CN106711741B - 一种轴快流二氧化碳激光器的放电管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及放电管技术领域，具体涉及一种轴快流二氧化碳激光器的放电管。包括垂直进气部分、与垂直进气部分连通的水平直管部分和与水平直管部分连通的水平出气部分，垂直进气部分密封插装有阳极针，水平出气部分设有阴极针，水平直管部分的水平直管上密封插装有预电离电极针，预电离电极针端部与水平直管内壁相切，预电离电极针另一端通过一个预电离电阻与阳极针电连接。在水平进气管上设置预电离电极针，并采用预电离电阻将其与阳极针连接，使得阳极和阴极间的主放电通道建立前，在预电离电极和阴极间形成一个微弱放电通道，降低了放电管两端的击穿电压，避免对高压电源及激光器的电控部分产生干扰，提高了激光器的稳定性。

Description

一种轴快流二氧化碳激光器的放电管
技术领域
本发明涉及放电管技术领域，具体涉及一种轴快流二氧化碳激光器的放电管。
背景技术
放电管为轴快流二氧化碳激光器的重要部件，传统放电管放电区域的轴向尺寸远大于其径向尺寸，因此需要在进气部分设置特殊的结构以使其形成湍流从而提高其流场均匀性，进而提高其放电稳定性和增益的均匀性，结构较为复杂；又由于其采用直流放电结构，阴极直接和放电粒子接触，难以避免会有阴极溅射的产生，从而在阴极表面产生氧化物或其它杂质，会随气流进去谐振腔对谐振腔造成污染。
为解决这一技术问题，公开号为CN 101562306 A的中国专利公开了一种用于轴快流气体激光器的放电玻璃管，其通过在垂直进气部分设置内层鼓包管和外层鼓包管，解决了需要在进气部分设置特殊的结构以使其形成湍流的技术问题；又通过将阴极环设置放电管的外层，防止了阴极直接和放电粒子接触，避免了谐振腔的污染。但由于放电管进气口和出气口分别设置有阳极和阴极，若阳极和阴极之间加上高电压，就会在放电管中形成气体放电的通道。在放电起辉的瞬间，需要较高的电压，会对高压电源及激光器的电控部分产生干扰，甚至损坏，从而影响激光器的稳定性；同时，由于阴极环设置于放电管外层，其散热效率较低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种降低击穿电压，并防止谐振腔污染的轴快流二氧化碳激光器的放电管。
本发明的技术方案为，一种轴快流二氧化碳激光器的放电管，包括垂直进气部分、与垂直进气部分连通的水平直管部分和与水平直管部分连通的水平出气部分，所述垂直进气部分密封插装有阳极针，所述水平出气部分设有阴极针，所述水平直管部分的水平直管上开设有小孔，所述小孔内密封插装有预电离电极针，所述预电离电极针端部与水平直管内壁相切，所述预电离电极针另一端通过一个预电离电阻与所述阳极针电连接。
进一步的，所述垂直进气部分包括进气管和与水平直管同轴的鼓包套管，所述鼓包套管包括同轴连接的内层鼓包管和外层鼓包管，所述内层鼓包管和外层鼓包管之间设有供气流通过的环状空腔，所述内层鼓包管102端部与所述水平直管201连通，所述内层鼓包管上开设有与所述环状空腔连通的进气孔，所述进气管与所述外层鼓包管垂直连接，所述阳极针密封插装于所述外部鼓包管上，其底部针尖位于进气孔上方，所述进气管、环状空腔、进气孔及水平直管之间形成进气通道。
进一步的，所述进气孔与所述进气管中心轴重合，且彼此相对于所述内层鼓包管呈180°角分布。
进一步的，所述水平出气部分包括水平直管出气端和套设于水平直管出气端外的出气外管，所述出气外管一端与所述水平直管出气端外壁密封连接，另一端设有气流出口，所述水平直管出气端的端部位于所述出气外管内，所述水平直管出气端外壁套设有阴极环，所述出气外管管壁密封插装有阴极针，所述阴极针底部与所述阴极环外壁固定连接。
进一步的，所述阴极环外壁为经喷砂处理的磨砂面。
进一步的，所述阴极环端部与所述水平直管出气端的端部对齐。
进一步的，所述阴极环内壁与所述水平直管出气端外壁之间设有间隙。
进一步的，所述预电离电阻的阻值范围为10MΩ-15MΩ。
进一步的，所述鼓包套管端部与所述水平直管圆弧过渡连接。
本发明的有益效果：在水平进气管上设置预电离电极针，并采用预电离电阻将其与阳极针连接，使得阳极和阴极间的主放电通道建立前，在预电离电极和阴极间形成一个微弱放电通道，降低了放电管两端的击穿电压，避免对高压电源及激光器的电控部分产生干扰，提高了激光器的稳定性；同时在阴极环外壁进行喷砂处理，形成磨砂层，从而有效的提高了阴极环的散热能力。
附图说明
图1为本发明一种轴快流二氧化碳激光器的放电管的轴向剖视图；
图2为图1的A-A向剖视图；
图3为图2的B-B向剖视图；
图4为图1的C部放大图。
