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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gaslaser-Apparat des
Typs, bei dem ein Entladungselektrodenpaar in einer als ein
Lasermedium dienenden Gasgemischatmosphäre angeordnet ist,
und insbesondere eine Werkstoffverbesserung bei der Anode der
Entladungselektroden des Gaslaser-Apparats.
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Als der Gaslaser des obengenannten Typs ist ein CO&sub2;-Laser zur
Werkstoffbearbeitung verwendet worden. Der CO&sub2;-Laser umfaßt
im allgemeinen einen mit einem Gasgemisch als ein Lasermedium
gefüllten Entladungsabschnitt, eine Vielzahl von im
Entladungsabschnitt vorgesehenen Stabanoden, welche in Form eines
Reed- bzw. Rohrschirms angeordnet sind, und eine Vielzahl von
im allgemeinen L-förmigen Stabkathoden, welche den Stabanoden
gegenüberliegend angeordnet sind. Eine
Gleichstrom-Hochspannungsquelle ist über Ballastwiderstände zwischen die
Entladungselektroden geschaltet. Die Gleichspannung wird über den
Entladungselektroden angelegt wodurch sie eine
Glimmentladung zwischen den Elektroden verursacht und dadurch das
Gasgemisch anregt. Das Gasgemisch wird über einen Wärmetauscher
von der Kathodenseite zur Anodenseite zurückgeführt, um zu
verhindern, daß seine Temperatur ansteigt. Für die Kathode
wird herkömmlicherweise Molybdän und für die Anode Kupfer
oder Molybdän verwendet. Ein ähnlicher Laser ist in der EP-A-
0 235 788 beschrieben.
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Für den in einer Fertigungsstraße eines Unternehmens zum
Zwecke der Werkstoffbearbeitung eingesetzten Laserapparat ist
es im Gegensatz zu einem im Labormaßstab zu Forschungszwecken
dienenden Laser wünschenswert, ein möglichst langes
Wartungsintervall des Laserapparats zu erreichen, da das
Wartungsintervall
die Produktivität der Fertigungsstraße beeinflußt.
Beim herkömmlichen CO&sub2;-Laser unterliegen die
Entladungselektroden einer Zustandsverschlechterung, und die elektrische
Entladung im Entladungsabschnitt des Lasers geht von der
Glimm- zur Lichtbogenentladung über, wenn die Elektroden
nicht gewartet werden. Unter diesen Bedingungen muß die
Wartung der Entladungselektroden in relativ kurzen Intervallen
wiederholt ausgeführt. So kann beispielsweise der
herkömmliche 5 kW-Transversal-Gaslaser maximal 200 Stunden
kontinuierlich arbeiten.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten Experimente
zur Untersuchung des Mechanismus der Zustandsverschlechterung
von Entladungselektroden durch. Aus den Experimenten ersahen
die Erfinder, dar die aus Molybdän bestehenden Kathoden einer
physikalischen Zerstäubungswirkung aufgrund des Aufpralls
positiver Ionen während der Glimmentladung unterliegen. Da
Molybdän außerdem eine geringe Sublimationstemperatur von
unter 700ºC hat, ist es auch wahrscheinlich, dar Molybdän von
der chemischen Zerstäubungswirkung beeinträchtigt wird.
Demzufolge erfahren die Entladungselektroden aufgrund sowohl
physikalischer als auch chemischer Zerstäubungswirkung eine
Zustandsverschlechterung.
