用于激光放電管的氣體循環(huán)回路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于激光放電管的氣體循環(huán)回路，且涉及包括這樣的氣體循環(huán)回路的激光設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖式高壓放電激升/泵送氣體激光器(pulsed high pressure discharge
pumped gas lasers)--例如，準(zhǔn)分子激光器或橫向激發(fā)大氣(TEA) C02激光器--需要?dú)怏w循環(huán)回路，以在每一脈沖之間冷卻及更新放電區(qū)域中的氣體，從而獲得穩(wěn)定且均質(zhì)的輻射束。
[0003]在FR2718894A1中發(fā)現(xiàn)一示例，其中描述了氣體循環(huán)回路安裝在具有放電區(qū)域的管線中(參見圖1)。此設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于，由于氣體在放電管的軸向方向上更新，所以氣體沿著放電區(qū)域的全部長(zhǎng)度的均質(zhì)性不能得以保證。
[0004]此外，當(dāng)以高脈沖速率操作時(shí)，在放電管的全部長(zhǎng)度上的軸向方向上的氣體更新發(fā)生得不夠快。
[0005]圖2中展示了減輕上述問題的氣體循環(huán)回路的另一示例。這種眾所周知類型的氣體循環(huán)回路為風(fēng)洞型循環(huán)回路，其在放電區(qū)域的橫向方向上更新氣體。
[0006]風(fēng)洞型循環(huán)回路的缺點(diǎn)在于，由于使用空氣動(dòng)力風(fēng)洞的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)則來產(chǎn)生所需氣流速度和氣流均質(zhì)性，所以其可具有相當(dāng)大的尺寸。具體地，當(dāng)將其用于高達(dá)2mx0.1x0.1m的放電管體積時(shí)，該設(shè)計(jì)規(guī)則可導(dǎo)致如此大以至與工業(yè)環(huán)境的不兼容性會(huì)成為問題的尺寸。
[0007]在DE 199 36 955中揭示了另一已較緊湊類型的氣體循環(huán)回路，其在橫向方向上更新氣體且設(shè)計(jì)成用于改進(jìn)氣體沿著放電區(qū)域的全部長(zhǎng)度的均質(zhì)性。該氣體循環(huán)回路包括在激光放電管的縱向方向上是長(zhǎng)形的氣體供應(yīng)管道和氣體排放管道，且包括一定數(shù)量的相應(yīng)的入口通道及出口通道。然而，在這種設(shè)計(jì)中，氣體的均質(zhì)更新仍不能得以滿足，尤其針對(duì)高脈沖速率不能得以滿足。
[0008]鑒于上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種進(jìn)一步改進(jìn)氣體沿著放電區(qū)域的全部長(zhǎng)度的均質(zhì)性的氣體循環(huán)回路。
[0009]另一目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)足夠快的氣體更新以用于高脈沖速率下的操作的氣體循環(huán)回路。
[0010]此外，本發(fā)明的又一目的是提供一種尺寸上可被接受用于工業(yè)環(huán)境中、甚至與很大的放電管結(jié)合使用的緊湊的氣體循環(huán)回路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明涉及用于激光放電管的氣體循環(huán)回路，其包括氣體供應(yīng)管道及氣體排放管道，其中該氣體供應(yīng)管道和/或該氣體排放管道在所述激光放電管的縱向方向上是長(zhǎng)形的，并且分別藉由入口流分配器和出口流分配器連接至該激光放電管，所述入口流分配器和出口流分配器分別適用于在所述激光放電管的至少一部分上的受控的橫向氣體入口和橫向氣體出口，且其中該入口流分配器和/或該出口流分配器分別包括多個(gè)入口通道或出口通道，所述氣體循環(huán)回路的特征在于，所述氣體供應(yīng)管道的直徑與所述入口通道的直徑之間的比率、和/或所述氣體排放管道的直徑與所述出口通道的直徑之間的比率至少是2。
[0012]在優(yōu)選實(shí)施例中，所述氣體供應(yīng)管道及所述氣體排放管道兩者在所述激光放電管的縱向方向上都是長(zhǎng)形的，且分別藉由包括多個(gè)相應(yīng)的入口通道或出口通道的入口流分配器和出口流分配器連接至所述激光放電管，其特征在于，所述氣體供應(yīng)管道的直徑與所述入口通道的直徑之間的比率、及所述氣體排放管道的直徑與所述出口通道的直徑之間的比率至少是2。
[0013]此外，本發(fā)明還涉及包括這樣的氣體循環(huán)回路的激光設(shè)備。
【附圖說明】
[0014]圖1圖示了現(xiàn)有技術(shù)中的氣體循環(huán)回路的示例。
[0015]圖2圖示了現(xiàn)有技術(shù)中的氣體循環(huán)回路的另一示例。
[0016]圖3示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的氣體循環(huán)回路的第一實(shí)施例。
[0017]圖4示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的氣體循環(huán)回路的另一實(shí)施例。
[0018]圖5示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的氣體循環(huán)回路的實(shí)施例的細(xì)節(jié)。
[0019]圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的氣體循環(huán)回路的優(yōu)選實(shí)施例。
