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DE10304882B4 - Elektrodenmaterial - Google Patents

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DE10304882B4
DE10304882B4 DE2003104882 DE10304882A DE10304882B4 DE 10304882 B4 DE10304882 B4 DE 10304882B4 DE 2003104882 DE2003104882 DE 2003104882 DE 10304882 A DE10304882 A DE 10304882A DE 10304882 B4 DE10304882 B4 DE 10304882B4
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DE
Germany
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alloy
laser
electrode
electrode material
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DE2003104882
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Claus Strowitzki
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TuiLaser AG
Original Assignee
TuiLaser AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
    • H01S3/0388—Compositions, materials or coatings

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  • Plasma & Fusion (AREA)
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Abstract

Verwendung einer Legierung bestehend aus einem Basismaterial aus Kupfer und/oder Aluminium und/oder Messing und/oder Nickel, wobei die Legierung als weiteren Bestandteil mindestens einen Anteil eines Alkalimetalls und/oder mindestens einen Anteil eines Erdalkalimetalls und mindestens einen Anteil Cer aufweist als Elektrodenmaterial für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Legierung als Elektrodenmaterial für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers.
  • Derartige Elektrodenmaterialien für Elektroden von Entladungseinheiten von Gaslasern sind zum Beispiel aus der DE 43 35 079 C1 bekannt. Die JP 01-143 277 A beschreibt Elektroden, die mehrere Prozent Alkali- oder Erdalkalimetalle enthalten. In der DE 36 42 749 A1 ist eine Elektrode eines Gaslasers beschrieben, die aus einer Legierung von Nickel und Cs besteht. Die DE 195 14 803 C2 offenbart eine Kupfer-Zirkonium-Cer-Lanthan-Legierung als Elektrodenmaterial für Wiederstandsschutz. Zudem können die Elektroden aus ein und demselben metallischen Werkstoff gefertigt sein oder auch aus unterschiedlichen Materialien. So beschreibt die DE 42 33 634 C2 Elektroden für die Entladungseinheit eines Excimerlasers zur Vorionisierung und/oder zur Hauptentladung, wobei die Anode und die Kathode aus metallischen Werkstoffen mit unterschiedlichem Normalpotential bestehen. Durch diese unterschiedliche Materialwahl sollen die Elektroden einen geringeren Materialabtrag bzw. geringere Materialveränderungen aufweisen und somit zur Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Excimerlasers beitragen. Insbesondere soll hierbei das Abbrandverhalten der Elektroden verbessert werden.
  • Aus der DE 39 20 634 A1 ist eine Elektrode für eine Entladungseinheit eines Gaslasers bekannt, wobei die Elektrode zumindest in ihrem der Entladung ausgesetzten Bereich als Bestandteil zumindest ein Metall der Platingruppe oder Gold aufweist. Auch dadurch soll der Elektrodenabbrand an der Elektrode vermindert werden, so dass nicht nur die Lebensdauer der Elektrode verlängert wird, sondern auch die Abstände zwischen den Elektroden länger aufrechterhalten werden sollen.
  • Nachteilig an dem bekannten Elektrodenmaterial und den daraus gefertigten Elektroden ist jedoch, dass diese noch immer einen sehr hohen Elektrodenabbrand aufweisen, der einerseits die Betriebsdauer der Elektroden verringert und andererseits die Zuverlässigkeit der entsprechenden Gaslaser deutlich reduziert. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass die sogenannte elektrische Austrittsarbeit der bisher verwendeten Elektrodenmaterialien > 4 eV beträgt.
    •
  • Es ist daher Aufgabe wird der vorliegenden Erfindung eine Verwendung einer Legierung als Elektrodenmaterial für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers bereitzustellen, welche gegenüber herkömmlichen Verwendungen von Elektrodenmaterialen einen geringeren Materialabtrag bzw. -verschleiß zeigt.
  • Gelöst diese Aufgabe durch eine Verwendung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.
    •
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Verwendung wird eine Legierung bestehend aus einem Basismaterial aus Kupfer und/oder Aluminium und/oder Messing und/oder Nickel, wobei die Legierung als weiteren Bestandteil mindestens einen Anteil eines Alkalimetalls und/oder mindestens einen Anteil eines Erdalkalimetalls und mindestens einen Anteil Cer als Elektrodenmaterial für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers bereitgestellt. Das Alkalimetall kann dabei Lithium und/oder Natrium und/oder Kalium und/oder Rubidium und/oder Cäsium sein. Das Erdalkalimetall kann Magnesium und/oder Calcium und/oder Strontium und/oder Barium sein. Bei einer erfindungsgemäßen Verwendung weist das Elektrodenmaterial ein optimiertes Abbrandverhalten auf, d. h. der Elektrodenabbrand ist sehr klein und gleichmäßig und nicht lebensdauerbegrenzend für den Gaslaser. Dabei beträgt die elektrische Austrittsarbeit des Elektrodenmaterials ≤ 4 eV.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung betragen der oder die Anteile des oder der weiteren Bestandteile der Legierung 5 bis 60 Gewichtsprozent bezogen auf die Legierung. Mit einer derartigen Zusammensetzung des Elektrodenmaterials ergeben sich die geringsten Elektrodenabbrände.
  • Bei den Gaslasern handelt es sich üblicherweise um einen Excimerlaser oder einen CO2-Laser oder einen Stickstoff-Laser.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Anode und die Kathode der Entladungseinheit des Gaslasers aus unterschiedlichen erfindungsgemäßen Elektrodenmaterialien. So ist es möglich, auf die unterschiedlichen Anforderungen, die an die Kathode und die Anode gestellt werden, einzugehen. Dabei sollte die Kathode möglichst gut Elektronen emittieren, die Anode sollte möglichst sputterfest sein.

Claims (7)

  1. Verwendung einer Legierung bestehend aus einem Basismaterial aus Kupfer und/oder Aluminium und/oder Messing und/oder Nickel, wobei die Legierung als weiteren Bestandteil mindestens einen Anteil eines Alkalimetalls und/oder mindestens einen Anteil eines Erdalkalimetalls und mindestens einen Anteil Cer aufweist als Elektrodenmaterial für Elektroden einer Entladungseinheit eines Gaslasers.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetall Lithium und/oder Natrium und/oder Kalium und/oder Rubidium und/oder Cäsium ist.
  3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdalkalimetall Magnesium und/oder Calcium und/oder Strontium und/oder Barium ist.
  4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Anteile des oder der weiteren Bestandteile der Legierung 5 bis 60 Gew.-% bezogen auf die Legierung betragen.
  5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die elektrische Austrittsarbeit des Elektrodenmaterials ≤ 4 eV beträgt.
  6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Anode und die Kathode der Entladungseinheit des Gaslasers aus unterschiedlichen Elektrodenmaterialien bestehen.
  7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Gaslaser ein Excimerlaser oder ein CO2-Laser oder ein Stickstoff-Laser ist.
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