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Demgegenüber ergibt die Kontrolle der Molybdänkathode nach
einer langen Einsatzzeit, dar sich auf der gesamten
Oberfläche der Kupferanode ein dünner Oxidfilm gebildet hat. Es
ist anzunehmen, dar die Oxidation der Anodenoberfläche auf
eine extrem kleine Menge von Sauerstoff zurückzuführen ist,
die im als Lasermedium dienenden Gasgemisch enthalten ist. Es
wird außerdem angenommen, dap der Sauerstoff auf Leckage von
Dichtelementen eines luftdichten Behälters des Gaslaser-
Apparats oder auf die Zerlegung des im Gasgemisch als das
Lasermedium enthaltenen CO&sub2; zurückzuführen ist. Weiterhin
ergibt die Kontrolle der Kupferanode nach einer langen
Einsatzzeit, dar sich eine angehäufte oder aufgeschichtete
Substanz mit einer Dicke von etwa 1 oder 2 um auf deren der
Kathode gegenüberliegenden Seite befindet, und dar schwarze
Vorsprünge, deren Durchmesser etwa 100 um beträgt, auf ihrer
Oberfläche festgestellt werden. Da es sich bei der
angehäuften Substanz um amorphes, teilweise auf der der Kathode
gegenüberliegenden Anodenseite befindliches MoO&sub3; handelt, nimmt
man an, daß die obenbeschriebene Kathodenzerstäubung die
Streuung von Kathodenmaterialpartikel bewirkt und diese in
der Gasgemischströmung zur Anode transportiert werden, was in
der auf der Anode angehäuften Substanz resultiert. Des
weiteren ergibt eine Analyse, dar die auf der angehäuften Substanz
ausgeformten Vorsprünge aus Kohlenstoff bestehen. Daraus wird
gefolgert, daß die Vorsprünge Punkte zur Erzeugung von
Mikro-Lichtbögen sind. Aufgrund der obenbeschriebenen
Analysenergebnisse wird folgender Mechanismus angenommen, der von der
Zustandsverschlechterung der Entladungselektroden zur
Erzeugung von Mikro-Lichtbögen führt: Wenn die
Anodenoberflächentemperatur aufgrund einer elektrischen Entladung zwischen den
Entladungselektroden ansteigt oxidiert die Anodenoberfläche
ungleichmäßig, da die Anode aus Kupfer gebildet -ist, welches
leicht oxidiert. Gleichzeitig erleidet die Molybdänkathode
die Zerstäubungswirkung aufgrund der elektrischen Entladung,
und die Partikel des Kathodenmaterials werden mit der
Strömung des Gasgemischs gestreut, so dar sie auf der Anode
haften und auf dieser als Molybdänoxid unter dem Einfluß des
ungleichmäßigen, sich auf der Anode gebildeten Oxidfilms
angehäuft werden. Die angehäufte Substanz ist ein Oxid und
hat deshalb eine isolierende Eigenschaft. Die Konzentration
des elektrischen Feldes tritt folglich an manchen Bereichen
der Anodenoberfläche auf. Als Ergebnis der Konzentration des
elektrischen Feldes werden Mikro-Lichtbögen erzeugt. Mit
zunehmender Anzahl der Mikro-Lichtbogenerzeugungspunkte nimmt
die Konzentrationsneigung des elektrischen Feldes an den
Mikro-Lichtbogenerzeugungpunkten zu, wodurch die
Ungleichmäßigkeit der Entladungsleistung zunimmt. Die
Entladungsleistung erreicht örtlich den Lichtbogengrenzwert oder
übersteigt ihn, und schließlich wechselt die Glimmentladung über
den Entladungsabschnitt zur Lichtbogenentladung.
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Soweit bisher beschrieben, besteht beim herkömmlichen
Gaslaser ein Problem darin, dar das aufgrund der ungleichmäßigen
Oxidation der Anodenoberfläche produzierte Oxid ungleichmäßig
auf der Anode angehäuft wird und die Zustandsverschlechterung
der Entladungslektroden den Lichtbogengrenzwert senkt,
wodurch ein verkürztes Wartungsintervall notwendig wird.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Gaslaser-Apparat bereitzustellen, bei dem die
Zustandsverschlechterung der Anode der Entladungselektroden verhindert
und somit deren Wartungsintervall verbessert werden kann.
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Die Veröffentlichung Review of Scientific Instruments", Bd.
58, Nr. 8, 1987, Seiten 1417-1421, beschreibt einen im
geschlossenen Kreis arbeitenden, selbstunterhaltenden,
entladungserregten CO&sub2;-Laser, welcher eine Anode in Form eines
Blechs aus nichtrostendem Stahl verwendet.
