DE10203452A1 - Workpiece processing apparatus using laser beam, has free jet of window gas which passes through cavity to produce negative pressure in region of workpiece - Google Patents
Workpiece processing apparatus using laser beam, has free jet of window gas which passes through cavity to produce negative pressure in region of workpieceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung
eines Werkstückes mit einem Laserstrahl mit
- a) einem den Laserstrahl erzeugenden Laser;
- b) einer Abbildungsoptik, welche den Laserstrahl in einen Bearbeitungsfleck abbildet;
- c) einer Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Umgebung des Bearbeitungsflecks.
- a) a laser generating the laser beam;
- b) imaging optics, which images the laser beam into a processing spot;
- c) a device for generating a negative pressure in the vicinity of the processing spot.
Zahlreiche Untersuchungen zur Lasermaterialbearbeitung und -diagnostik haben gezeigt, daß durch eine Reduktion des Umgebungsdruckes unerwünschte Wechselwirkungsphänomene mit dem laserinduzierten Plasma verringert werden können. Vorrichtungen der eingangs genannten Art wurden bisher nur im Labormaßstab erstellt. Dabei wurden als Einrichtungen zur Erzeugung des Unterdrucks massive, mit einem Eintrittsfenster für den Laserstrahl versehene Vakuumkammern eingesetzt. Diese Vorrichtungen wurden von der Industrie bisher als nicht fertigungsgerecht abgelehnt, da die Anordnung einer Vakuumkammer häufig schon aus räumlichen Gründen auf große Schwierigkeiten stößt, teuer ist und der Aufbau des Unterdruckes in der Umgebung des Bearbeitungsfleckes verhältnismäßig viel Zeit benötigt. Numerous investigations on laser material processing and diagnostics have shown that through a reduction the undesirable interaction phenomena of the ambient pressure can be reduced with the laser-induced plasma. Devices of the type mentioned were previously created only on a laboratory scale. Here were as Devices for generating the negative pressure massive, with a Entry window for the laser beam Vacuum chambers used. These devices were developed by the Industry previously rejected as not suitable for production, since the arrangement of a vacuum chamber is often enough spatial difficulties encountered great difficulties, expensive and the build-up of negative pressure in the vicinity of the Processing spot takes a relatively long time.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie insgesamt einfacher zu handhaben und preisgünstiger ist. The object of the present invention is a To design the device of the type mentioned so that overall, they are easier to use and less expensive is.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
- a) die Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdruckes ein aerodynamisches Fenster umfaßt, das auf das Werkstück dicht auflegbar ist und eine Kavität aufweist, die vom Laserstrahl durchtreten wird, wobei die Kavität in einer Richtung, die im wesentlichen quer zur Propagationsrichtung des Laserstrahles verläuft, von einem Freistrahl eines Fenstergases durchtreten wird, welcher in dem werkstücknahen Abschnitt der Kavität einen Unterdruck erzeugt.
- a) the device for generating a negative pressure comprises an aerodynamic window which can be placed tightly on the workpiece and has a cavity through which the laser beam passes, the cavity being in a direction which is essentially transverse to the direction of propagation of the laser beam Free jet of a window gas is passed through, which generates a negative pressure in the section of the cavity near the workpiece.