[0020]圖7示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的氣體循環(huán)回路的實(shí)施例的截面，其包括一定數(shù)量的在橫向方向上連續(xù)定位的具有不同透通性的柵格。
【具體實(shí)施方式】
[0021]在第一實(shí)施例中，提供了用于激光放電管的氣體循環(huán)回路，其包括氣體供應(yīng)管道及氣體排放管道，其中該氣體供應(yīng)管道和/或氣體排放管道在激光放電管的縱向方向上是長(zhǎng)形的，并且分別藉由入口流分配器、出口流分配器連接至該激光放電管，所述入口流分配器和出口流分配器分別適用于在所述激光放電管的至少一部分上的受控的橫向氣體入口和橫向氣體出口，且其中該入口流分配器和/或出口流分配器分別包括多個(gè)入口通道或出口通道，所述氣體循環(huán)回路的特征在于，所述氣體供應(yīng)管道的直徑與所述入口通道的直徑之間的比率、和/或所述氣體排放管道的直徑與所述出口通道的直徑之間的比率至少是2。
[0022]驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過使氣體供應(yīng)管道的直徑與入口通道的直徑之間的比率、和/或氣體排放管道的直徑與出口通道的直徑之間的比率至少為2，根據(jù)本發(fā)明的緊湊的氣體循環(huán)回路允許對(duì)橫向氣體流的均質(zhì)性與循環(huán)回路中的壓降之間的權(quán)衡的適當(dāng)控制。實(shí)際上，若所述比率小于2，則可能不那么容易在循環(huán)充分量的氣體所需的吹風(fēng)機(jī)功率、循環(huán)回路的排放側(cè)處產(chǎn)生的壓降和氣體流在激光放電管的全部長(zhǎng)度上的均質(zhì)性之間找到適當(dāng)?shù)钠胶?。尤其針?duì)大體積的激光放電管，例如，高達(dá)2mx0.1x0.lm，其產(chǎn)生多于60cm2、多于80cm2、優(yōu)選10cm2的大面積輸出射束，具有能量密度介于0.5J/cm 2與10J/cm 2之間、通常Icm 2至1cm2的發(fā)射射束點(diǎn)，這樣的適當(dāng)平衡是十分重要的。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的氣體循環(huán)回路的另一優(yōu)點(diǎn)在于，氣體在放電區(qū)域的較大部分長(zhǎng)度上、優(yōu)選基本上全部長(zhǎng)度上同時(shí)進(jìn)入放電區(qū)域。相比于其他設(shè)計(jì)，這會(huì)使氣體更新發(fā)生得更快，借此能夠?qū)崿F(xiàn)用于尚達(dá)50赫茲或甚至尚達(dá)100赫茲的尚脈沖率(亦稱作重復(fù)頻率)下的操作的足夠快的氣體更新。
[0024]如圖3中特定說明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，相比于已知設(shè)計(jì)，根據(jù)本發(fā)明的氣體循環(huán)回路可更緊湊。因?yàn)闅怏w供應(yīng)管道在激光放電管的縱向方向上是長(zhǎng)形的，所以其可非常接近該放電管地定位。
[0025]優(yōu)選地，氣體排放管道(C)亦可在激光放電管的縱向方向上是長(zhǎng)形的，使得該氣體排放管道也可非常接近放電管(b)地定位，從而使得該循環(huán)回路更加緊湊。
[0026]在優(yōu)選實(shí)施例中，氣體排放管道適于使得氣體在激光放電管的橫向反向(參見圖3及圖4，自(b)至(c)的箭頭)上離開該激光放電管。這可改進(jìn)氣體在放電區(qū)域中、甚至沿著放電區(qū)域的全部長(zhǎng)度的均質(zhì)性。優(yōu)選地，氣體排放管道在放電區(qū)域的基本全部長(zhǎng)度上是長(zhǎng)形的。
[0027]另外，通過使氣體排放管道在激光放電管的縱向方向上是長(zhǎng)形的并且使氣體在激光放電管的橫向方向上離開該激光放電管，而使氣體在放電區(qū)域的較大部分長(zhǎng)度上、優(yōu)選基本全部長(zhǎng)度上同時(shí)離開該放電區(qū)域。這與在激光放電管的縱向方向上是長(zhǎng)形的氣體供應(yīng)管道相結(jié)合可形成顯著更有效率且更快的氣體更新。
[0028]在根據(jù)本發(fā)明且如圖4及圖6中所說明的優(yōu)選實(shí)施例中，氣體供應(yīng)管道(a)及氣體排放管道(C)兩者可在激光放電管(b)的縱向方向上是長(zhǎng)形的、適于引導(dǎo)放電管中的橫向氣體流并且位于該激光放電管的相對(duì)兩側(cè)。這使氣體循環(huán)回路具有基本上平的構(gòu)型。在激光放電管具有平的矩形長(zhǎng)方體形式(亦即，如圖6中所示的平的長(zhǎng)形的盒子形式)的情形中，可將循環(huán)回路安裝于與放電管所在的平面相同的平面中，這在激光設(shè)備的緊湊性與組裝簡(jiǎn)易性方面是有益的。
[0029]在根據(jù)本發(fā)明的氣體循環(huán)回路的實(shí)施例中，氣體供應(yīng)管道可藉由入口流分配器連接至激光放電管，該入口流分配器適用于在激光放電管的至少一部分上的受控的橫向氣體入口。
[0030]在優(yōu)選與上述實(shí)施例結(jié)合的另一實(shí)施例中，氣體排放管道可藉由出口流分配器連接至激光放電管，該出口流分配器適用于在激光放電管的至少一部分上的受控的橫向氣體出口。
[0031]這樣的入口或出口流分配器可包括用于分配、混合或均質(zhì)化氣體和/或控制該氣體的流動(dòng)速率及流量/流動(dòng)分配的任何裝置。
[0032]在根據(jù)本發(fā)明且如圖5中說明的實(shí)施例中，入口流分配器和/或出口流分配器可分別包括多個(gè)相應(yīng)的入口通道(d)或出口通道(d’)。這些通道可以是具有特定長(zhǎng)度及直徑的小管，其將相應(yīng)的氣體供應(yīng)管道或氣體排放管道連接至