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Ein Gaslaser-Apparat gemäß der vorliegenden Erfindung ist in
Anspruch 1 beschrieben.
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Der nichtrostende Stahl ist eine hauptsächlich aus Eisen,
Nickel und Chrom bestehende Legierung, welche aufgrund ihres
Chromgehalts äußerst oxidationsbeständig ist, was in einer
bemerkenswert niedrigen Oxidationsrate resultiert. Da sich
außerdem ein stabiler, dünner Chromoxidfilm auf der
Anodenoberfläche bildet, wird eine ungleichmäßige Oxidation des
Kathodenmaterials und damit dessen Anhäufung als isolierende
Substanz auf der Anode selbst dann verhindert, wenn
Kathodenmaterialpartikel gestreut werden und auf der Anode haften.
Des weiteren ist die Anode selbst schwer zu oxidieren, was
eine Konzentration des elektrischen Feldes aufgrund der
angehäuften isolierenden Substanz verhindert.
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Wenn das Basismaterial der Anode mit Chrom beschichtet ist,
bildet sich wie bei der Anode aus nichtrostendem Stahl
ebenfalls ein stabiler dünner Chromoxidfilm auf der
Anodenoberfläche. Folglich kann ein Wachstum der isolierenden auf der
Anodenoberfläche angehäuften Substanz eingeschränkt werden.
Wie dem Fachmann hinreichend bekannt ist, kann die
Anodenoberfläche mittels Elektroplattieren, chemischem Plattieren,
Aufdampfen, Sputtern, Ionenbeschichten oder Laserplattieren
mit Chrom beschichtet werden.
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Wenn die Anode wie oben beschrieben ausgebildet und die
Kathode mit der Titanoxidoberfläche ausgeführt ist, wird die
Kathodenzerstäubung verringert und folglich das Anhaften und
das Wachstum der isolierenden auf der Anode angehäuften
Substanz eingeschränkt. Da insbesondere Titanoxid eine äußerst
stabile Verbindung ist, hat es eine kleine Zerstäubungsrate
und neigt nicht zur Beeinträchtigbng durch physikalisches
Zerstäuben. Da weiterhin der Dampfdruck bei hoher
Umgebungstemperatur relativ niedrig ist, neigt Titanoxid nicht zur
Beeinträchtigung durch chemisches Zerstäuben. Bei einer
Temperatur des TiO&sub2; von ca. 1530ºC nimmt der Dampfdruck den Wert
von 10&supmin;&sup6; Torr an, während bei gleichen Dampfdruckbedingungen
die Temperatur des MoO&sub3; nur 490ºC erreicht. Folglich wird
eine Anhäufung der aufgrund des Zerstäubens resultierenden
Substanz auf der Anode verhindert. Außerdem ist der
Oberflächenzustand des Titanoxids selbst stabil, was zusätzlich zur
Vermeidung von Konzentration des elektrischen Feldes und
damit zum Auftreten von Mikro-Lichtbögen beiträgt.
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Die Kathode mit Titanoxidoberfläche kann nach den folgenden
Verfahren erhalten werden. Bei einem ersten Verfahren wird
die Kathode aus Titan als einem Basismaterial gebildet. Vor
dem Einbau der Kathode in den Gaslaser-Apparat wird sie unter
Umgebungsluft gebrannt, so dar ihre Oberfläche oxidiert. Bei
einem zweiten Verfahren wird die Kathoden aus Titan als einem
Basismaterial gebildet und in den Gaslaser-Apparat eingebaut.
Wenn die elektrische Entladung auf die übliche Weise
eingeleitet wird, wird das Basismaterial Titan aufgrund der durch
die Entladung entstehenden Hitze erwärmt, und eine extrem
kleine Sauerstoffmenge, welche in dem als das Lasermedium
dienenden Gasgemisch enthalten ist, bewirkt die Oxidation des
Basismaterials, wodurch man die Titanoxidoberfläche erhält.
