CN102118003B - 多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置 - Google Patents

Abstract

多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置属于气体激光器设计技术领域，该装置包括接线端子、同轴电缆、旋转定位盘、电缆固定盘、外套筒体、绝缘筒体、导电接触片、左放电电极座、进气气嘴、左球隙电极、排气气嘴、右球隙电极和右放电电极座；将高压纳秒发生器的脉冲信号接入右放电电极座上，由装置的左、右球隙电极的瞬时间放电，经左放电电极座和同轴电缆等的传输，使高压纳秒脉冲信号分多路输出给高功率脉冲气体激光器的多通道开关或多路脉冲气体激光器同步工作。本发明结构紧凑，同步放电稳定可靠，便于维修、调换与安装，能够保证气体激光器系统长时间稳定的运行工作。

Description

多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置

技术领域

本发明属于气体激光器设计技术领域，涉及一种多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置，适用于高功率高重频脉冲气体激光器和多路通道火花开关气体激光器。

背景技术

多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置是脉冲气体激光器的重要部件，对于多路通道火花开关气体激光器或是脉冲气体激光器，需要设计合适的高压纳秒脉冲发生分配器装置予以技术支持，特别是多路通道火花开关脉冲气体激光器对高压纳秒脉冲触发放电的要求更加苛刻，不但要使激光器的多个通道的球隙火花开关的放电电极在瞬时间内稳定的打开放电传输高压纳秒脉冲，同时还必须保证多个球隙火花开关的放电电极在瞬时间打开和关断放电脉冲的同步性。这是高功率气体激光器或脉冲气体激光器获得高功率激光输出和高光束质量输出的必要条件之一，也是高功率脉冲气体激光器多通道同步稳定工作较难解决的技术关键问题，更是设计高功率脉冲气体激光器所必须考虑的重要因素和内容。

因此，提供一种既能够使高功率脉冲气体激光器获得多路的高压纳秒脉冲信号输入，又能够保证多个通道球隙火花开关在瞬时间实现同步触发并稳定工作的多路输出高压纳秒脉冲发生分配器装置势在必行。

发明内容

本发明的目的是提供一种多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置，既能够使高功率脉冲气体激光器获得多路的高压纳秒脉冲信号输入，又能够保证多个通道球隙火花开关在瞬时间实现同步触发并稳定工作；同时，该装置具有工作稳定、使用寿命长、结构简单紧凑、制造成本低等优点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置，包括多个接线端子、多根同轴电缆、旋转定位盘、电缆固定盘、外套筒体、绝缘筒体、导电接触片、左放电电极座、进气气嘴、左球隙电极、排气气嘴、右球隙电极和右放电电极座；

上述多个接线端子对应连接在多根同轴电缆的顶端，多根同轴电缆固定在电缆固定盘上；旋转定位盘设有外螺纹，并通过外螺纹旋入外套筒体的顶端；绝缘筒体嵌套于外套筒体的内部；电缆固定盘的外径小于绝缘筒体的外径，电缆固定盘通过旋转定位盘被压紧并固定于绝缘筒体的顶端；导电接触片的一端安装在同轴电缆的底端，另一端与左放电电极座连接；

上述左球隙电极固定在左放电电极座的中心位置，右球隙电极固定在右放电电极座的中心位置；左放电电极座和右放电电极座分别通过外螺纹固定在绝缘筒体的内壁上，使得左球隙电极和右球隙电极均处于整个装置的中轴线上，并保持有3～5mm的距离；左球隙电极、左放电电极座、右球隙电极、右放电电极座之间的间隙与绝缘筒体的内壁共同构成密闭气体放电腔室；进气气嘴和排气气嘴对称设置在外套筒体上；右放电电极座的底端设有空腔，用于右放电电极座通过传输线连接外部高压纳秒脉冲源设备。

本发明多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置的工作原理是：将外部设备的高压纳秒脉冲源通过传输线连接到右放电电极座上，放电腔室内充以惰性气体并且使其进行循环，高压纳秒脉冲通过左、右球隙电极的瞬时间打开放电，将放电脉冲经导电接触片、同轴电缆和接线端子迅速传输到多通道开关、多个分立通道开关或多路脉冲气体激光器，使它们同步启动放电工作。

