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Schnellströmender Axialstrom-Gastransportlaser - Dokument DE3348179C2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3348179C2 16.11.1989
Titel Schnellströmender Axialstrom-Gastransportlaser
Anmelder Messer Griesheim GmbH, 6000 Frankfurt, DE
Erfinder Bakowsky, Lothar, Dr., 6238 Hofheim, DE;
Beyer, Eckhard, 6105 Ober-Ramstadt, DE;
Herzinger, Gerd, Prof. Dr., 6101 Roßdorf, DE;
Loosen, Peter, 6500 Mainz, DE
DE-Anmeldedatum 02.07.1983
DE-Aktenzeichen 3348179
File number of basic patent 33239541
Offenlegungstag 10.01.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.11.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.11.1989
IPC-Hauptklasse H01S 3/03
IPC-Nebenklasse H01S 3/097   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen schnellströmenden Axialstrom-Gastransportlaser mit einem lasergasdurchströmten Axialstrom-Gastransportlaser mit einem lasergasdurchströmten Entladungsrohr, an dessen einem Ende ein Endkopf mit einer Elektrode vorgesehen ist, der eine Gaseinlaßöffnung für den Eintritt des Lasergases und eine auskragende rohrförmige Gasverteilung aufweist, wobei die Mittelachse des auskragenden Rohres mit der Mittelachse des Entladungsrohres zusammenfällt.

Ein derartiger schnellströmender Axialstrom-Gastransportlaser ist aus der JP-OS 57-1 88 892 (englisches Abstract) bekannt.

Der aus der gattungsbildenden JP-OS 57-1 88 892 bekannte Axialstrom-Gastransportlaser weist eine rohrförmige Gasverteilung auf, die in einem Endkopf mit einer Gaseinlaßöffnung angeordnet ist. Über die Gaseinlaßöffnung strömt das Lasergas um die rohrförmige Oberfläche der Gasverteilung bis es von der außerhalb der Gaseinlaßöffnung angeordneten Abschlußkante in das Entladungsrohr gelangt.

Diese Anordnung ermöglicht keine Verwirbelung des Lasergases im gesamten Endkopfbereich und begünstigt die Entstehung einer erzwungenen Gasrotation, so daß sich die Entladung zum Rohrende hin zusammenzieht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Homogenisierung durch eine Verwirbelung des Lasergases im Endkopf zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Gaslaser durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei geschlitzter Gasverteilung und im Bereich der Gaseinlaßöffnung angeordneter Abschlußkante die Homogenisierung der Gasentladung über die gesamte Entladungsrohrlänge und damit die maximale Ausgangsleistung des Gaslasers pro Meter Entladungsrohrlänge erhöhbar ist. Durch die geschlitzte Gasverteilung wird vorteilhaft das Lasergas in dem Endkopf verwirbelt. Dies führt in Verbindung mit einem an den Endkopf angelegten Hochspannungspotential zu einer an der Kopfinnenseite einsetzenden homogenen Entladung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher beschrieben. Es veranschaulicht

Fig. 1 einen schematischen Aufbau des Axialstrom-Gastransportlasers;

Fig. 2 eine schematische Längsschnittdarstellung des Entladungsrohres mit einem Endkopf und einer Gasverteilung.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Axialstrom-Gastransportlaser veranschaulicht. Der Laser 10 besteht im wesentlichen aus zwei Laserentladungsrohren 11, die in zwei Endköpfen 12 gelagert und über einen Verbindungskopf 20 miteinander verbunden sind. Die Endköpfe 12 und der Verbindungskopf 20 sind an einer nicht näher dargestellten Hochspannungsquelle angeschlossen. Der Pluspol der Hochspannungsquelle ist mit den Innenräumen 13 der Endköpfe 12 und der Minuspol der Hochspannungsquelle mit dem Innenraum 14 des Verbindungskopfes 20 verbunden. In besonders vorteilhafter Weise werden Endköpfe 12 bzw. der Verbindungskopf 20 aus Aluminium hergestellt.

Die Laserspiegel sind mit 15 und 16 bezeichnet.

Über Leitungen 17 wird dem Laser 10 kontinuierlich eine Gaslasermenge über die Gasversorgung 18 zugeführt. Das Lasergas ist dabei bevorzugt ein Helium-Stickstoff-Kohlendioxid-Gemisch. Zur Aufrechterhaltung eines mittleren Druckes innerhalb der Entladungsrohre 11 von ca. 70 mbar sind die Entladungsrohre 11 mit einer Vakuumpumpe 19 verbunden.

