üreges katódú gázlézert, a 3. ábra háromrészes üreges katódú gázlézert, a 4. ábra 2 db süllyesztett anóddal felépített gázlézer keresztmetszetét, az 5. ábra 2 db süllyesztés nélkül elhelyezett anóddal felépített gázlézer keresztmetszetét, a 6. ábra 12 db süllyesztés nélkül elhelyezett anóddal felépített gázlézer keresztmetszetét, a 7. ábra perforált cső anóddal felépített gázlézer keresztmetszetét mutatja. Az 1. ábrán látható üreges katódú gázlézer hosszirányú furattal ellátott 14 üreges katódban kis légréssel elhelyezett 18 osztószervből van felépítve. A 18 osztószerv felfüggesztésére a 16 anód szolgál, mely a 11 burkoló csőben rögzített 19 védőszervekhez vannak erősítve. All burkoló cső mindkét vége a 12 zárószervekkel van elzárva. A 12 zárószervként az igényeknek megfelelően Brewster ablakot vagy tükröt alkalmazunk. A gázlézer a tápáramforráshoz való csatlakozás céljából 15 katód kivezetéssel és 17 anód kivezetésekkel van ellátva. A 11 burkoló cső belső tere nemesgázzal, vagy nemesgázok elegyével van feltöltve. A gáz nyomása kb. 4000 Pa, a 14 üreges katód, a 18 osztószerv, a 16 anód és a 19 védőszerv 0,15 mm távolsága esetén. Az alkalmazandó nyomás függ az említett távolságoktól. Ennek számszerű értéke p- 1=C összefüggés alapján határozható meg, ahol p az alkalmazott gáz nyomása, 1 a katód—anód távolsága, C pedig állandó. A 14 üreges katód és a 19 védőszerv közvetlenül all burkoló csőben van rögzítve, közöttük számottevő gáztér nincs, ezért itt káros ívkisülések nem jöhetnek létre. A 19 védőszerv a 18 osztószerv és a 16 anód néhány tized milliméterre vannak elhelyezve a 14 üreges kátédtól, ezáltal a 14 üreges katód optikai keresztmetszete nem csökken lényegesen. A 18 osztószervek célszerű távolsága 10—50 [Jtm. Nagyobb teljesítményű gázlézer több különálló üreges katód felhasználásával építhető fel, melyeknél a negatív ködfény kisülés tere osztószervekkel több részre van felosztva. A 2. ábra 2 db osztott 14 üreges katódokból felépített gázlézert mutat. All burkoló cső belső tere nemesgáz fémgőz 13 fényerősítő közeg keverékkel van feltöltve. A fémgőzt a 20 nyúlványban elhelyezett 21 fémes anyag elgőzölögtetése útján nyerjük. A 14 üreges katódok furatában itt is a 16 anódok és a 18 osztószervek vannak elhelyezve, az 1. ábrán ismertetett elrendezésben. A 14 üreges katódok végeit a 19 védő szervek zárják le. A 14 üreges katódok a 15 katód kivezetésekkel a 19 védő szervek pedig a 17 anód kivezetésekkel vannak ellátva. All burkoló cső két vége a 12 záró szervekkel van lezárva. A 3. ábra a 2. ábrához hasonló felépítésű gázlézert mutat azzal az eltéréssel, hogy a gázlézer teljesítményének további növelése céljából 3 db osztott 14 üreges katódot, valamint a 19 védő szervek felfüggesztésére egyegy J4 hengeres védő szervet és 20 nyúlványt, továbbá 21 fémes anyagot alkalmazunk. A gázlézer felépítéséhez felhasznált 15 katód kivezetések, a 18 osztószervek, a 17 anód kivezetések, all burkoló cső, a 16 anódok, valamint a 12 zárószervek elrendezése és működése azonos az 1—2. ábráknál ismertetett gázlézerekével. A 4. ábrán 2 db 180°-ra elhelyezett süllyesztett elrendezésű 16 anóddal felépített gázlézer keresztmetszetét mutatjuk be. Az ábrán jól látható, hogy a 14 üreges katód és a 18 osztószerv furata azonos átmérőjű, a 16 anódok pedig e furatoknál nagyobb átmérőn vannak elhelyezve. Ennél az elrendezésnél az optikai keresztmetszet azonos a 14 üreges katód keresztmetszetével. Az ábrán nem látható 19 védő szerv felfüggesztésére és a 14 üreges katód védelmére szolgáló 24 hengeres védő szerv van elhelyezve a 11 burkoló csőben. Az 5. ábrán ugyancsak 2 db süllyesztés nélkül 180°-ra elhelyezett 16 anódokkal felépített gázlézer keresztmetszetét mutatjuk be. Az ábrán jól látható, hogy a 14 üreges katód furatában elhelyezett 16 anódok csak úgy rögzíthetők egyszerűen a 18 osztószervhez, ha annak furata kisebb a 14 üreges katód furatánál. Ennél az elrendezésnél a hasznos optikai keresztmetszet kisebb a 14 üreges katód furatának keresztmetszeténél és közel azonos a 19 védő szerv furatának keresztmetszetével. Az ábrán nem látható 19 védő szerv felfüggesztésére és a 14 üreges 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
