CN104810708A - 一种高功率气体激光器用阳极进气喷嘴 - Google Patents

一种高功率气体激光器用阳极进气喷嘴 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，包括十字形放电管，其还包括阳极针座、阳极针和陶瓷多孔喷嘴，所述阳极针座固定于十字形放电管的气体入口处，所述陶瓷多孔喷嘴固定于该阳极针座上且朝向该十字形放电管的十字形空腔，所述阳极针固定于该阳极针座上且对应该陶瓷多孔喷嘴上设有的气体湍流孔。本发明更容易实现气体的湍流，很容易实现阳极针处的湍流效果，同时可提高气体流量，增加了放电管放电区域即直管部分的气体流速，有效的降低了气体温度，增加放电稳定性。由于多孔的进气产生多股的湍流气旋，能更好的充满放电管的各个截面，放电管的气体密度分布更加均匀，加上良好的湍流，增加放电稳定性，更容易实现高功率。

Description

一种高功率气体激光器用阳极进气喷嘴
技术领域
本发明涉及轴快流气体激光器，特别涉及一种高功率气体激光器用阳极进气喷嘴。
背景技术
阳极进气喷嘴是高功率气体激光器的重要部件，其安装在放电管1的阳极处，设有阳极针2及气体湍流孔3，工作时气体由高速循环风机驱动快速通过放电管1，在放电管1两端的电极产生施加高压电场，工作气体在腔内发生辉光放电，产生增益介质，在高功率气体激光器的多组放电管1与镜片共同组成的谐振腔内，一部分能量产生激光输出，另一部分产生热量释放。放电管1内工作气体的流量、增益物质的均匀性以及气体的湍流状况的均匀性决定了激光的光束、激光器的稳定性以及激光功率的大小。
如图1至图3所示，为目前常见的阳极结构。
图1所示为正面进气直管阳极机构，气体由阳极处入口进入放电管1，在直管段放电工作，后由出口排除，直管的进气小孔（即为气体湍流孔3）与阳极针2组成的气体入口5即为进气喷嘴。实际使用，中正面进气直管阳极机构的湍流效果、放电管1放电效果较好，但是由于阻力大，其气体流量较小，通常要提高气体流量必须增加入口直径，但是随着入口孔径的增加放电管1的放电效果会越来越差，到一定孔径时会破坏放电。
图2所示为对面进气直管阳极结构，与图1相似，气体由气体入口5进入阳极针座4，绕过放电管1后，在气体入口5的对面流入放电管1，在直管段放电工作，后由出口排除，直管段的进气小孔、阳极针座4的环流及阳极针2组成的即为进气喷嘴。实际使用中，对面进气直管阳极机构的湍流效果更好，放电管1放电效果较图1好，但是由于绕流后阻力更大，其气体流量更少小，相同条件下激光功率略低于图1。
图3为单孔阳极十字形放电管阳极结构，为了解决直管气流量小的问题，将放电管1改良成十字形，气体由阳极喷嘴进入放电管1，经由十字结构气体换向进入直管段放点工作，最后由出口排出，阳极喷嘴与十字管结构组成湍流发生器结构。在实际应用中单孔十字形放电管1的结构能够有效的提高气体流量，相对于图1，图2的结构气体流量可提升30%-40%，容易实现高功率，但是气体湍流状态不佳，对机器的漏气率、耗气量要求很高。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提供一种高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，能够在进一步增加气体流量的同时，让放电管放点区域的气体湍流保持均匀，增大阳极进气流量、提高气体湍流校果，增加放电管的放电稳定性以及提高激光功率。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：
一种高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，包括十字形放电管，其还包括阳极针座、阳极针和陶瓷多孔喷嘴，所述阳极针座固定于十字形放电管的气体入口处，所述陶瓷多孔喷嘴固定于该阳极针座上且朝向该十字形放电管的十字形空腔，所述阳极针固定于该阳极针座上且对应该陶瓷多孔喷嘴上设有的气体湍流孔。
所述陶瓷多孔喷嘴为圆筒状，该陶瓷多孔喷嘴的外径为18-24mm，该陶瓷多孔喷嘴的内径为18-20mm，该陶瓷多孔喷嘴的顶部厚度为0.8-2mm，所述气体湍流孔设置于该陶瓷多孔喷嘴的顶部。
所述气体湍流孔为圆形、椭圆形、方形或梯形。
所述气体湍流孔的直径为3-6mm。
所述气体湍流孔为3-8个。
其还包括一出气部分，该出气部分包括阴极座，所述阴极座固定于该十字形放电管的另一端，于该阴极固定座上设有阴极放电环。
所述阳极针座上设有中心孔，该阳极针固定于该中心孔中，该阳极针与该中心孔的中轴线相平行。
所述防碎环由硅胶、聚四氟乙烯或氟橡胶制成。
所述陶瓷多孔喷嘴通过胶粘固定于该阳极针座上。
所述阳极针通过焊接固定于该阳极针座上。
轴快流激光器工作时由高速循环泵提供放电管两端的压力差，气体由进气阳极组件入口进入后流经陶瓷多孔喷嘴，在多孔的喷嘴处形成强烈的多股湍流，流经放电管，最后由出口的阴极流出。将阳极针安装在湍流处有利于放电的均匀性，激励气体工作。
本发明的有益效果为：本发明更容易实现气体的湍流，很容易实现阳极针处的湍流效果，同时可提高气体流量，增加了放电管放电区域即直管部分的气体流速，有效的降低了气体温度，增加放电稳定性。
由于多孔的进气产生多股的湍流气旋，能更好的充满放电管的各个截面，放电管的气体密度分布更加均匀，加上良好的湍流，增加放电稳定性，更容易实现高功率。
放电管为玻璃制品件，通过玻璃焊机完成，技术成熟，陶瓷多孔喷嘴为陶瓷件通过冷加工的方式实现。
下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。
附图说明
图1为正面进气直管阳极结构；
图2为对面进气直管阳极结构；
图3为单孔阳极十字形放电管阳极结构；
图4是本发明高功率气体激光器用阳极进气喷嘴的结构示意图；
图5是图4中陶瓷多孔喷嘴的正视图；
图6是图4中陶瓷多孔喷嘴的俯视图。
具体实施方式
实施例：如图4至图6所示，本发明一种高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，包括十字形放电管1，其还包括阳极针座4、阳极针2和陶瓷多孔喷嘴7，所述阳极针座4固定于十字形放电管1的气体入口5处，所述陶瓷多孔喷嘴7固定于该阳极针座4上且朝向该十字形放电管1的十字形空腔8，所述阳极针2固定于该阳极针座4上且对应该陶瓷多孔喷嘴7上设有的气体湍流孔3。
所述陶瓷多孔喷嘴7为圆筒状，该陶瓷多孔喷嘴7的外径为18-24mm，该陶瓷多孔喷嘴7的内径为18-20mm，该陶瓷多孔喷嘴7的顶部厚度为0.8-2mm，所述气体湍流孔3设置于该陶瓷多孔喷嘴7的顶部。
所述气体湍流孔3为圆形、椭圆形、方形或梯形。
所述气体湍流孔3的直径为3-6mm。
所述气体湍流孔3为3-8个。
其还包括一出气部分，该出气部分包括阴极座9，所述阴极座9固定于该十字形放电管1的另一端，于该阴极固定座上设有阴极放电环。
所述阳极针座4上设有中心孔，该阳极针2固定于该中心孔中，该阳极针2与该中心孔的中轴线相平行。
所述防碎环由硅胶、聚四氟乙烯或氟橡胶制成。
所述陶瓷多孔喷嘴7通过胶粘固定于该阳极针座4上。
所述阳极针2通过焊接固定于该阳极针座4上。
轴快流激光器工作时由高速循环泵提供放电管两端的压力差，气体由进气阳极组件入口进入后流经陶瓷多孔喷嘴7，在多孔的喷嘴处形成强烈的多股湍流，流经放电管，最后由出口的阴极流出。将阳极针2安装在湍流处有利于放电的均匀性，激励气体工作。
本发明更容易实现气体的湍流，很容易实现阳极针2处的湍流效果，同时可提高气体流量，增加了放电管放电区域即直管部分的气体流速，有效的降低了气体温度，增加放电稳定性。
由于多孔的进气产生多股的湍流气旋，能更好的充满放电管的各个截面，放电管的气体密度分布更加均匀，加上良好的湍流，增加放电稳定性，更容易实现高功率。
放电管为玻璃制品件，通过玻璃焊机完成，技术成熟，陶瓷多孔喷嘴7为陶瓷件通过冷加工的方式实现。
如本发明实施例所述，与本发明相同或相似结构的其他高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，均在本发明保护范围内。