Bei einem dritten Verfahren wird die Kathode aus Molybdän als
Basismaterial gebildet. Danach wird Titan mittels Sputtern,
Ionenbeschichten, Laserplattieren oder dergl. auf die
Kathodenoberfläche aufgebracht. Danach wird die Kathode entweder
zuvor gebrannt oder unmittelbar in den Gaslaser-Apparat
eingebaut, wo durch Einleiten der elektrischen Entladung die
Kathodenoberfläche oxidiert.
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Nunmehr werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft
und unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen
beschrieben; es zeigen:
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Fig. 1 eine Schnittansicht des Entladungsabschnitts des
Gaslaser-Apparats gemäß einer ersten
Ausführungsform;
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Fig. 2 eine Teilschnittansicht der im Gaslaser-Apparat
eingesetzten Kathode;
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Kathode;
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Fig. 3 eine graphische Darstellung des Ergebnisses der
Elementaranalyse in Richtung der Kathodentiefe vor
Einleiten der Entladung;
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Fig. 3 eine Schnittansicht des Entladungsabschnitts des
Gaslaser-Apparats;
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Fig. 4 eine graphische Darstellung des Ergebnisses der
Elementaranalyse in Richtung der Kathodentiefe nach
Ablauf von 200 Stunden ab dem Einleiten der
Entladung;
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Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen
der Vergrößerung des Anodendurchmessers und der
Entladungsdauer;
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Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen
Entladungsleistung und Entladungsdauer in der
Praxis;
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Fig. 7 eine Teilschnittansicht einer in einem Gaslaser
eingesetzten Anode gemäß einer zweiten
Ausführungsform;
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Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer gemäß der
Erfindung eingesetzten Entladungselektrode im
Gaslaser-Apparat der dritten Ausführungsform; und
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Fig. 9 eine Teilschnittansicht einer im Gaslaser-Apparat
eingesetzten Kathode gemäß einer vierten
Ausführungsform.
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Eine erste Ausführungsform, bei der der Gaslaser-Apparat ein
CO&sub2;-Laser zur Werkstoffbearbeitung ist, wird nunmehr anhand
der Fig. 1 bis 5 der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Wie zunächst aus der Fig. 1 ersichtlich ist, wird ein
Gasgemisch veranlapt, von der linken zur rechten Seite eines
Innenhohlraums eines Entladungsabschnitts 1 zu strömen. Das
Gasgemisch wird von einem Wärmetauscher (nicht dargestellt)
gekühlt und durch den Hohlraum des Entladungabschnitts 1
zurückgeführt.
Das Gasgemisch besteht aus He, N&sub2; und CO&sub2; im
Verhältnis 50:45:5. Es ist zu berücksichtigen, dar eine
extrem kleine Menge Sauerstoff oder dergl. im Gasgemisch
enthalten ist. Der Druck des Gasgemischs beträgt etwa 4 x 10³
Pascal (30 Torr) , und seine Strömungsgeschwindigkeit im
Entladungsabschnitt beträgt in der Mitte des Hohlraums ca.
70 m/s.
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Jede Stabkathode 2 der Entladungselektroden umfaßt eine im
wesentlichen L-förmige schlanke Stabelektrode. Eine Vielzahl
solcher Stabkathoden 2 sind so nebeneinander angeordnet, dar
ihre jeweils einen Enden in dieselbe Richtung weisen. Wie die
Fig. 2 schematisch zeigt, besteht jede Stabkathode 2 aus
Titan als ein Basismaterial 3. Ein dünner Titanoxidfilm 4 ist
über dem Belichtungsabschnitt jeder Stabkathode 2
ausgebildet, wobei dieser Abschnitt während der Entladung durch ein
Glimmen bedeckt ist.
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Jede Stabanode 5 der Entladungselektroden umfaßt eine
schlanke sich senkrecht erstreckende Stabelektrode. Eine Vielzahl
solcher Stabanoden 5 sind nebeneinander angeordnet, so daß
sie die Form eines Reed- oder Rohrschirms annehmen. Jede
Stabanode 5 ist aus nichtrostendem Stahl gebildet.