Aerodynamische Fenster sind an und für sich bekannt, so etwa aus der US-PS 38 73 939 oder der DE 37 01 718 A1. Sie werden bisher ausschließlich als Austrittsfenster von Laserkavitäten eingesetzt. Mit der vorliegenden Erfindung wird erstmals erkannt, daß sich derartige aerodynamische Fenster auch als Einrichtung eignen, mit welcher im Bereich des Bearbeitungsflecks ein Unterdruck erzielt werden kann. Die Vorteile eines derartigen aerodynamischen Fensters gegenüber der Verwendung einer Vakuumkammer sind vielfältig: Es ist weder ein materielles Fenster, welches die Strahlpropagation beeinflußt, noch eine Vakuumtechnik erforderlich. Der Unterdruck im Bereich des Bearbeitungsfleckes steht bereits nach sehr kurzer Zeit zur Verfügung, schon nach wenigen 100 Millisekunden, da das zu evakuierende Volumen sehr klein ist. Aerodynamic windows are known in and of themselves, such as from US-PS 38 73 939 or DE 37 01 718 A1. So far, they have only been used as exit windows of laser cavities. With the present Invention is recognized for the first time that such aerodynamic windows are also suitable as furnishings, with which in the area of the processing spot Vacuum can be achieved. The advantages of such aerodynamic window versus using a Vacuum chambers are diverse: it is neither one material window that affects beam propagation, vacuum technology still required. The negative pressure is already in the area of the processing spot available in a very short time, after just a few 100 Milliseconds because the volume to be evacuated is very small is.
Das Werkstück selbst dient bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Teil der Begrenzung des Unterdruckraumes. The workpiece itself is used in the invention Device as part of the limitation of the vacuum space.
Wird die Versorgungsdüse des aerodynamischen Fensters einfach abgeschaltet, ist eine Bearbeitung bei Atmosphärendruck möglich. Becomes the supply nozzle of the aerodynamic window just turned off, editing is on Atmospheric pressure possible.
Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laserbohren eingesetzt, kann das Werkstück selbsttätig als schneller Schalter zum Umstellen von Unterdruck auf Umgebungsdruck dienen, sobald die Durchbohrung abgeschlossen ist, da dann durch die Bohrung Umgebungsatmosphäre einströmt. Das Gas, das in diesem Falle in die Kavität gelangt, kann unterschiedlich gewählt werden, indem einfach der Raum hinter der Bohrung mit dem entsprechenden Gas geflutet wird. Will the inventive device for laser drilling used, the workpiece can automatically than faster Switch for switching from negative pressure to ambient pressure serve as soon as the drilling is complete since then ambient atmosphere flows through the bore. The In this case, gas can enter the cavity can be chosen differently simply by the space flooded with the appropriate gas behind the hole becomes.
Ist das Einströmen von Gas in die Kavität nach dem Durchbohren des Werkstückes nicht gewünscht, kann die Rückseite des Werkstückes in geeigneter Weise abgedeckt werden. Hierzu kann beispielsweise eine Gummimatte eingesetzt werden, die so dick ist, daß sie selbst nicht durchbohrt wird oder erst nach einer gewissen Verzögerungszeit, die von der Dicke und der Laserintensität abhängt, das Einströmen freigibt. Is the inflow of gas into the cavity after the Drilling through the workpiece is not desired, the back can of the workpiece are covered in a suitable manner. For example, a rubber mat can be used for this that is so thick that it does not pierce itself will or only after a certain delay time, which depends on the thickness and the laser intensity, that Inflow releases.
Zweckmäßig ist, wenn die Strömung des Fenstergases durch das aerodynamische Fenster in schnellem Wechsel an- und abschaltbar ist. It is useful if the flow of the window gas through the aerodynamic window changes quickly and can be switched off.