An den Endköpfen 12 ist jeweils eine Lasergaseinlaßöffnung 21, 22 vorgesehen. Ferner weist der Verbindungskopf 20 vorzugsweise in der Mitte eine Lasergasauslaßöffnung 23 auf. Gaseinlaßöffnungen 21 und 22 sowie die Gasauslaßöffnung 23 sind über Leitungen 24, 25, 26 mit einer Einheit 27 zum Kühlen und Transportieren des Lasergases verbunden. Die Kühl/Transporteinheit 27 weist ein Gebläse 29 auf, welches vorzugsweise als Rootsgebläse ausgebildet ist. Durch die tangentiale Einströmung des Lasergases an den Endköpfen 12 und die Absaugung an dem Verbindungskopf 20 wird eine Strömungsrichtung entgegen der Laserspiegelanordnung 15, 16 erreicht und somit die Verschmutzungsgefahr von Auskoppelplatte und Spiegel 15, 16 verringert.

In der Endköpfen 12 ist den Entladungsrohrenden 30, 31 gegenüberliegend je eine Gasverteilung 32 vorgesehen, die als Rohr 33 ausgebildet ist. Die Gasverteilungen 32 sind als Kragarme ausgebildet, deren Abschlußkanten 37 der freien Enden 36 deckungsgleich zu den Mittelachsen 38 der Gaseinlaßöffnungen 21, 22 angeordnet sind. Die Gasverteilungen 32, deren Mittelachsen 39 mit der Entladungsrohrmittelachse 40 zusammenfallen, weisen an den freien Enden 36 des Kragarmes vorzugsweise je 3 schlitzförmige Ausnehmungen 41 auf. Die schlitzförmigen Ausnehmungen 41 sind vorzugsweise in einem Abstand von 14 mm von der Abschlußkante 37 entfernt in das Glasrohr 33 eingebracht. Die Breite der rechtwinklig zur Mittelachse 39 am Umfang der Gasverteilung 32 angeordneten Schlitze 41 beträgt vorteilhaft 10 mm und der Abstand zwischen der Abschlußkante 37 und der Stirnseite 42 der Lasergasentladungsrohre 11 ebenfalls 10 mm.

Wie die Fig. 1 ferner zeigt, ist der gesamte Gastransportlaser 10 als Baueinheit ausgebildet und in einem gemeinsamen Gehäuse 43 angeordnet. An der Baueinheit/Gehäuse 43 ist ein Schneidkopf 44 befestigt, in welchem über Spiegel und weitere optische Einrichtungen der Laserstrahl auf ein zu bearbeitendes Werkstück fokussiert werden kann.

Bei der tangentialen Lasergaseinströmung erfolgt der Transport des Lasergases in den Endkopf 12 über die Leitungen 24, 26 und von dort in die Entladungsrohre 11. Diese tangentiale Lasergaseinströmung führt in Verbindung mit der geschlitzten Gasverteilung 32 zu einer Homogenisierung im Endkopf 12. Die Entladung setzt homogen an der gesamten Kopfinnenseite in den Innenräumen 13 ein.


Anspruch[de]
  1. 1. Schnellströmender Axialstrom-Gastransportlaser mit einem lasergasdurchströmten Entladungsrohr, an dessen einem Ende ein Endkopf mit einer Elektrode vorgesehen ist, der eine Gaseinlaßöffnung für den Eintritt des Lasergases und eine auskragende rohrförmige Gasverteilung aufweist, wobei die Mittelachse des auskragenden Rohres mit der Mittelachse des Entladungsrohres zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet,

    daß das freie Ende (36) des auskragenden Rohres (33) eine Abschlußkante (37) aufweist, die deckungsgleich zur Mittelachse (38) der Gaseinlaßöffnung (21, 22) verläuft und

    daß das auskragende Rohr (33) im Abstand von der Abschlußkante (37) schlitzförmige Ausnehmungen (41) aufweist.
  2. 2. Gastransportlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt des Lasergases in den Endkopf (12) tangential erfolgt.
  3. 3. Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (54) zwischen der Abschlußkante (37) und der Stirnseite (42) des Entladungsrohres (11) mindestens 3 mm und höchstens 20 mm beträgt.
  4. 4. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverteilung (32) aus einem nichtleitenden Werkstoff, vorzugsweise Glas, besteht.
  5. 5. Gastransportlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (13, 14) des Endkopfes (12) als Elektrode ausgebildet ist.






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