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Title:
ENERGIZATION CIRCUIT OF A LASER SYSTEM, PARTICULARLY A HIGH ENERGY TE LASER, WITH PREIONIZATION ADJUSTMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1983/003720
Kind Code:
A1
Abstract:
To adjust the priming time of the gas discharge of the laser, there is provided, in the energization circuit, the possibility of adjusting the time relationship between, on one hand, the supply of high voltage pulses to laser electrodes (EL) and, on the other hand, the supply of ignition pulses to the poles of the pre-ionization device. This is achieved by a variable connection of the high voltage supply for the auxiliary mounting of the pre-ionization device, to at least one of the three different points (A, A* or A') of the pulse generator network (PFn1). A first connection point (A) is provided on the high voltage input of the pulse generator network, the second point (A*) is provided at a high level branching point, between the high voltage switch (SL) and a capacitor (CF), while the third point (A') is provided directly on the supply conductor of the high level electrode (EL) of the laser. The ground conductor of the auxiliary mounting is connected to the ground line (B) of the pulse generator network (PFN1).

Inventors:
CIRKEL HANS-JUERGEN (DE)
MUELLER REINHARD (DE)
MUELLER-HORSCHE ELMAR (DE)
Application Number:
PCT/DE1983/000072
Publication Date:
October 27, 1983
Filing Date:
April 19, 1983
Export Citation:
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Assignee:
KRAFTWERK UNION AG (DE)
International Classes:
H01S3/0971; H01S3/097; H01S3/0977; H01S3/22; (IPC1-7): H01S3/097
Foreign References:
DE3128206A11983-01-27
EP0024576B11984-07-25
EP0048407A11982-03-31
DE3035702A11982-04-29
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Claims:
Patentansprüche
1. Anregungskreis für Lasersysteme, insbesondere für TEHochenergielaser, mit Anregung durch möglichst homo¬ gene lichtbogenfreie Kondensatorentladung im Gasraum eines Laserkopfes zwischen mindestens zwei, mit Abstand einander gegenüberliegenden LaserElektroden, bestehend aus dem Laserkopf mit den LaserElektroden, welche jeweils parallel zur optischen Achse des Laserkopfes sich erstrecken und bevorzugt einen in dieser Rich tung ausgedehnten Vollquerschnitt aufweisen; mindestens einem schnellen HochspannungsSchalter, durch dessen Aktivierung bzw. Zündung über .ein ange¬ schlossenes pulsformendes Netzwerk die Hochspan nungsimpulse an den LaserElektroden erzeugbar sind; dem genannten, insbesondere als Blümlein oder ChargeTransferSchaltkreis aufgebauten, pulsfor¬ menden Netzwerk mit dem Hochspannungεεchalter unddem Laεerkopf zugeordneten ersten und zweiten Bandleiter¬ kondensatoren sowie zugehörigen ErsatzInduktivi¬ täten und den LaserElektroden zugeordneten Vorionisierungs Einrichtungen mit innerhalb deε Gasraumes des Laser¬ kopfes angeordneten Gleitentladungsstrecken oder Vorionisierungsstäben und daran angeschlossenen Hilfsschaltungen, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , y 5 daß alle Hilfsspannungen und ströme zum Betrieb der VorionisierungsEinrichtungen (VE) durch Anschluß ihrer HilfsSchaltungen (HS 1 bis HS 12) an das puls¬ formende Netzwerk (PFN) des Lasersystems gewonnen werden und D daß zur Steuerung des Einsatzzeitpunktes der Laser Gasentladung die Zeitrelation zwischen dem Anlegen des Hochspannungsimpulses an die Laserelektroden (Eτ ) einerseits und dem Anlegen des Zündimpulses an 5 die Pole (g,h) der VorionisierungsEinrichtungen (VE) andererseits ihre HilfsSchaltungen (HS 1 bis HS 12) außer an das Massepotential (B) des Ahregungs kreiseε anschließbar sind an mindestens einen von drei diskreten Schaltungspunkten (A, A*, A')» wovon 0 der erste Schaltungspunkt (A) am hochspannungsseitlgen Eingang des puls ormenden Netzwerkes (PFN) , ' der zweite Schaltungspunkt (A*) am hochliegenden 5 Verzweigungspunkt des Hochspannungsschalters (S^) und des einen Bandleiterkondensators (C„) und der dritte Schaltungspunkt (A1) unmittelbar an der Zuleitung der hochliegenden Laserelektrode EL) 0 liegt.
2. Anregungskreis nach Anspruch 1, mit Gleitfunken¬ strecken aufweisenden VorionisierungsEinrichtungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hil εSchaltungen (HS 1, HS 2; HS 9 bis HS 12) der Vor¬ ionisierungsEinrichtungen (VE) mit schnellen Hoch¬ spannungsschaltern (S, S,) zusammenarbeiten, wobei in Reihe zur Parallelschaltung aus Gleitfunkenstrecke (G) und hochohmiger Impedanz (RQ, RI , ^viO^ zumindest eine Lafeekapazität (Cp, C; C^Q) und eine Impedanz, insbe¬ sondere Induktivität (Ly, L n)» geschaltet ist und wo¬ bei die Kapazitäten (Cp, C, C 0) und Induktivitäten (Ly, Lp0) der Hilfsschaltung klein gegenüber den ent sprechenden Kapazitäten (Cp, Cκ) und Induktivitäten . (Lp, L10) des pulsförmenden Netztwerkes (PFN 1, PFN 2) sind.