Als Fenstergas kann grundsätzlich jedes Gas eingesetzt werden, welches die Plasmabildung vermindert. Beispielsweise kann es sich bei dem Fenstergas um Luft, Stickstoff, ein Edelgas oder ein Gemisch aus Edelgasen handeln. In principle, any gas can be used as window gas which reduces the plasma formation. For example, the window gas can be air, nitrogen, a noble gas or a mixture of noble gases.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die Kavität gegen ein Abströmen von Fenstergas abdichtbar ist, derart, daß sich in der Kavität ein Überdruck des Fenstergases aufbaut. Statt des Fenstergases können hier auch spezielle Prozeßgase eingesetzt werden. Auf diese Weise ist eine gezielte Nutzung des Plasmas während des Bohrprozesses (z. B. zum Aufweiten der Bohrung nach dem Durchbohren) möglich. Die Umschaltung zwischen Unterdruck, Atmosphärendruck und Überdruck ist innerhalb sehr kurzer Zeiten möglich. A preferred embodiment stands out characterized in that the cavity prevents an outflow of Window gas is sealable, such that it is in the cavity an overpressure of the window gas builds up. Instead of Window gases can also use special process gases be used. This is a targeted use of the plasma during the drilling process (e.g. for Widening of the hole after drilling) possible. The Switching between negative pressure, atmospheric pressure and positive pressure is possible within very short times.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen: An embodiment of the invention is as follows explained in more detail with reference to the drawing; show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch den werkstücknahen Bereich einer Laserbearbeitungsvorrichtung; FIG. 1 is a section through the workpiece region close to a laser machining apparatus;
Fig. 2 ein Diagramm der Abtragsrate pro Laserimpuls in Abhängigkeit vom Kavitätsdruck und der Pulsenergie bei einer Pulsdauer von 15 ns; Fig. 2 is a graph of the removal rate per laser pulse in response to the cavity pressure and the pulse energy at a pulse duration of 15 ns;
Fig. 3 ein Diagramm, ähnlich der Fig. 2, jedoch bei einer Pulsdauer von 125 fs; Fig. 3 is a diagram similar to Figure 2, but with a pulse duration of 125 fs.
Fig. 4 einen Schnitt, ähnlich der Fig. 1, jedoch mit angedeutetem Bohrloch und darin befindlichem Plasma. Fig. 4 is a section, similar to Fig. 1, but with a indicated borehole and plasma located therein.
In Fig. 1 tritt ein Laserstrahl 2 aus einem (nicht dargestellten) Lasergerät mit im wesentlichen parallelem Strahlengang 4 aus und trifft auf eine Fokussieroptik 6, wo er zu einem konvergenten Strahlengang 8 gebündelt und auf der Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks 10 abgebildet wird. Die Werkstückoberfläche 12 und die Fokussieroptik 6 haben dabei ungefähr den Fokussierabstand 14, so daß an einem Bearbeitungsfleck 16 innerhalb des Bearbeitungsbereichs 18 eine gewünschte Laserstrahlintensität erreicht wird. In Fig. 1, a laser beam 2 emerges from a (not shown) laser device with an essentially parallel beam path 4 and strikes a focusing optics 6 , where it is bundled into a convergent beam path 8 and imaged on the surface of a workpiece 10 to be machined. The workpiece surface 12 and the focusing optics 6 have approximately the focusing distance 14 , so that a desired laser beam intensity is achieved at a processing spot 16 within the processing area 18 .
Zwischen der Fokussieroptik 6 und dem Werkstück 10 befindet sich ein insgesamt mit 20 bezeichnetes, nur teilweise dargestelltes aerodynamisches Fenster, welches mit seiner in der Figur unteren, der Werkstückoberfläche 12 zugewandten Begrenzungsfläche 22 über eine Abdichtung 26 Kontakt mit dem Werkstück 10 hat. Die linke und rechte Begrenzungsfläche des aerodynamischen Fensters 20 sind in der Figur nicht dargestellt. Seine obere Begrenzungsfläche 24 ist der Fokussieroptik 6 zugewandt und im wesentlichen parallel zur unteren Begrenzungsfläche 22. Between the focusing optics 6 and the workpiece 10 there is an aerodynamic window, designated overall by 20, only partially shown, which, with its lower limiting surface 22 in the figure facing the workpiece surface 12, has contact with the workpiece 10 via a seal 26 . The left and right boundary surfaces of the aerodynamic window 20 are not shown in the figure. Its upper boundary surface 24 faces the focusing optics 6 and is essentially parallel to the lower boundary surface 22 .
