СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ ПРОТОЧНОГО ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА

СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ ПРОТОЧНОГО ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА


RU (11) 2009587 (13) C1

(51) 5 H01S3/097 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4806939/25 
(22) Дата подачи заявки: 1990.01.10 
(45) Опубликовано: 1994.03.15 
(71) Заявитель(и): Казанский авиационный институт им.А.Н.Туполева 
(72) Автор(ы): Галеев И.Г.; Тимеркаев Б.А. 
(73) Патентообладатель(и): Казанский авиационный институт им.А.Н.Туполева 

(54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ ПРОТОЧНОГО ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА 

Использование: в квантовой электротехнике, в частности в процессах возбуждения рабочей среды проточного газового лазера. Сущность изобретения: способ включает подачу напряжения на электроды разрядного промежутка, конвективную прокачку рабочего газа через область разряда поперек направления электрического поля, вдувание через перфорированную диэлектрическую пластину в прикатодную область разряда дополнительного газа со скоростью. Нормальная к направлению потока рабочего газа составляющая V1, которая удовлетворяет условию: l/bV0<V<0,1 V0, где l - длина катодного слоя, b - размер перфорированной пластины в направлении потока рабочей среды, V0 - скорость потока рабочей среды. Дополнительный газ обладает меньшими значениями прикатодного потенциала, нормальной плотности электрического тока и большим значением теплопроводности по сравнению с соответствующими величинами рабочего газа. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в мощных проточных газовых лазерах с поперечным разрядом.

Известен способ возбуждения разряда, который заключается в том, что разряд возбуждают с направлением вектора напряженности электрического поля перпендикулярным направлению прокачки рабочего газа.

При данном способе возбуждения разряда наблюдается значительная неоднородность распределения характеристик как вдоль, так и поперек направления электрического поля. Напряженность электрического поля в прикатодной области значительно выше, чем в основной области разряда. За счет высокого катодного падения потенциала в прикатодной области происходит значительное энерговыделение. Ток разряда стремится сконцентрироваться в катодное пятно с нормальной плотностью тока. Вследствие повышенной напряженности поля у катода возможность развития неустойчивости в этой части разряда оказывается выше, чем в остальной части разряда.

Целью изобретения является повышение устойчивости газового разряда в поперечном потоке рабочего газа.

Известен способ возбуждения рабочей среды проточного газового лазера, включающий подачу постоянного электрического напряжения на электроды возбуждения и конвективную прокачку рабочей среды через область разряда в направлении, перпендикулярном направлению электрического поля разряда, и вдув дополнительного газа в прикатодную область разряда.

Недостатком известного способа являются недостаточная устойчивость разряда, а соответственно, энерговклад и выходная мощность лазерного излучения.

Целью изобретения является повышение энерговклада, устойчивости разряда и мощности излучения лазера.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе в прикатодную область разряда вдувают дополнительный газ с меньшими по сравнению с рабочей средой значениями прикатодного падения потенциала и нормальной плотности электрического тока и большим значением теплопроводности, при этом вдув дополнительного газа осуществляют через перфорированную диэлектрическую пластину, расположенную выше катода по потоку рабочей среды, с нормальной по отношению к направлению потока рабочей среды составляющей скорости дополнительного газа V1, удовлетворяющей следующему соотношению:

где l - длина катодного слоя;

b - размер перфорированной пластины в направлении потока рабочей среды;

Vo - скорость потока рабочей среды.

При организации газового разряда по данному способу в прикатодной области разряда оказывается газ, отличный от рабочего газа, обладающий меньшими значениями катодного падения потенциала и нормальной плотности электрического тока для фиксированного материала катода. При этом для фиксированного общего тока разряда площадь катодного пятна увеличивается, уменьшается неоднородность разряда вдоль тока.

Катодное падение потенциала и напряженность поля в приэлектродной области уменьшаются, что обусловливает увеличение времени развития неустойчивости в прикатодной области и соответственно увеличение устойчивости разряда.

Более высокая теплопроводность дополнительного тока обеспечивает эффективное охлаждение катода и рассасывание тепловых неоднородностей, являющихся причиной перегревно-ионизационной неустойчивости.