3. Anregungskreis nach Anspruch 2, d a d u r c h g e ' k e n n z e i c h n e t , daß die HilfsSchaltung (HS 1, HS 2) der Gleitfunkenstrecke (G) mit ihrem eigenen schnellen Hochspannungsschalter (S) versehen ist und dieser Hochspannungsschalter (S) mit seinem Hochspannungsanschluß an den Verbindungspunkt der Reihenschaltung aus der Induktivität (Ly) und eine der Kapazitäten (C2 bzw. C) angeschlossen ist.
4. Anregungskreis nach Anspruch 1, mit Vorionisierungs Stäbe aufweisenden VorionisierungsEinrichtungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß a) die Vorionisierungsstäbe (h) der Vorionisierungs Einrichtungen (H) jeweils mit Überschlagabstand (ü) zu der zugehörigen LaserElektrode (EL) angeordnet sind, daß ' O} b) die Hilfεschaltung (HS 3, HS 4, HS 6 bis HS 8) ein die Impulsdurchschaltung zu den Vorionisierungs¬ stäben (h) steuerndes Schaltelement (F) mit einstell¬ barem Zündzeitpunkt bzw. einstellbarer Durchbruch .
5. spannung umfaßt und daß c) der Zündzeitpunkt des Schaltelementes (F) ferner steuerbar ist durch Anschluß der Hochspannungsver¬ sorgung der Hilfsschaltung (HS 3, HS 4, HS.
6. bis 10 HS 8) außer an das Massepotential (B) des puls¬ formenden Netzwerkes (PFN 1 , PFN 2) an mindestens den Schaltungspunkt (A*) , welcher unmittelbar an der Zuleitung der hochliegenden LaserElektrode (E.) liegt (Fig. 5 bis 8, Fig. 9 bis 11). *& 15.
7. Anregungskreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem flüssigen Dielektrikum, insbesondere chemisch reinem Wasser, für die Bandleiterkondensatoren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß 20 das pulsformende Netzwerk (PFN 1, PFN 2) mit Puls¬ aufladung seiner Bandleiterkondensatoren (Cp, Cκ) arbeitet und hierzu das pulsformende Netzwerk ein . gangssei ig über eine PulsInduktivität (L ) und einen Pulsschalter (S ) an eine Pulsladekapazität 25 ^n^ angeschlossen ist.
8. 6 Anregungskreis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hilfsschaltung (HS 1, HS 6, HS 8, HS 10, HS 12) 30 der VorionisierungsEinrichtung (VE) ein Blümlein Schaltkreis mit einem schnellen Hochspannungsschalter (S bzw. F bzw. SL) ist (Fig. 1, Fig. 9, Fig. 11, Fig. 13, Fig. 15) ist. 5 7 Anregungskreis nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Schaltelement der an Vorionisierungsstäbe (h) angeschlossenen Hilfs¬ schaltungen (HS 3, HS 4, HS 6, HS 7 und HS 8) eine kleine Funkenstrecke (F), insbesondere ein Über 10 spannungsableiter, ist, der vorzugsweise durch eine kleine Kapazität (C, C'0, C'2, C und C'5) über¬ brückt ist (Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11).
9. Anregungskreis nach Anspruch 4 oder einem der An 15 sprüche 5 bis 7, soweit dieser auf Anspruch 4 rückbe¬ zogen sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die HilfsSchaltungen (HS 4, HS 6) der Vorionisie¬ rungsEinrichtungen (VE) an den Schaltungspunkt (A*) des hochspannungsseitlgen Einganges des pulsformenden 20 Netzwerkes über eine R, L oder CImpedanz ( y bzw. Ry2) angeschlossen sind. (Fig. 8, Fig. 9).
10. Anregungskreis nach Anspruch 4 oder Anspruch 5> • soweit dieser auf Anspruch 4 rückbezogen ist, d a 25 d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Innenleiter der Vorionisierungsstäbe (h) direkt mit dem Schaltungspunkt (A*) des hochspannungsseitlgen Einganges des pulsformenden Netzwerkes (PFN 1 , PFN 2) verbunden ist (Fig. 8a).
11. Anregungskreiε nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorionisierun s¬ stäbe (h) der VorionisierungsEinrichtung (VE; H, HS 3 bis HS 8) nach dem Prinzip der KoronaEntladung ar beiten und hierzu aus einem stabfδrmigen, elektrisch leitenden Elektrodenkern und einem isolierenden dielektrischen Mantel bestehen.
12. Anregungskreis nach Anspruch 1 oder 2, mit Gleit funkenstrecken aufweisenden VorionisierungsEinrich¬ tungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß den HilfsSchaltungen (HS 9 bis HS 12) der Gleit¬ funkenstrecken (G) der schnelle Hochspannungsschalter (SL) mit dem pulsformenden Netzwerkt (PFN 1, PFN 2) des Hauptentladungskreises gemeinsam ist und daß der An¬ schluß der HilfsSchaltungen (HS 9 bis HS 12) an dem selben Schaltungspunkt (A*) wie auch der des pulsfor¬ menden Netzwerkes (PFN 1 , PFN 2) erfolgt.
13. Anregungskreis nach Anspruch 11, wobei die Hilfs¬ schaltung eine BlümleinSchaltung ist, d ¬ d u r c h g e k en n z e i c h n e t , daß der An¬ schluß dieser Hilfsschaltung (HS 10, HS 12) an den An Schlußpunkt (A*) am Verzweigungspunkt der Parallel¬ kapazität (C^Q), der Induktivität L2Q) und der Kapa¬ zität (C2Q) der HilfsBlü leinschaltung und der An¬ schluß an das pulsformende Netzwerk (PFN 1, PFN 2) mit dem äußeren Ende der Induktivität (LpQ) an den Ver¬ zweigungspunkt (SL L.j0) erfolgt.
Description:
- 1 -