Benachbart dem Bearbeitungsbereich 18 des Werkstücks 10 befindet sich im aerodynamischen Fenster 20 eine durchgehende Öffnung etwa quadratischen Querschnitts, die nachfolgend als Kavität 28 bezeichnet wird und deren linke Begrenzungsfläche 30 und rechte Begrenzungsfläche 32 sich von der unteren Begrenzungsfläche 22 zur oberen Begrenzungsfläche 24 erstrecken. Die linke Begrenzungsfläche 30 wird dabei in der Nähe der oberen Begrenzungsfläche 24 unterbrochen von einer Öffnung 34 einer Versorgungsdüse 36, welche in der Sicht der Fig. 1 links unten in der Nähe der unteren Begrenzungsfläche 22 über einen Kanalabschnitt 40, dessen Verlauf im wesentlichen parallel zur unteren Begrenzungsfläche 22 ist, an eine in Fig. 1 nicht dargestellte Quelle eines Fenstergases 38 angeschlossen ist. Dieser Kanalabschnitt 40 endet blind bei 42, wobei sich in der Nähe von 42, jedoch oberhalb und in der Zeichnung links davon, die Versorgungsdüse 36 an den Kanalabschnitt 40 anschließt. Diese beginnt im Verlauf nach schräg rechts oben und verläuft dann in einer Rechtskrümmung, so daß die Versorgungsdüse 36 an der Öffnung 34 unter einem stumpfen Winkel α in die linke Begrenzungslinie 30 der Kavität 28 einmündet. Adjacent to the machining area 18 of the workpiece 10 there is a continuous opening of approximately square cross-section in the aerodynamic window 20 , which is referred to below as cavity 28 and whose left boundary surface 30 and right boundary surface 32 extend from the lower boundary surface 22 to the upper boundary surface 24 . The left boundary surface 30 is interrupted in the vicinity of the upper boundary surface 24 by an opening 34 of a supply nozzle 36 which, in the view of FIG. 1, at the bottom left near the lower boundary surface 22 via a channel section 40 , the course of which is essentially parallel to lower boundary surface 22 is connected to a source of a window gas 38 , not shown in FIG. 1. This channel section 40 ends blindly at 42, the supply nozzle 36 connecting to the channel section 40 in the vicinity of 42, but above and in the drawing to the left thereof. This begins obliquely at the top right and then runs in a right curvature, so that the supply nozzle 36 opens at the opening 34 at an obtuse angle α into the left boundary line 30 of the cavity 28 .
Die obere Kanalwand 46 und die untere Kanalwand 48 der Versorgungsdüse 36 sind dabei nur ungefähr parallel, so daß sich eine engste Kanalstelle 50 in der Nähe des Beginns der Versorgungsdüse 36 ergibt. Die Übergänge zwischen dem Kanalabschnitt 40 und der Versorgungsdüse 36 sind in aerodynamisch günstiger Weise ausgebildet. The upper channel wall 46 and the lower channel wall 48 of the supply nozzle 36 are only approximately parallel, so that there is a narrowest channel point 50 in the vicinity of the start of the supply nozzle 36 . The transitions between the channel section 40 and the supply nozzle 36 are designed in an aerodynamically favorable manner.
Von der rechten Begrenzungsfläche 32 der Kavität 28 und gegenüber der Öffnung 34 der Versorgungsdüse 36 erstreckt sich ein insgesamt mit 52 bezeichneter Diffusor kanalartig nach schräg rechts unten zu einer nicht dargestellten Auffangstelle des aerodynamischen Fenstergases 38 bzw. ins Freie. Die lichte Öffnung 54 des Diffusors 52 ist dabei größer als die Öffnung 34 der Versorgungsdüse 36. Die obere Diffusorwand 56 bildet mit der gedachten Verlängerung der rechten Begrenzungsfläche 32 der Kavität 28 einen Winkel β, während die untere Diffusorwand 58 einen Winkel Gamma mit dieser rechten Begrenzungsfläche 32 bildet. Die beiden Winkel β und Gamma können sich unterscheiden. Das aerodynamische Fenstergas 38 strömt in Richtung der eingezeichneten Pfeile von links nach rechts, überquert als Freistrahl 60 die Kavität in einer gekrümmten Bahn, die in der Fig. 1 strichpunktiert dargestellt ist. From the right-hand delimitation surface 32 of the cavity 28 and opposite the opening 34 of the supply nozzle 36 , a diffuser, generally designated 52, extends obliquely downward to the right at an inclusion point of the aerodynamic window gas 38 ( not shown) or into the open. The clear opening 54 of the diffuser 52 is larger than the opening 34 of the supply nozzle 36 . The upper diffuser wall 56 forms an angle β with the imaginary extension of the right boundary surface 32 of the cavity 28 , while the lower diffuser wall 58 forms an angle gamma with this right boundary surface 32 . The two angles β and gamma can differ. The aerodynamic window gas 38 flows in the direction of the arrows from left to right, crosses the cavity as a free jet 60 in a curved path, which is shown in broken lines in FIG. 1.
