Brevet FR2063125A1 — publié le 19710709

L'invention concerne un laser à gaz du type comportant une enceinte de décharge à cathode froide disposée coaxialement, dans lequel une cathode froide à grande surface, logée dans une ampoule à décharge, entoure une partie terminale d'un capillaire de laser 5 relativement mince, en communication avec la chambre de décharge et dont la seconde extrémité, munie d'un élargissement pour recevoir 1'anode, traverse de façon étanche l'ampoule à décharge vers l'extérieur. Dans les modèles connus de lasers à gaz à décharge à 10 cathode froide de ce genre, à disposition coaxiale, l'une des extrémités du capillaire de laser, qui se termine librement à l'intérieur de l'ampoule de décharge, est ouverte, cette ouverture étant destinée à permettre la pénétration, dans le capillaire, des électrons issus de la cathode froide, qui maintiennent la décharge 15 dans le gaz au cours de leur trajectoire vers l'anode. Dans le fond de l'ampoule de décharge, voisin de cette extrémité libre du capillaire de laser, il est formé une tubulure de raccordement, disposée coaxialement avec l'axe du capillaire et fermée par une plaque de verre ou de quartz inclinée sous l'angle de Brewster. 20 Pour fabriquer un tel dispositif, on doit tout d'abord introduire la cathode froide dans l'ampoule à décharge, puis faire passer vers l'extérieur sa conduite d'amenée de courant par une ouverture de la paroi du fond qui est ensuite obturée. Après quoi, le capillaire de laser est inséré dans l'ampoule à décharge par 25 le côté opposé et est scellé dans le fond éloigné de la cathode froide. Afin que la fenêtre de Brewster qui doit être pratiquée à l'extrémité côté anode du capillaire de laser soit effectivement parallèle à la fenêtre de Brewster qui ferme la tubulure de verre formée à l'extrémité côté cathode, les faces d'extrémité du capil-30 laire et de la tubulure de verre doivent être alors meulêes, ce qui produit un encrassement de l'ampoule de décharge et, par suite, de la cathode froide. Etant donné que, comme on le sait, un fonctionnement impeccable et précis d'une cathode froide n'est possible que si celle-ci est maintenue à l'état extrêmement propre, 35 l'ampoule de décharge avec la cathode froide doivent être nettoyées à la suite du meulage, ce qui entraine des difficultés extrêmement grandes du point de vue technique. Ces difficultés sont encore accentuées par le fait que le nettoyage ne peut être effectué qu'à travers le capillaire de laser ou la tubulure de verre 40 qui est elle aussi très étroite. 70 24960 2 20 63125 Il n'est pas possible d'éliminer cet inconvénient en faisant également passer vers l'extérieur de l'ampoule de décharge l'extrémité du capillaire de laser située du côté cathode , car cela entraînerait tout d'abord, lors du scellement sur le fond, 5 le risque d'un cintrage du capillaire et, en second lieu, par suite de la différence des dilatations thermiques (le capillaire est en service toujours beaucoup plus chaud que la paroi de l'ampoule de décharge), le capillaire ou l'ampoule de verre se briserait en service 10 L'invention a pour but de fournir un laser à gaz muni d'une cathode froide, qui ne présente pas les inconvénients d'un encrassement ultérieur de la cathode froide lors du montage du dispositif. Pour atteindre ce but, il est prévu selon l'invention, dans un laser à gaz du type ci-dessus défini, de placer, sur l'extré-15 mité du capillaire de laser qui se trouve à l'intérieur de l'ampoule à décharge, un organe de fermeture qui porte l'un des miroirs du résonateur laser. L'organe de fermeture est avantageusement exécuté sous la forme d'une plaque qui porte sur sa face interne un miroir plan, de préférence entièrement métallisé de 20 sorte que la surface de fond opposée n'ait pas besoin de présenter un fini de planéité uniforme, étant donné qu'aucun faisceau dirigé vers l'extérieur n'a à le traverser. Pour mettre en place l'organe de fermeture qui porte le miroir, une solution particulièrement simple consiste à rendre 25 plane par polissage l'extrémité côté cathode du capillaire et à presser contre celle-ci l'organe de fermeture qui porte le miroir au moyen d'un ressort vissé extérieurement sur le capillaire. L'invention sera ci-après explicitée plus en détail, et d'autres caractéristiques ressortiront, à propos de l'exemple 30 d'exécution décrit ci-dessous et représenté schématiquement au dessin annexé. Le dispositif représenté sur la figure est avantageusement composé de deux parties qui sont séparées l'une de l'autre par la ligne en traits mixtes 23. 35 Tout d'abord, dans un tube de verre 1, scellé pour former un fond 2, une cathode creuse 3, de forme cylindrique et présentant une grande surface, est insérée et peut être maintenue dans le tube de verre 1 par des pièces d'entretoises interposées entre la cathode creuse et le tube de verre ou - au cas où la résistance 40 mécanique le permet - par appui sur le conducteur d'amenée de 70 24960 3 20 63125 tension 4 pour la cathode creuse, qui est scellé dans le fond 2. Sur ce tube 1, ouvert à son extrémité gauche, est fixée par scellement une pièce qui contient le capillaire 5. A son extrémité libre 6, située à l'intérieur du tube de 5 verre 1 qui forme la chambre de décharge, le capillaire 5 est sectionné et meulé suivant un plan parfaitement perpendiculaire à son .axe et il est fermé par une plaque 8 qui porte un miroir plan 7. Cette plaque est avantageusement pressée contre l'extrémi-10 té rectifiée 6 du capillaire au moyen d'un ressort 9 qui est vissé extérieurement sur le capillaire et qui comporte un élément de serrage 10 en prise avec la face arrière de la plaque. Le ''contre-filetage" pour le ressort 9 peut être constitué par un fil de verre 11 incliné selon le pas du ressort et soudé sur la 15 surface extérieure du capillaire, ou par deux chevilles qui font saillie en deux points diamétralement opposés sur la surface du capillaire et décalés d'un pas du ressort l'une par rapport à l'autre, ou encore par des gorges creusées dans la paroi du capillaire, lorsque celle-ci a une épaisseur suffisante. 