Anregungskreis für Laεerεysteme, insbesondere für TE-Hochenergielaser, mit Einstellung der Vorionisieru

Die Erfindung bezieht sich auf einen Anregungεkreis für Laserεysteme, insbesondere für TE-Hochenergielaεe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Anregungskreis ist z.B. in der älteren Anmeldung P 31 28206.7 vom 16.07.1981 vorgeschlagen worden und - allerdings ohne Darstellung von Vorioni¬ sierungs-Einrichtungen - durch die DE-OS 29 32781 bekannt. Geeignete Vorionisierungs-Einrichtungen sind z.B. durch die DE-OS 30 35702 mit Gleitentladungs- strecken und durch die DE-OS 3035730 mit Vorioni- sierungs-Stäben bekannt. Für den Betrieb von TE-Laser- oder TE-Hochenergielaser-Systemen sind effektiv arbei¬ tende Vorionisierungs-Einrichtungen nach den vorge- nannten deutschen Offenlegungsschriften von besonderer Bedeutung. Der EinsatzZeitpunkt der Vorionisierung ist nämlich auf jedes Lasβrεystem, z.B. KrF, XeCl, XeF oder CO t abzustimmen, und aus Kostengründen sollte die Vorionisierung mit möglichst geringem Aufwand bei geringem Energiebedarf betrieben werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen An¬ regungskreis für Lasersysteme mit der Ihm zugeordne¬ ten Vorionisierungs-Einrichtung so auszubilden, daß er den vorerwähnten gestellten Anforderungen auf beson- •■• ders effektive Veise Rechnung trägt, d.h., bei dem der Aufwand an Schaltungsmaßnahmen klein gehalten werden kann.

ΓÖ o:

Erfindungs emäß wird die gestellte Aufgabe bei einem Anregungskreis für Lasersysteme gemäß Gattungsbegriff durch die im Kennzeichen deε Anspruchε 1 angegebenen Merkmale in der Hauptsache gelöst. Die Erfindung ist sowohl für Gleitfunkenεtrecken als Vorionisierungs- Einrichtungen geeignet, als auch für Vorioniεierungε- Einrichtungen, die mit Zündelektroden arbeiten, welche mit einem geringen überεchlagabεtand, inεbeεondere achsparallel zu den langgestreckten Laser-Elektroden, -angeordnet, und zwar dabei insbesondere, als sogenannte Vorionisierungε-Stäbe je einer der einander gegenüber¬ liegenden Laser-Elektroden zugeordnet sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes des An- spruchs 1 sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 ange¬ geben. Dabei befassen sich die Gegenstände der An¬ sprüche 2, 3 t 11 und 12 speziell mit HilfsSchaltungen und ihren Anschlüsεen bei Gleitfunkenstrecken, während die Gegenstände der Ansprüche 4, 7, 8, 9 und 10 Vor- ionisierungs-Stäbe und ihre Hilfsεchaltungen betref¬ fen. Die Gegenstände der Ansprüche 5 und 6 beziehen sich auf beide Arten der Vorionisierung.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung, in der mehre- re Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, diese noch näher erläutert. Darin zeigt in ver¬ einfachten Schaltbildern:

Fig. 1 die Hil sschaltung einer Vorioniεierungs- Einrichtung mit einer schematisch angedeuteten

Gleitfuhkenstrecke und einem Blümlein-Schalt¬ kreis; Fig. 2 ein Schaltbild für den Laser-Anregungskreis mit bei A, A* und A' sowie bei B anschließ- barer HilfεSchaltung nach Fig. 1 und mit Puls¬ aufladung für das pulεformende Netzwerk, wel-

chem eine Blümlein-Schaltung zugrunde liegt; Fig. 3 eine vereinfachte Hilfsschaltung nach Fig. 1 ohne den dort dargestellten Kondensator C«. ; Fig. 4 das pulsformende Netzwerk für den Laser mit Pulεaufladung in einer Auεführung alε Charge-

Tranεfer-Schaltkreis, ebenfalls mit den Schal¬ tungspunkten A, A* und A' sowie B; Fig. 5 ein Anregungεkreis mit Blümlein-Schaltkreis des pulsformenden Netzwerkes und Pulsaufladung so- wie einer anderen Ausführung der Vorionisle¬ rungs-Einrichtung mit Vorionisierungεεtäben; Fig. 6 eine zu Fig. 5 gleichartige Vorionisierungs- Einrichtung, jedoch mit einem pulsformenden Netzwerk als Charge-Tranεfer-Schaltkreis; Fig. 7 eine erεte Auεführung für die grundsätzliche Vorionisierungs-Einrichtung nach Fig. 5 und Fig. 6, wobei die in den Figuren 5 und 6 ge- εtrichelt eingerahmten Schaltungsteile näher ausgestaltet sind und der Anschluß der Hilfs- Schaltung an den Schaltungεpunkten A f und B erfolgt; Fig. 8 eine zweite Ausführung für die Vorionisierungs- Einrichtung mit Vorionisierungsεtäben nach Fig. 5 und Fig..6, in.entsprechender.Darstellung zu Fig. 7, wobei der hochspannungεεeitige An- εchluß der Hilfsschaltung an die Schaltungspunk¬ te A oder A* über eine Vorimpedanz erfolgt; Fig.8a eine dritte Ausführung für die Vorionisierungs- Einrichtung mit Vorionisierungsstäben, die im Vergleich zu Fig. 7 und Fig. 8 stark verein¬ facht ist, wobei der Anschluß ebenfalls an den Schaltungspunkten A oder A* und B erfolgt; Fig. 9 eine vierte Ausführung für die Vorionisierungs- Einrichtung mit Vorionisierungsstäben, bei der die den beiden Laser-Elektroden zugeordneten

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Q>'

Hilfεεchaltungen alε Blümlein-Schaltkreis aus¬ geführt und hochspannungεεeitig an den Schal- tungεpunkten A oder A* über eine Vorimpedanz ebenso wie im Beispiel nach Fig. 8 angeschlos- 5 sen εind;

Fig.10 eine fünfte Ausführung für die Vorionisierungs- Einrichtung mit Vorionisierungεstäben, bei der der Anschluß der Hilfεschaltung an die Schal- tungεpuhkte A f und B deε Netzwerkes nach Fig.5 10 oder Fig. 6 erfolgt;

Fig.11 eine im Vergleich zu Fig. 10 weiter ausgestal- ' tete HilfsSchaltung mit Blümlein-Schaltkreisen, bei der ebenso wie im Beispiel nach Fig. 10 der Anschluß an den Schaltungspunkten A' und B des 15 Netzwerkes nach Fig. 5 oder Fig. 6 erfolgt;

Fig.12 eine an die Hochspannung des Hauptkreises ange¬ schlossene und dessen Hochspannungsschalter mitbenutzende HilfsSchaltung für eine Gleitfun¬ kenstrecke, wobei der Haupt- bzw. Anregungs- 20 kreis in Blümlein-Schaltung auεgeführt iεt;