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Eine Gleichspannungsquelle 7 ist über Ballastwiderstände 6
mit jeweils einem Widerstand von 20 kX zwischen die
Elektroden 2 und 5 eingeschaltet, so daß über die Elektroden 2 und 5
eine hohe Gleichspannung angelegt wird. Wenn die
Gleichspannung über den Elektroden 2 und 5 angelegt ist, während das
Gasgemisch durch den Hohlraum des Entladungsabschnitts 1
strömt, wird zwischen den Elektroden 2 und 5 eine
Glimmentladung eingeleitet. Ein Bereich des Hohlraums, in dem Glimmen
vorliegt, ist in der Fig. 1 durch gekreuzte schräge Linien
markiert. Ein Belichtungsabschnitt jeder Stabkathode 2, in
dem diese mit dem Glimmen abgedeckt ist, unterliegt dem
Einfluß des Gasdrucks oder dergl. In der Ausführungsform
befindet sich der Belichtungsabschnitt jeder Stabkathode 2
innerhalb von 10 mm bis 20 mm vom distalen Ende der
Stabkathode 2 entfernt. Bei Eintritt der Glimmentladung wird das
CO&sub2; im als Lasermedium dienenden Gasgemisch erregt, und
zwischen herkömmlichen Resonatoren, die jeweils mit einem
Reflektor (nicht dargestellt) ausgestattet sind, tritt
Laserschwingung ein. In der Fig. 3 ist eine Strahlachse mit
Bezugszeichen 8 gekennzeichnet.
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Jede der obenbeschriebenen Stabkathoden 2 mit einem dünnen
Titanoxidfilm 4 wird wie folgt gebildet: Die gesamte
Stabkathode 2 wird zunächst aus Titan geformt und in den
Entladungsabschnitt 1 des Gaslaser-Apparats eingebaut. Die
elektrische Entladung wird dann zwischen den Elektroden 2 und 5
auf die gleiche Weise wie bei der üblichen Verwendung des
Apparats eingeleitet. Die Stabkathoden 2 werden durch das
Glimmen erwärmt, und die Oberfläche jeder Stabkathode 2
oxidiert aufgrund einer extrem kleinen Menge Sauerstoff, welche
im Gasgemisch enthalten ist, wodurch sich ein dünner
Titanoxidfilm auf der Oberfläche jeder Stabkathode 2 bildet.
Hierzu zeigen die Fig. 3 und 4 die Ergebnisse einer
Elementaranalyse entsprechend eines auf dem Auger-Effekt basierenden
Analyseverfahrens der Kathode in Richtung ihrer Tiefe vor dem
Eintreten der elektrischen Entladung sowie nach 200stündiger
Entladung. Die waagrechte Achse repräsentiert die Tiefe von
der Kathodenoberfläche aus und die senkrechte Achse das
Elementarverhältnis auf Basis der Spektralintensität. Wie die
graphischen Darstellungen zeigen, hat sich nach 200stündiger
elektrischer Entladung ein dünner Titanoxidfilm mit einer
Dicke von etwa 50 nm (500 Å) auf der Oberfläche der aus Titan
als Basismaterial geformten Kathode gebildet. Es ist zu
berücksichtigen,
dar die Dicke des so entstandenen
Titanoxidfilms nahezu proportional zur Entladedauer ist.
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Gemäß dem obenbeschriebenen Aufbau unterliegt jede Stabanode
5 der durch die durch die elektrische Entladung bedingte hohe
Umgebungstemperatur und einer extrem kleinen im Gasgemisch
enthaltenen Sauerstoffmenge verursachten Oxidationswirkung.
