CN106163075A - 一种充气型放电毛细管的夹持装置 - Google Patents

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    • H05H7/02—Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy

Abstract

一种充气型放电毛细管的夹持装置，包括支撑底座，支撑架、铜电极，夹持管套，密封圈，挤压管套，密封管套，螺纹钢套，电线、橡皮垫、螺丝。本发明的特点在于结构简单紧凑，操作方便，夹持稳定性好，充气放电稳定，可多次使用且方便更换毛细管，而且密封性很好。本发明可用于基于充气型放电毛细管的激光等离子体相互作用领域，特别是激光尾波场加速电子。

Description

一种充气型放电毛细管的夹持装置
技术领域
本发明涉及一种充气型放电毛细管的夹持装置，充气型放电毛细管可以运用于激光等离子体相互作用领域，特别是激光尾波场加速电子。
背景技术
随着激光功率的进一步提升，激光尾波场加速电子的发展也越来越快，对电子的能量要求越来越高。对于加速梯度在100Gev/m，如果要加速到10Gev能量，则至少需要10cm的加速长度，要使得激光在如此长的距离内仍然保持很高的加速梯度，则激光需要很好的导引，而毛细管内的气体经过放电使得密度在径向上有一个两边高中间低的分布，使激光在毛细管内形成很好的导引。因此充气型放电毛细管成为激光尾波场加速高能电子的很好的选择。
目前充气型放电毛细管的充气部分均是直接在毛细管的侧面打孔而形成的[参见文献1：C.Ciocarlan,S.M.Wiggins,et al.The role of the gas/plasma plume andself-focusing in a gas-filled capillary discharge waveguide for high-powerlaser-plasma applications.Physics of Plasmas 20,093108(2013).]，但是这种侧面打孔的毛细管装置只适用于一些延展性好的材料，例如有机玻璃，而延展性好的材料用来放电，其使用寿命都比较短，且放电不是很稳定。如果使用硬度高的材料，例如石英玻璃，制作成毛细管，虽然使用寿命长，放电稳定，但是在这种高硬度的毛细管侧面打孔，在工程上做要花费很长时间才能完成，而且打出来的孔很难做到又细又直且内壁光滑。
发明内容
为了克服上述现有技术的难题，本发明提供了一种充气型放电毛细管的夹持装置，采用夹持管套作为气体的入口，然后采用铜电极作为放电的电极以及气体进入毛细管的过渡管道，同时通过挤压橡皮垫和密封圈来保证铜电极和夹持管套之间以及夹持管套和毛细管之间的密封性。通过放电使得气体在毛细管管道的径向上形成两边密度高而中心轴密度低的密度分布区域，当激光进入毛细管时在这种密度分布下会形成很好的导引有助于加速电子。
本发明解决上述技术问题所采用的技术解决方案是：
一种充气型放电毛细管的夹持装置，其特点在于：包括一个支撑底座、两个支撑架、夹持管套、T字形铜电极和密封管套，所述的两个支撑架对称地固定在所述的支撑底座的左右两端，所述的夹持管套固定在所述的支撑架上，所述的铜电极嵌在该夹持管套的外侧，该铜电极的中心设有倒T字形的输气管道，所述的夹持管套的内侧外端设有外螺纹，与所述的密封管套的内螺纹相配合，使得夹持管套与密封管套紧密连接，所述的夹持管套的上方设有进气管道，该夹持管套的内侧中部设有凹槽，供毛细管和套设在该毛细管端部的挤压管套放置，所述的输气管道的外端是激光的入口/出口，该输气管道的中部与所述的进气管道相通，该输气管道的内端与毛细管的管道相通。
所述的夹持管套与所述的铜电极之间还设有橡皮垫，通过旋紧夹持管套和铜电极之间的螺丝来挤压橡皮垫从而保证了铜电极和夹持管套之间的密封性。
所述的进气管道与外部充气装置相连，气体从进气管道经输气管道进入毛细管的管道。
所述的输气管道的水平部分的直径与毛细管的管道的直径相等。
所述的密封管套设有凹槽，该凹槽的底部与挤压管套的一端紧贴，挤压管套的另一端和夹持管套之间还设有密封圈，利用密封管套和夹持管套的螺纹将密封管套与夹持管套旋紧从而迫使挤压管套挤压密封圈来保证夹持管套与毛细管之间的密封性。