Fig.13 den Gegenstand nach Fig. 12, wobei die Hilfs¬ schaltung für die Gleitfunken trecke durch Parallelschaltung einer Zusatzkapazität zu -------- - einer- zweiten Blümlein-Schaltung ergänzt ist}

25, Fig.14 den Gegenstand nach Fig. 12, wobei jedoch der Hauptkreis bzw. der Anregungskreis ein puls¬ formendes Netzwerk aufweist, welches eine Charge-Transfer-Schaltung bildet; Fig.15 den Gegenstand nach Fig. 14, bei dem die Hilfs- 30 Schaltung für die Vorionisierungs-Einrichtung durch Parallelschalten einer Zusatzkapazität zu einer Blümlein-Schaltung ergänzt iεt; und Fig.16 ein Diagramm, in welchem über der Zeitachse t die verεchiedenen Zündeinεatzbereiche der Vor- 35 ioniεierungε-Einrichtungen aufgetragen εind.

Für den Betrieb von TE-Lasera ist eine effektive Vor- ioniεierungεvorrichtung, wie sie z.B. in P 3035702.9 und P 3035730.3 beschrieben wurde, von besonderer Bedeutung. Der Eiπsatzzeitpunkt der Vorionisierung ist 5 auf jedes Lasersyεtem, z.B. KrF, XeCl, XeF oder C0 2 , abzustimmen, und aus Kostengründen sollte die Vorioni¬ sierung mit möglichst geringem Aufwand bei geringem Energiebedarf betrieben werden können.

10 Fig. 1 zeigt die prinzipielle elektrische Verschaltung einer Vorioniεierungε-Einrichtung VE, wie sie in P 3035702.9 beschrieben ist. C * , C 2 sind Kondensa¬ toren eines Blümlein-Schaltkreises, G ist die Gleit¬ funkenstrecke mit den beiden Polen g und S ein Schalt-

15 element, z.B. eine Funkenstrecke. Die Schaltung ist über die Induktivität Ly oder einen Widerstand Ry (gestrichelt als Alternative dargestellt) an die Hoch- εpannungsversorgung HV angeschloεsen. Um Kosten zu sparen, soll die Spannungsversorgung des Laserkopfes

20 mitbenutzt werden. R ist eine hochohmige Impedanz, insbesondere ein Widerstand, der parallel zur Gleit¬ funkenstrecke G geschaltet ist. Hochohmig bedeutet hochoh ig im Vergleich zum Widerstand der gezündeten Gleitfuhkenstrecke G.

25

In Fig. 2 ist das Schaltbild eines TE-Lasers darge¬ stellt, in dem als pulsformendes Netzwerk die Blümlein- Schaltung verwandt wird und eine Pulεaufladung der Kondensatoren durch die Hochspannung HV erfolgt, wie

30 sie bei Verwendung von Wasser als Dielektrikum erfor¬ derlichwird. Die Laserelektroden der Laεerkammer LK sind mit E L bezeichnet, die parallel zur Laser-Ent¬ ladungsstrecke geschaltete hochohmige Impedanz, ins¬ besondere ein Widerstand,mit R j , die Bandleiter-Kon-

35 densatoren mit Cp, C R ; der Hochspannungεschalter mit S, , die Erdpotentialschiene des pulεformenden Netz-

werkeε PFN 1 mit B εowie die -am Eingang des pulεfoπnen- den Netzwerkes PFN1 -an dieses angeschlosεenen Schalt- kreiεelemente der Pulεladekapazität, des Pulεschalters und der Längsinduktivität mit Cp, S p und Lp.

Zweckmäßigerweise läßt sich die Hochspannungsversorgung für die Vorionisierung an den Punkten A oder A* oder A 1 abgreifen, wobei A am hochspannungsseitlgen Eingang von PFN1 zwischen Sp und Lp liegt, A* am hochliegen- den Verzweigungspunkt zum Hochspannungsschalter S, und zum einen Bandleiterkondensator C„ sowie A 1 un¬ mittelbar an der Zuleitung der hochliegenden Laser- Elektrode E L .

Wird der Punkt A als Anzapfpunkt für die Vorionisie¬ rung gewählt, so erfolgt die Aufladung der Kondensa¬ toren C. , C in Fig. 1, während die Kondensatoren C„ und Crr (Fig. 2) aufgeladen werden. Der Aufladevorgang erfolgt dabei nach den allgemein bekannten Geεetzmäs- εigkeiten, so daß zu jedem Zeitpunkt t Q +t nach Schlies- sen des Schalters Sp (Zeitpunkt t Q ) ein Spannimgswert U den Kondensatoren C. , C zuzuordnen ist.