Da jede Stabanode 5 aus nichtrostendem Stahl besteht und
aufgrund des Chromanteils äußerst oxidationsbeständig ist, ist
die Oxidationsrate extrem niedrig, und ihre Oberfläche wird
durch einen stabilen, dünnen Chromoxidfilm bedeckt. Daraus
folgt, daß selbst dann, wenn die Kathodenmaterialpartikel
aufgrund der Zerstäubung in den Kathoden 2 zur Streuung
gebracht werden und ein Anhaften auf der Anodenoberfläche
einsetzt, verhindert werden kann, dar die auf der
Anodenoberfläche haftenden Kathodenmaterialpartikel durch ungleichmäßige
Oxidationswirkung eine lokal isolierende Substanz werden, da
die Oberfläche jeder Stabanode 5 mit dem stabilen, dünnen
Chromoxidfilm bedeckt ist, was die Konzentration des
elektrischen Feldes vermeidet.
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Insbesondere wird in der Ausführungsform Titan als das
Basismaterial 3 jeder Stabkathode 2 verwendet, und auf der
Kathodenoberfläche wird ein dünner Titanoxidfilm 4 gebildet.
Folglich kann die Menge der durch Zerstäuben auf der
Anodenoberfläche angehäuften Substanz verringert werden. Da eine
Zeitspanne zwischen dem lokalen Auftreten eines Mikro-Lichtbogens
und dem Auftreten einer Lichtbogenentladung hinreichend
verlängert und eine stabile elektrische Entladung für einen
langen Zeitraum gewährleistet werden kann, folgt aus dem
obengesagten, dar das Wartungsintervall des Gaslasers
hinreichend verlängert und die Produktivität der
Fertigungsstraße, in der der Gaslaser eingesetzt ist, in hohem Umfang
verbessert werden kann.
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Die Fig. 5 zeigt das Ergebnis eines Experiments, bei dem das
Titanbasismaterial 3 mit einem Durchmesser von 2 mm für jede
Stabkathode 2 verwendet ist, und die Stabanoden jeweils aus
Kupfer und nichtrostendem Stahl bestehen und einen
Durchmesser von jeweils ca. 2 mm haben. Wie aus der Fig. 5
ersichtlich ist, nimmt der Durchmesser der Kupferstabanode während
der Betriebsdauer von 20 Stunden um 0,8 um, während der
Betriebsdauer von 100 Stunden um 4 um und während der
Betriebsdauer von 200 Stunden um 7,5 um, was auf ihre Oxidation sowie
auf das zerstäubungsbedingte Anhaften der
Kathodenmaterialpartikel zurückzuführen ist. Der Durchmesser der Anode 5 aus
nichtrostendem Stahl jedoch nimmt während der 20stündigen
Betriebsdauer um nur 0,1 um zu, wobei dieser Wert einem Achtel
von demjenigen der Kupferanode entspricht. Die Dauer, bis der
Durchmesser der Anode aus nichtrostendem Stahl denjenigen der
Kupferanode nach einer Betriebsdauer von 200 Stunden erreicht
(Vergrößerung um 7,5 um) beträgt 1.500 Stunden, was dem 7,5-
fachen der Kupferanode entspricht. Demnach ermöglicht die
Ausführungsform ein Wartungsintervall von 1500 Stunden
gegenüber dem auf etwa 200 Stunden begrenzten Wartungsintervall
der herkömmlichen Kupferanode.
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Die Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der
Entladungsleistung und der Entladungsdauer in der Praxis für den Fall
eines 5 kW-Transversal-Gaslasers. Die waagrechte Achse in der
Fig. 6 kennzeichnet den logarithmischen Maßstab. Wie aus der
Fig. 6 ersichtlich ist, nimmt die praktische
Entladungsleistung beim herkömmlichen Gaslaser, bei dem beide
Entladungselektroden aus Molybdän bestehen, allmählich ab, und die
Lebensdauer jeder Elektrode wird mit ca. 100 Stunden
veranschlagt. Beim Gaslaser-Apparat gemäß der Ausführungsform
dagegen, in dem die Anode 5 aus nichtrostendem Stand und die
Titankathode 2 verwendet werden, kann die praktische
Entladungsleistung selbst nach 200stündiger Entladung auf einem
hohen Niveau gehalten werden. Wie aus der Fig. 6 zu ersehen
ist, hat die Titankathode 3 die Tendenz zu einer niedrigen
praktischen Entladungsleistung in der Anfangsphase der
elektrischen Entladung des Gaslaser-Apparats, die mit anhaltender
Entladung zunimmt. Wird jedoch das Einbrennen mit der Kathode
2 länger ausgeführt als im herkömmlichen Apparat bei
Testbetrieb des Apparats zur Vorbereitung für die Auslieferung oder
den Transport ab Werk, dann kann die praktische
Entladungsleistung zunächst auf einem hinreichend hohen Wert gehalten
werden.