所述的夹持管套的凹槽外宽内窄，该凹槽内部的内径与所述的毛细管的外径相适配，该凹槽外部的内径与套设在该毛细管外的密封圈的外径以及挤压管套的外径相适配，挤压管套的长度要大于夹持管套的凹槽外部的深度。
所述的密封圈的内外直径与所述的挤压管套的内外直径相等，且内径均等于毛细管的外径。
为了能够多次使用夹持装置，可以将密封管套的内螺纹制作成螺纹钢套从而保证使用寿命。
利用螺丝将电线接到毛细管两端的铜电极上形成电压差从而达到放电的目的。
所述的充气型放电毛细管的夹持装置的装配方法，包括如下步骤：
①将支撑底座与支撑架固定，同时将夹持管套与支撑架固定；
②将铜电极与橡皮垫通过螺丝固定到夹持管套上；
③给毛细管的一端依次套上密封管套、挤压管套和密封圈，最后套夹持管套，将密封管套与夹持管套旋紧，至此完成了对毛细管一端的夹持；
④给毛细管的另一端依次套上密封管套、挤压管套和密封圈，最后套上夹持管套，将密封管套与夹持管套旋紧，至此完成了对毛细管另一端的夹持。
与现有的技术相比，本发明的技术效果如下：
1、避免了在硬度高的毛细管的侧面打孔，而是将充气装置放在了夹持装置的夹持管套上，夹持装置的材料可以选择延展性好的材料，例如有机玻璃，这样在工程上实现起来简单且效率高。
2、结构简单易操作，在工程上很容易实现，同时可以多次使用，更换毛细管方便快捷。
3、在铜电极和夹持管套之间通过旋紧螺丝挤压橡皮垫可以达到密封效果，在夹持管套和毛细管之间，通过旋紧夹持管套和密封管套迫使挤压管套挤压密封圈来保持密封性，密封效果很好。
4、密封管套的内螺纹制作成螺纹钢套可以保护夹持管套和密封管套的螺纹从而延长了整个加持装置的使用寿命。
5、高压电线通过螺丝可以很方便的连接到铜电极上，接触性良好。
6、夹持稳定性好，充气放电稳定，可多次使用且更换毛细管方便，而且密封性好。
附图说明
图1是本发明新型充气型放电毛细管的夹持装置示意图
图2是基于本发明的毛细管夹持装置而进行的100发放电稳定性的放电电流测试图
图中：1-支撑底座、2-支撑架、3-夹持管套、4-进气管道、5-铜电极、6-输气管道、7-橡皮垫、8-密封管套、9-密封圈、10-挤压管套、11-毛细管、12-管道、13-电线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
如图1，图1是基于本发明一种充气型放电毛细管的夹持装置的示意图。由图可见，本发明装置包括：包括一个支撑底座1、两个支撑架2、夹持管套3、T字形铜电极5、密封管套8和挤压管套9，两个支撑架2对称地固定在所述的支撑底座的左右两端，夹持管套3固定在支撑架2上，铜电极5嵌在该夹持管套3的外侧，该铜电极5的中心设有倒T字形的输气管道6，铜电极5和夹持管套3之间还设有橡皮垫7，通过旋紧铜电极5和夹持管套3之间的螺丝挤压橡皮垫7来保持铜电极5和夹持管套3之间的密封性，夹持管套3的内侧外端设有外螺纹，与密封管套8的内螺纹相配合，使得夹持管套3与密封管套8紧密连接，夹持管套3的上方设有进气管道4，该夹持管套3的内侧中部设有外宽内窄的凹槽，供毛细管11和套设在该毛细管11端部的密封圈9以及挤压管套10放置，密封管套8设有凹槽，该凹槽的底部与挤压管套10的一段紧贴，挤压管套10的另一端与密封圈9紧贴，通过旋紧密封管套8和夹持管套3之间的螺纹迫使挤压管套10挤压密封圈9从而保证毛细管11内的密封性，输气管道6的外端是激光的入口/出口，该输气管道6的中部与所述的进气管道4相通，该输气管道6的内端与毛细管11的管道12相通。
结合图1，充气型放电毛细管的夹持装置的安装过程如下：
①将支撑底座与支撑架固定，同时将夹持管套与支撑架固定；
②将铜电极与橡皮垫通过螺丝固定到夹持管套上；
③给毛细管的一端依次套上密封管套、挤压管套和密封圈，最后套夹持管套，将密封管套与夹持管套旋紧，至此完成了对毛细管一端的夹持；
④给毛细管的另一端依次套上密封管套、挤压管套和密封圈，最后套上夹持管套，将密封管套与夹持管套旋紧，至此完成了对毛细管另一端的夹持。
下面是通过本装置进行的充气型毛细管放电稳定性测试的实例：
测试条件：石英玻璃毛细管，尺寸：内径0.5mm，长度5cm，夹持装置的材料为有机玻璃，放电电压24KV，充气气压0.05bar的He，图2：横坐标为放电时间，单位ns，纵坐标为放电电流，单位A。如图2所示为利用积分束流变压器(ICT)和示波器测试得到的毛细管放电电流图，这是统计100发放电的结果，结果显示放电稳定性很好。