Zum Zeitpunkt +S" ist die maximale Ladespannung der Kondensatoren C„ und C κ erreicht, und durch Schließen des Schalters S, (Fig. 2) wird eine Spannung über den Elektroden E, der Laserkammer LK aufgebaut. Wird die Zündspannung des Schalters S erreicht, so bricht die Gleitfunkenstrecke G durch. Durch Variation der Zünd- Spannung des Schalters S läßt sich somit der Vorioni¬ sierungszeitpunkt, der vor dem Schließen des Schalters S L liegt, variieren. Dies gilt sinngemäß auch für den Anschluß von HS 1 an A* * , wobei gegenüber dem Anschluß an A eine kleine Verzögerung der Zündung von S ein- tritt.

Durch den Anschluß der Vorionisierungseinrichtung am Punkt A 1 (Fig. 2) erfolgt die Aufladung der Kondensa¬ toren C. , C 2 (Fig. 1) während die Spannung an die Laserelektroden angelegt wird. Die Gleitfunkenstrecke G (Fig. 1) bricht bei dieser Variante nach Zünden des Schalters S,. durch, wobei denέeitpunkt durch Einstel¬ len der Zündspannung des Schalters S vorgegeben werden kann. - Bei der SchaltungsVariante einer Hilfsschaltun HS 2 riach Fig. 3 ist im Vergleich zu Fig. 1 die Kapa- zität C.. weggelasεen; dabei entspricht C der Kapazität C p und R.. der Impedanz R . Die Steuerung des Einsatz¬ zeitpunktes der Vorionisierung erfolgt bei dieser Hil sschaltung HS 2 entsprechend zur HilfsSchaltung HS nach Fig. 1.

Wird als pulsformendes Netzwerk für den Laserkreis eine Charge-Transfer-Schaltung PFN 2, wie sie in Fig.4 dargestellt ist, verwandt, so lassen sich die beschrie benen Maßnahmen zur Vorionisierungssteuerung sinnge- maß anwenden. Gleiche Teile zu Fig. 2 tragen die glei¬ chen Bezugszeichen.

Auch für die Vorionisierungsanordnung, " die in

P 3035 730.3 beschrieben wurde,- erden im ** "folgenden * - Möglichkeiten angegeben, den EinsatzZeitpunkt frei zu wählen und die Vorionisierung bei geringem Energiever¬ brauch zu verstärken. Fig. 5 zeigt das pulsformende Netzwerk PFN 1 nach Fig. 2 und im übrigen den Schalt¬ kreis für die Vorionisierung entsprechend P 3035730. 3, wobei als PFN für den Laserkreis eine Blümlein- Schaltung eingesetzt und der Einfachheit halber nur je eine Hilfselektro e h der Vorionisierungs-Einrich¬ tung VE, H gezeichnet ist, die einer Laserelektrode E, zugeordnet ist.

Fig. 6 zeigt dieεelbe grundεätzliche Anordnung der Vor- ioniεierungε-Einrichtung VE, H mit einem Charge-Trans- ferkreis als pulsformendes Netzwerk PFN 2 des Laεers, wobei gleiche Teile wieder gleiche Bezugεzeichen tra- gen, vgl. auch Fig. 4.

Um die Maßnahmen zur Verbesserung der Vorionisierung zu erläutern, werden die Teile der Schaltungen in Fig. 5 und Fig. 6 betrachtet, die in dem gestrichelten Kasten gezeichnet sind. Die im folgenden beschriebenen Maßnahmen sind sowohl für den Blümlein- als auch für den Charge-Transfer-Kreis als pulsformendes Netzwerk PFN 1 bzw. PFN 2 für die Laseranregung anwendbar.

Fig. 7 zeigt anhand einer HilfsSchaltung HS 3, die aus zwei, für jede Elektrode E, gleichartigen Hilfsεchal- tungshälften besteht eine Möglichkeit, die es erlaubt, den Zündzeitpunkt der Vorionisierung herauszuschieben. In die Zuleitungen der Innenleiter der Zündelektroden bzw. Vorionisierungsεtäbe h werden jeweils kleine Fun¬ kenstrecken F, z.B. Überspannungsabieiter, eingefügt, die durch kleine Kapazitäten C überbrückt sein kön¬ nen. Vor Durchbrechen der Funkenstrecke F 1 bleibt — das Potential des Innenleiters aufgrund der kapaziti- ven Kopplungen der Innenleiter der Zündelektrode mit der benachbarten Elektrode E, (siehe Überschlagab¬ stand ü)nahezu auf dem Potential der benachbarten Elektrode, so daß sich eine Potentialdifferenz an beiden Elektroden der Funkenstrecke F ausbildet. Erst bei Durchbrechen der Funkenstrecke liegt die volle Po¬ tentialdifferenz zwischen Innenleiter der Zündelektro¬ de h und der benachbarten Elektrode E, .an. Durch Vari¬ ation der Durchbruchspannung der Funkenstrecke F läßt sich der Zeitpunkt der Vorionisierung verschieben. 5 Diese Hilfsεchaltung HS 3 wird direkt an den Schal¬ tungspunkt A' angeschlosεen, vgl. Fig. 5 und Fig. 6.