图中：1—垂直进气部分、101—进气管、102—内层鼓包管、103—外层鼓包管、104—进气孔、105—阳极针、106—环状空腔、2—水平直管部分、201—水平直管、3—水平出气部分、301—水平直管出气端、302—阴极环、303—出气外管、304—阴极针、4—预电离电极针、5—预电离电阻。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示，一种轴快流二氧化碳激光器的放电管包括同轴连接的垂直进气部分1、水平直管部分2和水平出气部分3。垂直进气部分1包括进气管1和与水平直管201同轴连接的鼓包套管。鼓包套管包括内层鼓包管102和外层鼓包管103。外层鼓包管103内径大于内层鼓包管102外径，使得在内层鼓包管102和外层鼓包管103之间形成一个可供气流通过的环状空腔106。内层鼓包管102一端轴向延伸，其延伸部用于密封安装光学镜片或与其它放电管串联。而另一端与水平直管201连通，在内层鼓包管102上开设有一个将内层鼓包管102内部与环状空腔106连通的进气孔104。如图4所示，在水平直管201上还密封焊接插装有一根预电离电极针4，预电离电极针4底部针尖与水平直管201内壁相切。预电离电极针4顶部通过一个预电离电阻5与阳极针105电连接，阳极针105-预电离电阻5-预电离电极针4之间形成一个放电通道。其中，预电离电阻5阻值为10MΩ-15MΩ之间。
如图2所示，进气管101与外层鼓包管103垂直连接，阳极针105密封插装焊接于外部鼓包管103上，阳极针105的底部针尖悬于进气孔104的正上方。进气管101与阳极针105的中轴线重合，且进气管101和阳极针105呈180°角分布于内层鼓包管102两侧。外层鼓包管103的两侧分别与左侧的延伸部和右侧的水平直管201通过圆弧过度连接。气流经进气管101进入环状空腔106，再从进气孔104进入内层鼓包管102内部，最后进去水平直管201内。其中，外层鼓包管103的水平宽度大于进气管101的开口宽度，内层鼓包管102上进气孔104的直径为水平直管201内径的50％-80％。
如图3所示，水平出气部分3包括水平直管出气端301和套设于水平直管出气端301外的出气外管303。出气外管303一端与水平直管出气端301外壁密封连接，另一端设有气流出口，水平直管出气端301的端部位于出气外管303内。水平直管出气端301外壁套设有阴极环302，出气外管303管壁密封焊接插装有阴极针304，阴极针304底部与阴极环302外壁焊接固定。阴极环302外壁经过喷砂处理，形成磨砂表层。其中阴极环302的内径稍大于水平直管出气端301的外径，使得两者之间形成间隙，且水平直管出气端301的尾部为喇叭口。气体最后经水平直管出气端301和出气外管303的尾部流出。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轴快流二氧化碳激光器的放电管，包括垂直进气部分(1)、与垂直进气部分(1)连通的水平直管部分(2)和与水平直管部分(2)连通的水平出气部分(3)，所述垂直进气部分(1)密封插装有阳极针(105)，所述水平出气部分(3)设有阴极针(304)，其特征在于：所述水平直管部分(2)的水平直管(201)上开设有小孔，所述小孔内密封插装有预电离电极针(4)，所述预电离电极针(4)另一端通过一个预电离电阻(5)与所述阳极针(105)电连接；所述垂直进气部分(1)包括进气管(101)和与水平直管(201)同轴的鼓包套管，所述鼓包套管包括同轴连接的内层鼓包管(102)和外层鼓包管(103)，所述内层鼓包管(102)和外层鼓包管(103)之间设有供气流通过的环状空腔(106)，所述内层鼓包管(102)端部与所述水平直管(201)连通，所述内层鼓包管(102)上开设有与所述环状空腔(106)连通的进气孔(104)，所述进气管(101)与所述外层鼓包管(103)垂直连接，所述阳极针(105)密封插装于所述外层鼓包管(103)上，其底部针尖位于进气孔(104)上方，所述进气管(101)、环状空腔(106)、进气孔(104)及水平直管(201)之间形成进气通道；
所述水平出气部分(3)包括水平直管出气端(301)和套设于水平直管出气端(301)外的出气外管(303)，所述出气外管(303)一端与所述水平直管出气端(301)外壁密封连接，另一端设有气流出口，所述水平直管出气端(301)的端部位于所述出气外管(303)内，所述水平直管出气端(301)外壁套设有阴极环(302)，所述出气外管(303)管壁密封插装有阴极针(304)，所述阴极针(304)底部与所述阴极环(302)外壁固定连接。
2.如权利要求1所述轴快流二氧化碳激光器的放电管，其特征在于：所述进气孔(104)与所述进气管(101)中心轴重合，且彼此相对于所述内层鼓包管(104)呈180°角分布，所述进气孔(104)的直径为水平直管(201)内径的50％-80％。
3.如权利要求1所述轴快流二氧化碳激光器的放电管，其特征在于：所述阴极环(302)外壁为经喷砂处理的磨砂面。
4.如权利要求1所述轴快流二氧化碳激光器的放电管，其特征在于：所述阴极环(302)端部与所述水平直管出气端(301)的端部对齐。
5.如权利要求1所述轴快流二氧化碳激光器的放电管，其特征在于：所述阴极环(302)内壁与所述水平直管出气端(301)外壁之间设有间隙。
6.如权利要求1所述轴快流二氧化碳激光器的放电管，其特征在于：所述预电离电阻(5)的阻值范围为10MΩ-15MΩ。
7.如权利要求1所述轴快流二氧化碳激光器的放电管，其特征在于：所述鼓包套管端部与所述水平直管(201)圆弧过渡连接。
8.如权利要求1所述轴快流二氧化碳激光器的放电管，其特征在于：所述预电离电极针(4)端部与水平直管(201)内壁相切。
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