本发明的有益效果是：该装置可以使高压纳秒脉冲分多路输出给高功率脉冲气体激光器的多通道开关、多个分立通道开关或多路脉冲气体激光器同步工作；该装置结构紧凑，同步放电稳定可靠，便于维修、调换与安装，能够保证气体激光器系统长时间稳定的运行工作；适用于高功率多路通道火花开关气体激光器和脉冲气体激光器。

附图说明

图1为本发明多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置的剖视图。

图2为本发明多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置的左视图。

图中：1、接线端子，2、同轴电缆，3、旋转定位盘，4、电缆固定盘，5、外套筒体，6、绝缘筒体，7、导电接触片，8、左放电电极座，9、左密封胶片，10、进气气嘴，11、左球隙电极，12、右密封胶片，13、排气气嘴，14、右球隙电极，15、右放电电极座，16、密闭气体放电腔室，17、凹形槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置包括：多个接线端子1、同轴电缆2、旋转定位盘3、电缆固定盘4、外套筒体5、绝缘筒体6、导电接触片7、左放电电极座8、左密封胶片9、进气气嘴10、左球隙电极11、右密封胶片12、排气气嘴13、右球隙电极14和右放电电极座15。

本发明装置的整体为一长圆体结构，沿外套筒体5内孔中滑动装有绝缘筒体6，外套筒体5近中间部位的壁上对称加工直径为M8的通螺孔，分别将进气气嘴10和排气气嘴13安装在M8通螺孔上，外套筒体5、进气气嘴10和排气气嘴13均采用H62黄铜材料制作，绝缘筒体6采用聚四氟乙烯材料制作。

绝缘筒体6内孔的左、右内壁上加工有M76的内螺纹和6mm宽的凹槽，绝缘筒体6近中间部的壁上对称开有直径为5mm的通孔，作为工作气体的循环通道；将左密封胶片9、右密封胶片12分别装入绝缘筒体6内孔端壁的凹槽内，将加工有M76外螺纹的左放电电极座8和右放电电极座15分别装入绝缘筒体6的M76内螺纹上，并旋紧压实左密封胶片9和右密封胶片12，在左放电电极座8的直径为10mm的内孔中心位置上装有直径为10mm的左球隙电极11，在右放电电极座15的直径为10mm的内孔中心位置上装有直径为10mm的右球隙电极14，左球隙电极11和右球隙电极14均处于整个装置的中轴线上，并保持有3～5mm的距离。右放电电极座15的底端设有空腔，用于右放电电极座15通过传输线连接至外部高压纳秒脉冲源。左放电电极座8和右放电电极座15均采用H62黄铜材料制作，左密封胶片9和右密封胶片12均采用橡胶板制作，左球隙电极11和右球隙电极14均采用铈钨合金材料制作。

通过将左密封胶片9和右密封胶片12、左放电电极座8和右放电电极座15按顺序分别装入绝缘筒体6内壁上加工有M76的内螺纹上，并旋紧压实左密封胶片9和右密封胶片12后的结构形式，构成一个密闭气体放电腔室16，这个腔室的工作气体与大气相隔离，且具有非常高的气密性，并通过进气气嘴10和排气气嘴13的气管连接外部设备将工作气体及时进行循环更换，构成一个密闭循环的工作气体通道。进气气嘴10和排气气嘴13连接外部设备的气管采用PVC塑料管制作。

外套筒体5左端的内孔壁上加工有M90的内螺纹，在旋转定位盘3上加工有多个(本实施例为20个)直径为17mm按顺序排列的通孔，将每根同轴电缆2的一端部绝缘体的聚乙烯加工成M16外螺纹状，再将每根同轴电缆2的两个端部的芯线上分别钎焊上接线端子1和导电接触片7，将电缆固定盘4上加工多个(本实施例为20个)M16按顺序排列的内螺纹，并用螺钉将电缆固定盘4紧固在旋转定位盘3上，然后将多根同轴电缆2分别装在电缆固定盘4上，再将带有外螺纹的旋转定位盘3装入外套筒体5的M90内螺纹上，并使多个导电接触片7与左放电电极座8的端面紧密接触，将高压纳秒脉冲达到近无阻抗的传输给高功率脉冲气体激光器的多通道开关同步触发工作。同轴电缆2采用SYV-19的标准电缆材料制作，旋转定位盘3采用H62黄铜材料制作，接线端子1采用具有弹性的锡青铜片材料制作。