Fig. 8 beschreibt eine HilfsSchaltung HS 4, die es erlaubt, vor Schließen des Schalter S, des puls formenden Netzwerkes PFN 1 bzw. PFN 2 vorzuionisieren. Über eine Impedanz .Ry.. , die als Kondensator, Induktivi 5 tat oder ohmscher Widerstand ausgebildet ist, wird vom Punkt A* der Pulsaufladevorrichtung der Kondensator C' geladen. Sobald die Zündspannung der Funkenstrecke F überεchritten ist, liegt zwischen dem Innenleiter der Zündelektrode h und der. benachbarten Elektrode E, eine

10 hohe Potentialdifferenz, die die Vorionisierung be¬ wirkt. Hierbei liegt parallel zur Entladungsstrecke h - E, die hochohmige Impedanz R p , und zu dieser Pa¬ rallelschaltung ist die Reihenschaltung aus C' und F parallelgeschaltet, wobei die Zuleitung der Pulsspan-

15 nung über Ry«. -an der Verbindungsstelle zwischen C » und F erfolgt. Statt A* kann auch A als Anschlußpunkt gewählt werden, falls der Zündimpuls für VE noch eher kommen soll. Die beiden Hälften der Hilfsschaltung HS entsprechenden im übrigen der Schaltung HS 2. Eine Va-

20 riation der Schaltung nach Fig. 8 besteht darin, den Innenleiter der Zündelektrode h direkt mit den Punk¬ ten A* der ' A zu verbinden (Fig. 8a).

Fig. 9 zeigt eine Variante der HilfsSchaltung HS 4 nac •25 Fig. 8. Diese HilfsSchaltung HS 6 erlaubt eine höhere

Potentialdifferenz zwischen Innenleiter der Zündelektr .de h und benachbarter Elektrode Er zu erzielen, wobei auch bei der ^ Anordnung in Fig. 9 die Vorionisierung- vor Schließen des Schalters S L erfolgt. Die Hilfssch-al 30 tungshälften sind als Blümlein-Schaltkreise ausgeführt; die den Schaltungselementen R Q , C , C p und S nach Fig. 1 entsprechenden Schaltungselεmente sind mit R-,, C p , CJ und F bezeichnet.

C

Die in Fig. 10 dargestellte Hilfεεchaltung HS 7 erlaubt die Vorioniεierung auf einen Zeitpunkt nach Schließen des Schalterε S~ einzuεtellen. Nach Schließen des Schalters Sγ wird über eine Impedanz Ry, (Kapazität, Induktivität oder ohmscher Widerstand) die Kapazität C-1 geladen bis die Funkenstrecke F durchbricht. Da¬ raufhin liegt eine entsprechende Potentialdifferenz zwischen dem Innehleiter der Zündelektrode h und der benachbarten Elektrode E,. Ein Vergleich mit Fig. 8 zeigt, daß bei der Hilfsεchaltung HS 7 die Schaltungs¬ elemente R^, F., Ci und Ry * den Schaltungselementen ^ F, CI und Ry«. nach Fig. 8 (HS 4) entsprechen, wobei je¬ doch die die Vorschalt-Impedanz Ry-, enthaltenden Lei¬ tungen nicht an A oder A*, sondern an A'bzw B gelegt sind.

Eine im Vergleich zu HS 7 höhere Spannung zu erzielen erlaubt die in Fig. 11 dargestellte Hilfsschaltung HS 8.

In Fig. 11 liegt den Hilfsschaltungshälften der Vorio¬ nisierungs-Einrichtung VE, H wieder eine Blümlein- Schaltung zugrunde, wie sich durch einen Vergleich mit Fig. 9 ergibt. Dadurch läßt sich die Spannung, die zwi¬ schen der Zündelektrode H und der zugehörigen Laser- Elektrode E, jeweils aufbaut, praktisch verdoppeln. Die den Schaltungselementen R,, Ci , C , F und Ry 2 nach Fig. 9 entsprechenden Schaltungselemente sind in Fig. 11 mit Rc, C , Ci, F und Ry^ bezeichnet. Die Zweige mit Ry» sind statt Anschlusses -an A oder A* sinnge- maß zu Fig. 10 an A' oder B angeschlossen.