Die Funktionsweise der in Fig. 1 gezeigten Anordnung
ist wie folgt:
Das Werkstück 10 wird bezogen auf den Laserstrahl 2
positioniert und der Fokussierabstand 14 eingestellt.
Das aerodynamische Fenster 20 wird in der Weise angeordnet,
daß die Kavität 28 über den Bearbeitungsbereich 18 zu
liegen kommt. Die Versorgungsdüse 36 wird über den
Kanalabschnitt 40 an die Quelle des aerodynamischen Fenstergases 38
angeschlossen und der Gasstrom wird freigegeben.
Beispielsweise kann das aerodynamische Fenstergas 38 Luft,
Stickstoff, Edelgas oder eine Mischung aus Edelgasen sein. Der
Fenstergasdruck in der Versorgungsdüse 36 wird dabei
so eingestellt, daß sich in der Kavität 28 der für die
Bearbeitung gewünschte Druck einstellt.
The functioning of the arrangement shown in FIG. 1 is as follows:
The workpiece 10 is positioned in relation to the laser beam 2 and the focusing distance 14 is set. The aerodynamic window 20 is arranged in such a way that the cavity 28 comes to lie over the processing area 18 . The supply nozzle 36 is connected via the channel section 40 to the source of the aerodynamic window gas 38 and the gas flow is released. For example, the aerodynamic window gas 38 may be air, nitrogen, rare gas, or a mixture of rare gases. The window gas pressure in the supply nozzle 36 is adjusted so that the pressure required for the processing is established in the cavity 28 .
In einem ersten Bearbeitungsschritt kann der in der Kavität gewünschte Druck ein Unterdruck sein, wodurch eine erhöhte Abtragrate möglich ist, wie weiter unten ausführlicher dargestellt wird. Beispielsweise kann der Druck in der Versorgungsdüse zwischen etwa 0,05 und etwa 0,1 MPa Überdruck für einen Unterschallbetrieb des aerodynamischen Fensters 20 und zwischen etwa 0,1 und etwa 5 MPa für einen Überschallbetrieb des aerodynamischen Fensters 20 liegen. Das Fenstergas 38 durchströmt den Kanalabschnitt 40 und die Versorgungsdüse 36. Dabei gewinnt es im Bereich der engsten Kanalstelle 50 an Strömungsgeschwindigkeit. Nach Austritt aus dem zweiten Kanalabschnitt 44 an der Öffnung 34 überquert der Gasstrahl 60 als Freistrahl die Kavität 28 und reißt dabei Umgebungsluft mit sich. Dadurch entsteht in der Kavität 28 ein Unterdruck. Die Ausgestaltung der Versorgungsdüse 36 und des Diffusors 52 kann beispielsweise so sein, daß der Gasstrahl 60 die Geschwindigkeitsverteilung eines freien Wirbels annimmt (vgl. US-PS 37 01 718 und US-PS 3 873 939). Jedoch sind auch andere geometrische Anordnungen denkbar, die es ermöglichen, daß in der Kavität 28 ein hinreichender Unterdruck entsteht. In a first processing step, the pressure desired in the cavity can be a negative pressure, as a result of which an increased removal rate is possible, as will be explained in more detail below. For example, the pressure in the supply nozzle can be between approximately 0.05 and approximately 0.1 MPa positive pressure for subsonic operation of the aerodynamic window 20 and between approximately 0.1 and approximately 5 MPa for supersonic operation of the aerodynamic window 20 . The window gas 38 flows through the channel section 40 and the supply nozzle 36 . It gains flow velocity in the area of the narrowest channel point 50 . After emerging from the second channel section 44 at the opening 34 , the gas jet 60 crosses the cavity 28 as a free jet and thereby entrains ambient air. This creates a negative pressure in the cavity 28 . The configuration of the supply nozzle 36 and the diffuser 52 can, for example, be such that the gas jet 60 assumes the velocity distribution of a free vortex (cf. US Pat. No. 3,701,718 and US Pat. No. 3,873,939). However, other geometrical arrangements are also conceivable which make it possible for a sufficient negative pressure to be created in the cavity 28 .