Claims (10)

1.一种高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，包括十字形放电管，其特征在于：其还包括阳极针座、阳极针和陶瓷多孔喷嘴，所述阳极针座固定于十字形放电管的气体入口处，所述陶瓷多孔喷嘴固定于该阳极针座上且朝向该十字形放电管的十字形空腔，所述阳极针固定于该阳极针座上且对应该陶瓷多孔喷嘴上设有的气体湍流孔。
2.根据权利要求1所述的高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，其特征在于，所述陶瓷多孔喷嘴为圆筒状，该陶瓷多孔喷嘴的外径为18-24mm，该陶瓷多孔喷嘴的内径为18-20mm，该陶瓷多孔喷嘴的顶部厚度为0.8-2mm，所述气体湍流孔设置于该陶瓷多孔喷嘴的顶部。
3.根据权利要求2所述的高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，其特征在于，所述气体湍流孔为圆形、椭圆形、方形或梯形。
4.根据权利要求3所述的高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，其特征在于，所述气体湍流孔的直径为3-6mm。
5.根据权利要求1至4任一所述的高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，其特征在于，所述气体湍流孔为3-8个。
6.根据权利要求1所述的高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，其特征在于，其还包括一出气部分，该出气部分包括阴极座，所述阴极座固定于该十字形放电管的另一端，于该阴极固定座上设有阴极放电环。
7.根据权利要求1所述的高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，其特征在于，所述阳极针座上设有中心孔，该阳极针固定于该中心孔中，该阳极针与该中心孔的中轴线相平行。
8.根据权利要求1所述的高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，其特征在于，所述防碎环由硅胶、聚四氟乙烯或氟橡胶制成。
9.根据权利要求1所述高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，其特征在于，所述陶瓷多孔喷嘴通过胶粘固定于该阳极针座上。
10.根据权利要求1所述高功率气体激光器用阳极进气喷嘴，其特征在于，所述阳极针通过焊接固定于该阳极针座上。
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