Bei den Ausführungsbeiεpielen mit Gleitfunkenstrecke G nach den Figuren 12 bis 15 εind jeweils die L, C-Werte L 2Q » C 2Q des Hilfskreises, welcher zur Ankopplung der Gleitfunkenstrecke G an den Hauptkreis dient, klein

bzw. sehr klein gegenüber den L, C-Werten im Haupt- entladungskreiε deε Lasers, d.h. gegenüber den C-Werte der Bandleiterkondensatoren C χ und Cp und gegenüber de L-Werten der Impedanz ^ und gegenüber sonstigen im Hauptentladungskreis . enthaltenen Induktivitäten, die sich insbesondere aus der Eigeninduktivität deε Laser¬ kopfes, der Zuleitungen und der Bandleiterkondensato¬ ren ergeben und die durch die Ersatzinduktivität L«.«-. symbolisiert sind. Aufgrund der kleineren LC-Werte der HilfsSchaltung HS 9 arbeitet die Vorionisierungs- Einrichtung nach Fig. 12 schneller als die Hauptent- ladüng. Dies trifft auch zu für das Ausführungsbei¬ spiel nach Fig. 13, bei der die HilfsSchaltung HS 10 eine Blümlein-Schaltung ist. Ry« j0 ist eine parallel zu Gleitfunkenstrecke G, g geschaltete Impedanz bzw. ein

Widerstand, der hochohmig im Vergleich zum Widerstands wert der gezündeten Gleitfunkenstrecke F, g ist. Die Hilfsschaltung HS 9 nach Fig. 12 ist ein in Reihe zur Gleitfunkenstrecke geschalteter Serienresonanzkreis, der an den Schaltungspunkt A* angeschlossen ist. In

Fig. 13 ist die HilfsSchaltung HS 9 zur HilfsSchaltung HS 10, einer Blümlein-Schaltung, durch die Parallel¬ kapazität C-, Q ergänzt, wobei die «Anschlußstelle der Hilfsεchaltung bezüglich' *-das innere * 'Ende e ~-l - "' * duktivität L 2Q ist und ihr äußeres Ende an die Ver¬ zweigung L«. Q - S, angeschlossen ist.

Weitere Variationen zeigen Fig. 14, bei der dem Haupt¬ entladungskreis eine Charge-Transfer-Schaltung zugrunde liegt. Die HilfsSchaltung nach Fig, 14, die derjenigen ' nach Fig. 12 entspricht, ist gemäß Fig. 15 zu einer Blümlein-Schaltung entsprechend der Fig. 13 ergänzt.

Man erkennt aus Fig. 12 bis 15 f daß das Schaltelement Sγ der pulεformenden Netzwerke PFN 1 (Blümlein-Schal¬ tung) bzw. PFN 2 (Charge-Transfer- reis) als Schalt-

element der Vorionisierungε-Hilfsschaltungen HS 9 biε HS 12 mitbenutzt ist. Die zum zeitgerechten Zünden der Gleitfunkenstrecken G erforderlichen Bemeεεungen der Schaltungseiemente I^π» C 20* C 10 ^" er Hilfs chaltungen HS 9 biε HS 12 sind in Relation zu den Schaltungsele- menten I p, C κ des Hauptkreises durch Ungleichungen angegeben. Diese HilfsSchaltungen εind inεbeεondere für CO p -Laεer geeignet, bei denen ein nicht so schnel¬ les Ansprechen der Vorionisierungs-Einrichtungen wie z.B. bei Excimer-Lasern erforderlich ist.

Fig. 16 zeigt noch ' ein Diagramm zur Illustration des möglichen Einsatzzeitpuhktes der Zündung der Vorioni- εierungε-Einrichtungen VE in Abhängigkeit vom Anschluß ihrer Hil sSchaltungen an die Schaltungspunkte A, A* oder A'. Alles Nähere geht aus den Erklärungen des Diagramms hervor. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Vorionisierungεstäbe h aufweisenden Vorioni¬ sierungs-Einrichtungen VE, H, HS 3 bis HS 8 nach dem Prinzip der Koronaentladung arbeiten und hierzu aus einem stabfδrmigen, elektrisch leitenden Elektroden¬ kern und einem isolierenden dielektrischen Mantel be¬ stehen.

12 Patentansprüche 16 Figuren