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Die Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung. Die Anode 5 ist aus einem
metallischen Basismaterial 9 gebildet, auf welchem eine
Chromschicht 10 aufgebracht ist. Da ein stabiler, dünner
Chromoxidfilm auf der Anodenoberfläche ausgebildet ist,
braucht die Anode 5 nicht wie im vorstehenden
Ausführungsbeispiel aus nichtrostendem Stahl geformt zu sein.
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Da die Kathode 2 der ersten Ausführungsform aus Titan geformt
ist, kann die Zerstäubung der Kathode 2 verhindert und die
Zustandsverschlechterung der Anode 5 wirksam eingedämmt
werden. Ist dagegen die Anode aus einem Material ausgeformt,
welches das Aufbringen eines Chromoxidfilms auf ihrer
Oberfläche zuläßt, kann die Zustandsverschlechterung der Anode
selbst dann eingeschränkt werden, wenn die Kathode in
herkömmlicher Weise aus Molybdän besteht, wodurch sich das
Wartungsintervall des Gaslaser-Apparats verbessert. Dies
bedeutet insbesondere, daß selbst dann, wenn die
Kathodenzerstäubung ein Streuen der Kathodenmaterialpartikel und deren
Anhaften an der Anodenoberfläche verursacht, die an der
Anodenoberfläche haftenden Partikel daran gehindert werden können,
aufgrund ungleichmäßiger Oxidationswirkung lokal eine
isolierende Substanz auf der Anodenoberfläche zu bilden, da die
Anodenoberfläche mit einem stabilen, dünnen Chromoxidfilm
bedeckt ist, wodurch die Konzentration des elektrischen Feldes
aufgrund lokaler Bildung der isolierenden Substanz verhindert
wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung für einen biaxialen
Querströmungs-CO&sub2;-Laser mit Gleichspannungsentladung angewandt
wird, kann sie auch auf andere Laser-Apparate das Typs, bei
dem die Entladungselektroden in der Atmosphäre des als
Lasermedium dienenden Gasgemischs ungeachtet der Art des
Gasgemischs angeordnet sind, wie z.B. Axialströmungs-Gaslaser,
dreiachsige Querströmungs-Gaslaser und dergl. angewandt
werden.
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Die Entladungskathode ist im wesentlichen ε-förmig ausgeführt
wie die Kathode 2 in der Fig. 8 als eine dritte
erfindungsgemäße Ausführungsform.
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Wie in der eine vierte Ausführungsform darstellenden Fig. 9
gezeigt, kann die Kathode 2 aus Molybdän als einem
Basismaterial 11 gebildet werden. Auf der Kathode 2 kann eine
Titanbeschichtung 12 aufgebracht und dann oxidiert werden, so
dar sich auf der Oberfläche der Kathode 2 ein Titanoxidfilm
bildet. Das Verfahren zum Aufbringen der-Titanbeschichtung 12
umfaßt Sputtern, Ionenbeschichten oder Laserplattieren, die
dem Fachmann hinreichend bekannt sind. Von diesen Verfahren
gilt Laserplattieren als das geeignetste, da es die größte
Schichtdicke von etwa 0,4 mm ermöglicht. Weiterhin kann zur
Oxidierung der Titanbeschichtung 12 das gleiche Verfahren wie
bei der ersten Ausführungsform angewandt werden. Wahlweise
kann die Kathode vor der Montage des Laser-Apparats erwärmt
werden, damit die Titanbeschichtung oxidiert.