密闭气体放电腔室16因结构设计的非常紧凑，将绝缘筒体6内壁在密闭气体放电腔室16的部分加工成绝缘子形状的凹形槽17，其目的是加长漏电距离，防止高压放电时发生爬电现象造成短路。凹形槽17的宽度设计为3mm～6mm。

本发明多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置可导通几十至几百安培的大电流和几十千伏的高电压传输，放电时间的分散性优于0.5ns，为高功率脉冲气体激光器技术研究提供了理想的脉冲触发装置，且具有工作稳定、使用寿命长的特点。该装置可以使高压纳秒脉冲分多路输出给高功率脉冲气体激光器的多通道开关、多个分立通道开关或多路脉冲气体激光器同步工作。本发明的装置结构紧凑，同步放电稳定可靠，便于维修、调换与安装，能够保证气体激光器系统长时间稳定的运行工作，本发明的多路输出高压纳秒发生装置具有技术结构简单制造成本低、体积相对较小紧凑等优点。适用于高功率多路通道火花开关气体激光器和脉冲气体激光器。

Claims (3)

1.多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置，包括多个接线端子(1)、多根同轴电缆(2)、旋转定位盘(3)、电缆固定盘(4)、外套筒体(5)、绝缘筒体(6)、导电接触片(7)、左放电电极座(8)、进气气嘴(10)、左球隙电极(11)、排气气嘴(13)、右球隙电极(14)和右放电电极座(15)；

上述多个接线端子(1)对应连接在多根同轴电缆(2)的顶端，多根同轴电缆(2)固定在电缆固定盘(4)上；旋转定位盘(3)设有外螺纹，并通过外螺纹旋入外套筒体(5)的顶端；绝缘筒体(6)嵌套于外套筒体(5)的内部；电缆固定盘(4)的外径小于绝缘筒体(6)的外径，电缆固定盘(4)通过旋转定位盘(3)被压紧并固定于绝缘筒体(6)的顶端；导电接触片(7)的一端安装在同轴电缆(2)的底端，另一端与左放电电极座(8)连接；

上述左球隙电极(11)固定在左放电电极座(8)的中心位置，右球隙电极(14)固定在右放电电极座(15)的中心位置；左放电电极座(8)和右放电电极座(15)分别通过外螺纹固定在绝缘筒体(6)的内壁上，使得左球隙电极(11)和右球隙电极(14)均处于整个装置的中轴线(OO′)上，并保持有3～5mm的距离；左球隙电极(11)、左放电电极座(8)、右球隙电极(14)、右放电电极座(15)之间的间隙与绝缘筒体(6)的内壁共同构成密闭气体放电腔室(16)；进气气嘴(10)和排气气嘴(13)对称设置在外套筒体(5)上；右放电电极座(15)的底端设有空腔，用于右放电电极座(15)通过传输线连接外部高压纳秒脉冲源设备；

其特征在于：所述密闭气体放电腔室(16)位于绝缘筒体(6)的中部位置，绝缘筒体(6)在此中部位置的内壁上设置有绝缘子形状的凹形槽(17)。

2.如权利要求1所述的多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置，其特征在于，该装置还包括左密封胶片(9)和右密封胶片(12)，所述密闭气体放电腔室(16)的两侧分别通过左密封胶片(9)和右密封胶片(12)密封，左密封胶片(9)被左放电电极座(8)压紧在绝缘筒体(6)的凹槽内，右密封胶片(12)被右放电电极座(15)压紧在绝缘筒体(6)的凹槽内。

3.如权利要求1所述的多路输出的高压纳秒脉冲发生分配器装置，其特征在于，所述外套筒体(5)和绝缘筒体(6)的中部位置两侧对称地开有通孔，一侧通孔连接进气气嘴(10)，另一侧通孔连接排气气嘴(13)。

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