Claims (9)

1.一种充气型放电毛细管的夹持装置，其特征在于：包括一个支撑底座(1)、两个支撑架(2)、夹持管套(3)、T字形铜电极(5)和密封管套(8)，所述的两个支撑架(2)对称地固定在所述的支撑底座的左右两端，所述的夹持管套(3)固定在所述的支撑架(2)上，所述的铜电极(5)嵌在该夹持管套(3)的外侧，该铜电极(5)的中心设有倒T字形的输气管道(6)，所述的夹持管套(3)的内侧外端设有外螺纹，与所述的密封管套(8)的内螺纹相配合，使得夹持管套(3)与密封管套(8)紧密连接，所述的夹持管套(3)的上方设有进气管道(4)，该夹持管套(3)的内侧中部设有凹槽，供毛细管(11)和套设在该毛细管(11)端部的挤压管套(10)放置，所述的输气管道(6)的外端是激光的入口/出口，该输气管道(6)的中部与所述的进气管道(4)相通，该输气管道(6)的内端与毛细管(11)的管道(12)相通。
2.根据权利要求1所述的充气型放电毛细管的夹持装置，其特征在于：所述的夹持管套(3)与所述的铜电极(5)之间还设有橡皮垫(7)，通过旋紧夹持管套和铜电极之间的螺丝来挤压橡皮垫从而保证了铜电极和夹持管套之间的密封性。
3.根据权利要求1所述的充气型放电毛细管的夹持装置，其特征在于：所述的进气管道(4)与外部充气装置相连，气体从进气管道(4)经输气管道(6)进入毛细管(11)的管道(12)。
4.根据权利要求1所述的充气型放电毛细管的夹持装置，其特征在于：所述的输气管道(6)的水平部分的直径与毛细管(11)的管道(12)的直径相等。
5.根据权利要求1所述的充气型放电毛细管的夹持装置，其特征在于：密封管套(8)设有凹槽，该凹槽的底部与挤压管套(10)的一端紧贴，挤压管套(10)的另一端和夹持管套(3)之间还设有密封圈(9)，利用密封管套(8)和夹持管套(3)的螺纹将密封管套与夹持管套旋紧从而迫使挤压管套(10)挤压密封圈(9)来保证夹持管套与毛细管之间的密封性。
6.根据权利要求1所描述的充气型放电毛细管的夹持装置，其特征在于：所述的夹持管套(3)的凹槽外宽内窄，该凹槽内部的内径与所述的毛细管(11)的外径相适配，该凹槽外部的内径与套设在该毛细管(11)外的密封圈(9)的外径以及挤压管套(10)的外径相适配，挤压管套(10)的长度要大于夹持管套(3)的凹槽外部的深度。
7.根据权利要求1所描述的充气型放电毛细管的夹持装置，其特征在于：所述密封圈(9)的内外直径与所述的挤压管套(10)的内外直径相等，且内径均等于毛细管(11)的外径。
8.根据权利要求1-7任一所述的充气型放电毛细管的夹持装置，其特征在于：利用螺丝将电线(13)接到毛细管两端的铜电极(5)上形成电压差从而达到放电的目的。
9.权利要求1-7任一所述的充气型放电毛细管的夹持装置的装配方法，其特征在于，该装配方法包括如下步骤：
①将支撑底座与支撑架固定，同时将夹持管套与支撑架固定；
②将铜电极与橡皮垫通过螺丝固定到夹持管套上；
③给毛细管的一端依次套上密封管套、挤压管套和密封圈，最后套夹持管套，将密封管套与夹持管套旋紧，至此完成了对毛细管一端的夹持；
④给毛细管的另一端依次套上密封管套、挤压管套和密封圈，最后套上夹持管套，将密封管套与夹持管套旋紧，至此完成了对毛细管另一端的夹持。
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