179037. lajstromszámú szabadalom • Kisülésre koaxális elektródájú lézercső
179037 4 3 sebb felületű elektródájának katódként való alkalmazása az elektróda viszonylag rövid időn belüli (kb. ICO óra) poriadásához vezet. Ez a katódban levő szennyeződések felszabadulását, a lézercsőben levő nyomás jelentékeny csökkenését idézi elő, ami végül a lézereffektus megszűnését eredményezi. Arra a felismerésre jutottunk, hogy hasonlóképpen bekövetkezik a katódporladás jelensége abban az esetben is, amikor a katódként működtetett Dmm belső átmérőjű 350mm2-nél nagyobb felületű elektróda és a kisülést határoló d belső átmérőjű elem belső átmérőinek aránya D/d kisebb mint 2i, valamint, ha a katódként működtetett elektróda gázlézer lezáró elem felőli vége átmérőjének látószöge a kisülést határoló elem gázteret lezáró elem felőli végének központjából szemlélve nagyobb mint a = arctg D2/1 lOi. A katódként üzemeltetett elektróda poriadását eredményezi továbbá, ha a gázkisülést határoló elem gázteret lezáró elem felőli vége nincs az elektróda belsejében. A találmány célja a fenti hiányosságok kiküszöbölése. A kitűzött célt a találmány szerint olyan kisülésre koaxiális elektródájú lézercső kialakításával értük el, amelynek üzemi árama i mA, legalább egy darab kisülésre koaxiális D belső átmérőjű, 350imm2-nél nagyobb felületű elektródát és d belső átmérőjű, az elektródában a gázkisülést határoló hengerszimmetrikus elemet, továbbá a gázteret lezáró, sík- vagy gömbfelületű, fényáteresztő vagy fényvisszaverő elemeket tartalmaz. A kisülésre koaxiális lézercső kialakításában a továbbfejlesztés abban van, hogy meghatároztuk az elektróda és a gázkisülést határoló elem belső átmérőinek arányát, amely a következő: D/d>2i, továbbá, hogy az elektróda gázteret lezáró elem felőli vége belső átmérőjének látószögére a gázkisülést határoló elemnek a másik elem felőli végének középpontjából nézve az alábbi összefüggést határoztuk meg: a < arctg D2/l lOi. A poriadás megszüntethető, ha a gázkisülést határoló elemnek gázteret lezáró elem felőli vége az elektróda belsejében van és az elektróda gázteret lezáró elemtől távolabb eső vége belső átmérőjének látószöge a kisülést határoló elem gázteret lezáró elem felőli végének központjából nézve: ß < 3a. A találmány szerinti koaxiális elektródájú lézercsövet az alábbiakban három kiviteli példa kapcsán, a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesen, ahol az 1. ábrán egyszerű kivitelű koaxiális lézercsövet mutatunk be, a 2. ábrán lineárisan polarizált fény előállítására alkalmas, találmány szerinti kisülésre koaxiális lézercső látható, és végül a 3. ábrán szimmetrikus elrendezésű, belső tükrös lézercső látható, mindhárom ábrán metszeti ábrázolásban. Az 1. ábrán végén G3 gázteret lezáró elemmel ellátott hengeres üvegcső látható, amelyben D belső átmérőjű hengeres E elektróda van elhelyezve, és az E elektróda villamos csatlakozása az üvegcső falán van kivezetve. A G3 gázteret lezáró elemmel szemben kisebb átmérőjű hengeres üvegcső nyúlik be az E elektródába, amelynek belsejében d belső átmérőjű G2 gázkisülést határoló elem van elhelyezve, A G2 gázkisülést határoló elemnek az első üvegcsövön kinyúló végénél G1 gázteret lezáró elem van elhelyezve, A G2 gázkisülést határoló elemnek az E elektródába benyúló végén a keresztmetszet középpontja az E elektródának a G3 gázteret lezáró elem felőli végével a látószöget, az E elektróda másik végével ß látószöget zár be. A fenti egyszerű, koaxiális kivitelezésű lézercső alkalmas mind egyedi, mind nagysorozatú gyártásra, minden különösebb bonyolult technikai szerszámozottság nélkül is. Dy módon lehetőség nyílik kis darabszám esetén is olcsó lézeresének előállítására. Az E elektróda, amely például a katód, fenti megválasztása biztosítja a porladásmentességet az adott üzemi áramon, és lehetővé teszi a gyakorlat számára minden szempontot kielégítő 5-10-ezer órás élettartamú lézercsövek gazdaságos, olcsó előállítását, még kis darabszám esetén is. A lézerek felhasználásánál igény van lineárisan polarizált fényre. A 2. ábra a találmány egy olyan kiviteli formáját mutatja, amely lineárisan polarizált fényt állít elő. A 2. ábrán látható lézercső lényegében megegyezik az 1. ábrán látható lézercsővel, az eltérés mindössze annyi, hogy a G1 gázteret lezáró elem helyett itt síkpárhuzamos, az alkalmazott lézer hullámhosszán abszorpciómentes B elemet alkalmazunk. További lehetséges megoldás, ha a B elem alakja ékes, maga az elem pedig tükör is lehet. A legegyszerűbb kiviteli alak szerint mindkét G1 és G3 gázteret lezáró elem tükör, mely esetben a lézereffektus körkörösen poláros fény formájában jelentkezik. (Ez a fény a gyakorlatban elliptikussá torzul.) Egy további kiviteli változat a 3. ábrán látható lézercső, melyben két, a találmány lényegének megfelelően kialakított elektródája van. A fenti kialakítást indokolja, hogy a hagyományos elektróda kialakítású lézerek - nagy felületű katód, kis felületű anód — impulzus üzemmódban néhány órás üzemeltetés után lézereffektust nem mutatnak. Az elvégzett vizsgálatok azt mutatják, hogy az impulzusgerjesztés során a kikapcsolásnál fellépő tranziens jelenség következtében a hagyományos anódkiképzésű lézercsövekben poriadás lép fel. Ez már 10—15 ezer bekapcsolás után megfigyelhető. Ennek velejárója a lézercső kimenő teljesítményének csökkenése és végül a lézereffektus megszűnése. A fenti probléma megoldását jelenti a 3. ábrán látható - találmány szerint kialakított - szimmetrikus elektródaelrendezésü belsőtükrös lézercső. A lézercső alkalmas mind tetszőleges modulációs mélységű (100% is!), mind impulzusüzemű működtetésre. Ez utóbbi lehetőséget ad rövid impulzus hosszúságú (5—15 nsec) alacsony ismétlési frekvenciájú (1 —2 Hz) lézer megvalósítására. Például az előbb említett lézercső teljesítményfelvételére jellemző, hogy egy egyszerű 9V-os elem több mint 24 órán át képes működtetni a lézert. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