20 En avant de la section terminale 12 du capillaire de laser, de préférence élargi et fermé par la plaque 8 qui porte le miroir plan, il est prévu une ouverture latérale 13 par laquelle les électrons émis par la cathode froide 3 peuvent parvenir à l'intérieur du capillaire et parcourir celui-ci vers l'anode 14. 25 Le second miroir du résonateur laser peut être placé sur l'extrémité gauche 15 du capillaire de laser en saillie à l'extérieur de la chambre de décharge. Toutefois,d'après l'exemple d'exécution représenté sur la figure, l'extrémité 15 du capillaire est de préférence fermée par une plaque inclinée sous l'angle de 30 Brewster et on prévoit un second miroir extérieur 22, de préférence un miroir concave, qui permet un réglage ultérieur par rapport à la position du miroir plan 7. Entre l'appendice 17 qui contient l'anode 14 et le miroir plan 7, une pièce tubulaire 18 en verre, dont le diamètre correspond à celui du tube de verre 35 1, est soudée sur le capillaire 5 et, après la mise en place définitive du capillaire de laser avec la plaque G et la plaque de fermeture 16, cette pièce tubulaire est soudée sur le tube de verre 1 qui forme la chambre de décharge, au niveau de la zone de séparation indiquée sur la figure parle trait mixte 23. 40 Le dispositif selon l'invention offre cet avantage addi 70 24960 20 63125 tionnel qu'il est possible de fixer de façon simple un dispositif dégazeur 20 directement sur le fond 19 par l'intermédiaire d'une traversée 21, avant que les deux parties soient réunies par soudage au niveau du trait mixte 23. 5 Selon la présente invention, le tube de verre 1 qui con tient la cathode froide 3 est fabriqué d'une seule pièce qui peut être nettoyée facilement, pour être ensuite stockée dans un ex-siccateur. Après quoi, on fabrique la partie représentée à'gauche sur la figure, constituée essentiellement par le capillaire de 10 laser 5, on meule ses extrémités 6 et 15 au degré de planéité qui convient et on la ferme par la plaque 8 qui porte le miroir et par la fenêtre de Brewster, puis on la nettoie préalablement elle aussi pour la débarrasser des impuretés, par exemple de la poussière de meulage. Ce nettoyage ne soulève aucune difficulté, 15 car il ne s'agit pratiquement que d'éléments de verre. Lors de l'assemblage du dispositif selon la figure, avec le tube de verre 1 qui contient la cathode creuse 3, la cathode froide 3 n'a plus besoin d'être nettoyée. L'assemblage ne pose aucun problème, en ce sens qu'il n'importe aucunement que l'axe du capillaire 5 se 20 trouve dans une position exactement coaxiale ou parallèle à 1'axe de la cathode froide 3. Dans les dispositifs jusqu'ici connus, dans lesquels le capillaire est ouvert à son extrémité 6, il est prévu, dans le fond 2, une tubulure de verre obturée par une fenêtre de Brewster; 25 dans ces conditions, comme on l'a déjà mentionné, la souillure de la cathode froide, résultant du sectionnement de cette tubulure de verre et de l'autre extrémité 15 du capillaire, doit être éliminée par une opération ultérieure de nettoyage. Le nettoyage, de toute façon extrêmement difficile, de la surface interne émet-30 trice de la cathode froide, qui est extrêmement vulnérable, ne peut être effectué que par les ouvertures relativement étroites formées dans la tubulure et à l'extrémité 15 du capillaire, ce qui aboutit, dans bien des cas, à ce que la cathode froide conserve un encrassement nuisible. Grâce à la fermeture de l'ex-35 trémité interne libre du capillaire 5 par une plaque 8 qui porte l'un des miroirs du résonateur selon l'invention, ce problème est éliminé de manière simple. L'invention n'est pas limitée à l'exemple d'exécution représenté. Ainsi, il est possible d'appliquer directement le 40 second: miroir du résonateur à l'extrémité 15 du capillaire et de 70 24960 5 20 63125 donner une autre forme à l'anode 14 et à l'appendice 17. 70 24960 6 20 63125 REVENDICATIONS jL. Laser à gaz comportant une enceinte de décharge à cathode froide disposée coaxialement, dans lequel une cathode froide de grande surface, logée dans une ampoule à décharge, entoure la section terminale d'un capillaire de laser relativement mince, 5 en communication avec la chambre de décharge et dont la seconde extrémité, munie d'un élargissement pour recevoir l'anode, traverse de façon étanche l'ampoule à décharge vers l'extérieur, caractérisé par le fait que sur l'extrémité (6) du capillaire de laser (5), qui se trouve à l'intérieur de l'ampoule à décharge (1), 10 est placé un organe de fermeture (8) qui porte l'un des miroirs du résonateur laser. 2. Laser à gaz selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de fermeture (8), exécuté de préférence sous forme d'une plaque, porte un miroir plan (7) sur sa face interne. 15 3_. Laser à gaz selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le miroir plan (7) est entièrement métallisé. 4. Laser à gaz selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'extrémité côté cathode (6) du capillaire (5) est meulée à l'état plan et que l'organe de fermeture (8) qui porte 20 le miroir est pressé contre cette extrémité par un ressort (9) qui est vissé extérieurement sur le capillaire.