Durch die Erzeugung von Unterdruck an dem Bearbeitungsfleck wird die Ausbildung eines Plasmas verhindert oder reduziert. Die Reduzierung der Plasmabildung ihrerseits erhöht die Abtragsrate. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, erhält man bei relativ langen Laserimpulsen im Nanosekundenbereich eine Erhöhung der Abtragsrate bei einem Kavitätsdruck von unterhalb 400 Millibar, welche besonders bei niedrigen Pulsenergien signifikant ausfällt und mehr als eine Größenordnung betragen kann. Man erkennt aus Fig. 2, daß unterhalb von etwa 400 Millibar die Abtragsrate pro Impuls etwa unabhängig von der eingetragenen Pulsenergie ist. Bei niedriger Pulsenergie läßt sich allerdings die Pulswiederholungsrate erheblich steigern, so daß insgesamt eine deutlich erhöhte Abtragsgeschwindigkeit von etwa einem Faktor 10 bis 20 erreicht wird. The generation of a plasma prevents or reduces the formation of a vacuum on the processing spot. The reduction in plasma formation in turn increases the removal rate. As can be seen from FIG. 2, with relatively long laser pulses in the nanosecond range, an increase in the removal rate at a cavity pressure of below 400 millibars is obtained, which is particularly significant at low pulse energies and can be more than an order of magnitude. It can be seen from FIG. 2 that below approximately 400 millibars the removal rate per pulse is approximately independent of the pulse energy entered. At low pulse energy, however, the pulse repetition rate can be increased considerably, so that overall a significantly increased removal rate of about a factor of 10 to 20 is achieved.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, gelten für ultrakurze Laserimpulse im Subpiko-Sekundenbereich ähnliche Verhältnisse, wobei allerdings die Steigerung der Abtragsrate geringer ausfällt und auch für hohe Pulsenergien deutlich wird. As can be seen from FIG. 3, similar conditions apply to ultrashort laser pulses in the sub-picosecond range, although the increase in the removal rate is smaller and is also evident for high pulse energies.
Beiden Fig. 2 und 3 gemeinsam kann man entnehmen, daß unterhalb eines Kavitätsdruckes von ca. 100 Millibar keine Steigerung der Abtragsrate mehr erfolgt. Es reicht daher aus, im Bohrloch und dessen unmittelbarer Umgebung einen moderaten Unterdruck von etwa 100 bis 300 Millibar zu erzeugen, um den gewünschten Effekt der höheren Abtragsrate zu erzielen. Both FIGS. 2 and 3 together can be seen that below a cavity pressure of approximately 100 millibars, the removal rate no longer increases. It is therefore sufficient to generate a moderate negative pressure of approximately 100 to 300 millibars in the borehole and its immediate vicinity in order to achieve the desired effect of the higher erosion rate.