Выбор диапазона компоненты скорости V1 дополнительного газа в направлении, перпендикулярном потоку рабочего газа, значения которой лежат в диапазоне

обусловлен тем, что исключает перемешивание дополнительного и рабочего газа в основном объеме и обеспечивает требуемые заданные свойства рабочего газа.

При значениях V1 меньших нижнего предела, прикатодная область заполнена дополнительным газом не полностью, что приводит к увеличению катодного падения потенциала, что не позволит повысить устойчивость разряда по сравнению с прототипом.

При значениях V1 больше верхнего предела появляется возможность проникновения дополнительного газа в основной объем разряда и изменения заданных свойств рабочего газа.

На чертеже показано устройство, реализующее способ.

Анод 1 разрядной камеры выполнен сплошным, заделан заподлицо в диэлектрическую стенку 2. Катодный узел, расположенный между диэлектрическими пластинами 3, выполнен секционированным. Катоды 4 заделаны заподлицо в пористую диэлектрическую пластину 5 и через балластные сопротивления Р подключены к отрицательному полюсу источника питания.

Разрядная камера подключена к системам прокачки рабочего газа и вдува дополнительного газа (показаны стрелками). Здесь реализован случай вдува дополнительного газа, нормального к основному потоку рабочего газа.

Данный способ осуществляют следующим образом.

Через разрядную камеру подают основной поток рабочего газа, подают расход дополнительного газа через пористую диэлектрическую пластину в прикатодную область со скоростью, нормальная к направлению основного потока составляющая которой удовлетворяет условию

Причем дополнительный газ обладает меньшим значением прикатодного падения потенциала, нормальной плотности электрического тока и большим значением теплопроводности по сравнению с соответствующими величинами для рабочего газа.

Например, рабочим газом может служить азот, а дополнительным газом может служить гелий.

Затем подают напряжение на электроды от источника питания.

В результате вдува дополнительного газа в прикатодную область разряда, если в качестве дополнительного газа использован гелий, а в качестве рабочего газа - азот, и катод был выполнен из железа, у катода плотность электрического тока уменьшается более чем в 180 раз, плотность тепловыделения на единицу длины вдоль направления основного потока уменьшается более чем в 300 раз, теплопроводность газа увеличивается более чем в 5 раз, что уменьшает вероятность развития ионизационно-перегревной неустойчивости у катода и соответственно повышает устойчивость разряда в рабочем газе. (56) Райзер Ю. П. Основы современной физики газоразрядных процессов. М. : Наука, 1981, с. 544.

Патент США N 4152672, кл. 331-94.5, опублик. 1979. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ ПРОТОЧНОГО ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА, включающий подачу постоянного электрического напряжения на электроды возбуждения и конвективную прокачку рабочей среды через область разряда в направлении, перпендикулярном направлению электрического поля разряда, и вдув дополнительного газа в прикатодную область разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения энерговклада, устойчивости разряда и мощности излучения лазера, в прикатодную область разряда вдувают дополнительный газ с меньшими по сравнению с рабочей средой значениями прикатодного падения потенциала и нормальной плотности электрического тока и большим значением теплопроводности, при этом вдув дополнительного газа осуществляют через перфорированную диэлектрическую пластину, расположенную выше катода по потоку рабочей среды, с нормальной по отношению к направлению потока рабочей среды составляющей скорости дополнительного газа v1, удовлетворяющей следующему соотношению:

l/b v0 < v1 < 0,1v0,

где l - длина катодного слоя;

b - размер перфорированной пластины в направлении потока рабочей среды;

v0 - скорость потока рабочей среды.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к лазерным квантовым генераторам, а именно лазеры и лазерное оборудование:

- твердотельные полупроводниковые лазеры

- газовые лазеры

- химические лазеры

- практическое применение в промышленности, науке и в быту газовых, твердотельных и химических лазеров.


Лазеры. Лазерное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+газовый -лазер".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "лазер" будут найдены слова "лазеры", "лазерный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("лазер!").



Рейтинг@Mail.ru