DE1638852A1 - Impulslaser - Google Patents

Description

• Impulslaser Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulslaser, besehend aus einem aktiven Material, einer Pumplichtquelle und einem das Licht der Pumplichtquelle auf das aktive Material sammelnden Pumpspiegel, sowie einem zur Zündung der Pumplichtquellc, insbesondere einer gasgefüllten Blitzlampe, vorgesehenen Impulsgenerator, der einen mit der Sekundärwicklung im Entladungskreis der Pumplichtquelle liegenden Impulstransformator enthält.

  Für den Betrieb von Impulolasern sind sehr hohe Zündspannun-

  gen notwendig (ca. 20 bis 40 kV). Diese vordere beispie@s@'rei-

  so mittelo eines Impulsgenerators erzeugt, der aus einer Ener-

  giequelle, einem Schalter und einem Impulstransformator be-

  steht. Ein kurzer-Hochspannungsimpuls, der der Entladungs-

  spannung jeweils überlagert wird, zündet die Pumplichtquelle,

  eine lineare Bogenentladungsstrecke, bei jeder Entladung, d.h.

  macht sie elektrisch leitend. Hierbei liegt die Sekundärseite

  des Impulstranoforra"a tors in Reihe zur Puiiplicittquelle o Bei

  hohen Durchgangsleistungen treten erhebliche Verluste in Form

  von Uärme auf.

  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Impuls-

  leser eingangs genannter Art eine einfache Lösung für einen

  spannungsfesten und würriebe2-tändigen Impulstransformator an-

  zugeben.

  Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weissgelöst,

  daß der von einem Uhlmedium umgebene Impulstransformator

  einen von einer: spannungsfe steh Isolationsmantel urischlossen,

  sättigbaren Ringkern at?fcreio t, und daß der Isolationsmantel

  mit spiralförmigen Muten vers-hen ist, innerhalb derer die

  '%"iclclungcri de: Ij:!pulstr @"@nsf or:@tf c@rs angeordnet sind

  Die izaßnahmen ;31.23d dabei

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  zu halten und andererseits die entstehende Wärme gut abzuleiten.
• Die Herabsetzung der im wesentlichen durch den ohmschen Spannungsabfall bedingten Joulschen Wärme wird dadurch erreicht, daß der sättigbare Kern, dessen Toroidform ein nahezu ideales Magnetfeld bewirkt, beim Entladungsvorgang sofort 141 in den Sättigungszustand gelangt, so daß die Induktivität der als Drossel geschalteten Sekundärseite für den Entladungsstrom nur noch einen sehr geringen Wert hat. Die innerhalb des den Ringkern umschließenden Isolationsmantels angeordneten spiralförmigen Nuten gewährleisten eine gute Windungsisolation der einzelnen Windungen gegeneinander und dadurch eine hohe Spannungsfestigkeit sowie eine hohe Wärmebeständigkeit. Die zwischen den Nuten verlaufenden Stege gestatten es, die Wicklung einlagig ohne Isolation auf dem Kern aufzubringen, so daß das 1 den Kern umgebende Kühlmedium gut an die einzelnen Windungen heranströmen kann und somit ein guter Wärmeaustausch gegeben ist.
• Es ist vorteilhaft, die einlagige Sekundärwicklung des Transformators au: einer isolationsfreien HF-Zitze relativ großen Querschnitts herzustellen, wobei diese vorzugsweise eine Kupferlitze ist. Die Zitze bietet einmal den Vorteil einer guten Mchmiegung in den dafür vorgesehenen Nuten, zum anderen ist durch die vergrößerte Objrfläche eine Herabsetzung der Erwärmung durch Stromverdrängung sowie ein verbesserter Wärmeaustausch gegeben.
• Der Impulstransformator wird vorteilhafterweise in einem mit Öl gefüllten Gefäß angeordnet.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Impulstransformator in zwei gleichartige Füllkörper eingebettet und in diesen horizontal in dem mit Öl gefüllten Gefäß angeordnet. Die Füllkörper weisen eine der Öffnung des Ringkernes entsprechende zentrische Bohrung und wenigstens am äußeren Umfang vertikal verlaufende sowie an den einander abgekehrten Grundflächen radial verlaufende. Nuten auf.
• Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß in dem Gefäß eine Konvektion des Transformatoröles im Sinne einer besonders wirkungsvollen Kühlung zustande kommt. Das Öl, welches im Raum innerhalb der Bohrung der Füllkörper am stärksten erwärmt ist, steigt an den Wandungen der Bohrungen bzw. in an den Wandungen angebrachte. senkrechten Nuten nach oben, gelangt über die Radialnuten des oberen Füllkörpers nach außen und läuft am äußeren Urfang, insbesondere in den senkrechten Nuten wieder nach unten auf den Boden des Gefäßes, wobei eine Abkühlung stattfindet.
• Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 den Hauptentladungskreis einer Impulslaser-Pumpanordnung, Fig. 2 einen umrlantel ten Transformatorkern in perspektivischer Darstellung und im ,Itängs schnitt nach der Erfindung und Fig. 3 die Einzelteile des in ein mit Öl gefülltes Gehäuse einsetzbaren Impulstransformators in perspektivischer Darstellung nach der Erfindung.
• Der Hauptentladungokreiu gemäß Fig. 1 besteht aus der Reihenschaltung eines Kondensators 1, einer Drossel 2, der Bogenentladungslampe 3 und der Sekundärkcklung des Impulstransformators 4. Der Impulstransformator 4, ein Teil eines Impulsgenerators, überträgt einen rechteckigen Spannungsimpuls, durch den die Bogenentladungslampe 3 gezündet wird. Dazu wird primärseitig an Impulstransformator ein aufgeladener Kondensator über einen Schalter zugeschaltet. Die Zündenergie wird dann im Impulstransformator umgewandelt bzvr. gespeichert. Das setzt voraus, daß der magnetische Kreis während des Ubertragungsvorg;ngco nicht in Sättigung kommen darf. Ist der Hauptentladungskreis über die Entladungsotrecke geschlossen, so kann eine Stoßentladung einsetzen. Die als Drossel wirkende Sekundärseite geht dann sofort ih Sättigung, gras gleichbedeutend ist mit > 0@ viobei B die magnetische Induktion darstellt; die Induktivität Z geht gegen einen minimalen konstanten Wert. Ein Spannungsabfall wird dann nur noch durch den ohmschen Anteil bevrirkt, der auch die Verlustleistung als Joulsche Wärme hervorruft, die abgeführt vterden muß.
• Der in Fig. 2 dargestellte Kern des inpulv-cranuforrzatoro ist ein sättigbarer Ringkern mit angenähert quadratischem Querschnitt. Der Ringkern 5 ist umschlossen von einem spannungsfesten Isolationsmantel ?, der mit spiraligen Nuten 7 versehen ist. In diese Nuten werden die Primär- und Sekundärwicklung in einer Zage angeordnet. Als Sekundärwicklung wird dabei vorzugsweise eine isolationsfreie HF-Zitze verwendet, wodurch sich eine relativ große Oberfläche ergibt, die vom Kühlmittel frei umströmt werden kann.
• Fig. 3 zeigt die Einzelteile eines in ein mit 91 gefülltes Gefäß einsetzbaren Impulstransformators und zwar Pig. 3a den Gefäßdeckel, Fig. 3b den oberer; Füllkörper, Fig. 3c den unteren Füllkörper mit dem darauf angeordneten Impulstransformator und Fig. 3d das Gefäß.
• Der Impulstransformator 4 ist innerhalb einer Ausnehmung in den miteinander zur Auflage kommenden Grundflächen der beiden Füllkörper #3, S' von rechteckigem, etvia dem des C-ehä-.iseu entsprechenden Querschnitt eingebettet. Diese wtisen :i_no =ä@zttri@uhe Bohrung von der Größe ders f@.tng des ummantelten Ringkernes und wenigstens am äußeren Umfang vertikal verlaufende sowie an den einander abgekehrten Grund.-fluchen radial verlaufende Nuten 9 auf. Der in die Füllkörper 8, 8' eingebettete Impulstransformator wird horizontal in das mit Ö1 gefüllte Gefäß 10, das an seiner Vorderseite eine Füllöffnung 11 aufweist, eingesetzt und mittels des Gefäßdeckels 12 und einer zwischen Gefäßdeckel und gefäß eingefügten Dichtung 13 vakuumdicht abgeschlossen. Diese Anordnung des Impulstransformators innerhalb des Gefäßes zwischen den Füllkörpern bringt den Vorteil, daß im Gefäß eine Konvektion des Transformatoröles zustande kommt. Das Gefäß ist ferner mit auf dem Deckel aufgesetzten Ausdehnungskörperai 14 versehen, so daß Temperaturgradienten von -50o bis +80oOeinen sicheren Betrieb der Anordnung gewährleisten.

Claims (1)

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