Aus diesem Grunde ist die Abdichtung 26 zwischen dem aerodynamischen Fenster 20 und dem Werkstück 10 nur insofern von Bedeutung, als sie verhindern soll, daß auf diesem Weg zuviel Umgebungsluft nachströmt. Für die Gestaltung der Abdichtung 26 gibt es daher einen großen Spielraum. Beispielsweise kann die Abdichtung 26 aus einem Elastomer- Werkstoff bestehen; es kann aber auch genügen, wenn durch eine hinreichend ebene Auflage der unteren Begrenzungsfläche 22 auf der Oberfläche 12 des Werkstücks eine ausreichende Abdichtung besteht, ggf. unterstützt durch eine Schicht von Vakuumfett oder dgl.. For this reason, the seal 26 between the aerodynamic window 20 and the workpiece 10 is only of importance insofar as it is intended to prevent too much ambient air from flowing in in this way. There is therefore a large margin for the design of the seal 26 . For example, the seal 26 can consist of an elastomer material; however, it may also be sufficient if there is sufficient sealing by a sufficiently flat support of the lower boundary surface 22 on the surface 12 of the workpiece, possibly supported by a layer of vacuum grease or the like.
In einem zweiten Bearbeitungsschritt beim Laserbohren kann es erwünscht sein, die Qualität der Bohrung zu verbessern, indem sie beispielsweise genau zylindrisch gemacht wird. Bei diesem zweiten Bearbeitungsschritt kann die Gegenwart eines Plasmas hilfreich sein, wie Versuche ergeben haben. Es ist daher von Vorteil, daß bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung durch Abschaltung des aerodynamischen Fenstergases 38 innerhalb von Sekundenbruchteilen der normale atmosphärische Druck wieder hergestellt werden kann, was zur Ausbildung eines Plasmas 62 im Bohrkanal führt. Diese kurze Umschaltzeit zwischen Vakuum und Normaldruck ist deshalb möglich, weil die Kavität 28 insgesamt ein relativ kleines Volumen umfasst (siehe Fig. 4). In a second processing step in laser drilling, it may be desirable to improve the quality of the hole, for example by making it exactly cylindrical. The presence of a plasma can be helpful in this second processing step, as tests have shown. It is therefore advantageous that in the arrangement shown in FIG. 1, by switching off the aerodynamic window gas 38, the normal atmospheric pressure can be restored within fractions of a second, which leads to the formation of a plasma 62 in the drilling channel. This short switching time between vacuum and normal pressure is possible because the cavity 28 has a relatively small volume overall (see FIG. 4).
Ein weiterer Vorteil der Anordnung gemäß Fig. 1 und 4 besteht in der Möglichkeit, durch Abdichtung des Diffusors 52 und Beibehaltung des Zuflusses des aerodynamischen Fenstergases 38 in der Kavität 28 auch einen Überdruck herstellen zu können. Dadurch erhält man die Möglichkeit, die Ausbildung des Plasmas 62 im Bohrkanal in einem weiten Bereich mit sehr einfachen Mitteln und innerhalb von sehr kurzer Zeit zu steuern. A further advantage of the arrangement according to FIGS. 1 and 4 is the possibility of being able to produce an overpressure by sealing the diffuser 52 and maintaining the inflow of the aerodynamic window gas 38 in the cavity 28 . This gives the possibility of controlling the formation of the plasma 62 in the drill channel in a wide range with very simple means and within a very short time.
Eine zusätzliche Möglichkeit der Steuerung des Plasmas 62 im Bohrkanal ergibt sich dadurch, daß man die Auswahl unter verschiedenen aerodynamischen Fenstergasen 38 treffen kann. An additional possibility for controlling the plasma 62 in the drilling channel results from the fact that the choice can be made from different aerodynamic window gases 38 .
Daß der Laserstrahl bei Verwendung des aerodynamischen Fensters 20 gemäß Fig. 1 oder 4 kein materielles Fenster antrifft, ist ein weiterer Vorteil der beschriebenen Vorrichtung und des beschriebenen Verfahrens, weil dadurch eine zusätzliche Beeinflussung der Strahlpropagation vermieden wird. The fact that the laser beam does not encounter a material window when using the aerodynamic window 20 according to FIG. 1 or 4 is a further advantage of the described device and the described method, because this avoids an additional influence on the beam propagation.
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