FR2561458A2 - Gaseous flux laser generator. - Google Patents
Gaseous flux laser generator. Download PDFInfo
- Publication number
- FR2561458A2 FR2561458A2 FR7317950A FR7317950A FR2561458A2 FR 2561458 A2 FR2561458 A2 FR 2561458A2 FR 7317950 A FR7317950 A FR 7317950A FR 7317950 A FR7317950 A FR 7317950A FR 2561458 A2 FR2561458 A2 FR 2561458A2
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- gas
- enclosure
- chamber
- expansion chamber
- sep
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/095—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using chemical or thermal pumping
- H01S3/0951—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using chemical or thermal pumping by increasing the pressure in the laser gas medium
- H01S3/0953—Gas dynamic lasers, i.e. with expansion of the laser gas medium to supersonic flow speeds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0979—Gas dynamic lasers, i.e. with expansion of the laser gas medium to supersonic flow speeds
Abstract
Description
La présente addition concerne comme le brevet principal et la première addition un générateur laser à flux gazeux. Pour plus de commodité le mot (invention) sera appliqué ci-après à 17ensemble des caractéristiques décrites dans ces trois textes. The present addition concerns, as the main patent and the first addition, a gaseous laser generator. For convenience the word (invention) will be applied hereinafter to all of the features described in these three texts.
On connaît par exemple par une publication de MM Lavarini, Bettini, Crançon
Michon "Laser a excitation électrique et detente adiabatique" - Comptes rendus à l'Académie des Sciences de Paris t. 272 p 335-338, 1 Féier 1971). We know for example by a publication of MM Lavarini, Bettini, Crançon
Michon "Laser with electric excitation and adiabatic relaxation" - Proceedings at the Paris Academy of Sciences t. 272 pp. 335-338, February 1, 1971).
Des générateurs lasers dans lesquels on produit une décharge électrique dans un premier gaz (de l'azote) animé d'une tres grande vitesse et on melange ce premier gaz à un deuxième gaz (du gaz carbonique) dans une chambre d'expansion dans laquelle est disposée une cavité optique résonnante. La décharge électrique a pour effet de fournir à l'azote une énergie d'excitation qui est transférée au gaz carbonique par interaction moléculaire lors du mélange. Le déplacement rapide du melange dans la chambre d'expansion lui fait atteindre la cavité optique avant la désexcitation du gaz.carbonique, ce qui permet à ce vernier une émission de lumière stimulée au sein de la cavité optiqueS c'est-à-dire une émission laser. Laser generators in which an electric discharge is generated in a first gas (nitrogen) driven by a very high speed and this first gas is mixed with a second gas (carbon dioxide) in an expansion chamber in which a resonant optical cavity is arranged. The effect of the electrical discharge is to provide the nitrogen with excitation energy which is transferred to carbon dioxide by molecular interaction during mixing. The rapid movement of the mixture in the expansion chamber causes it to reach the optical cavity before the de-excitation of the gas.carbonic, which allows this vernier stimulated light emission within the optical cavityS that is to say a laser emission.
Les molécules d'azote possèdent trois rodes dtexcitation possibles : thermique, rotationnelle et vibrationnelle. Les temps de relaxation des deux premiers modes sont très inférieurs au temps de relaxation du dernier. Lorsque les molécules d'azote et les molécules de gaz carbonique se mélangent dans la chambre dXexpan- sion, c 'est l'énergie vibrationnelle- de l'azote qui subsiste seule et qui produit au sein du gaz carbonique, l'inversion de population, qui donne naissance à une impulsion laser de forte puissance. Nitrogen molecules have three possible excitation rodes: thermal, rotational and vibrational. The relaxation times of the first two modes are much lower than the relaxation time of the last. When the nitrogen molecules and the carbon dioxide molecules mix in the expansion chamber, it is the vibrational energy of the nitrogen which remains alone and which produces in the carbon dioxide the inversion of the population. , which gives rise to a laser pulse of high power.
De tels dispositifs présentent cependant un certain nombre d'inconvénients. Such devices, however, have a number of disadvantages.
En particulier, la structure ainsi que la disposition mutuelle des organes constituant de tels générateurs ne permet pas d'obtenir des décharges électriques puissantes et homogènes dans l'azote, d'où il résulte une limitation de la puissance ainsi que du rendement de l'émission laser. In particular, the structure as well as the mutual arrangement of the members constituting such generators does not allow to obtain powerful electric discharges and homogeneous in the nitrogen, which results in a limitation of the power as well as the efficiency of the laser emission.
La présente invention permet de remédier à de tels inconvénients et elle a pour objet un générateur laser a flw gazeux permettant de réaliser des décharges électriques particulièrement puissantes et homogènes, et d'obteuir de ce fait des émissions lasers de forte puissance, un tel générateur présentant par ailleurs une très grande simpli ci té de structure associé à un cout de réalisation modique. The present invention makes it possible to remedy such drawbacks and its object is a gaseous laser generator that makes it possible to carry out particularly powerful and homogeneous electric discharges, and thus obtains high power laser emissions, such a generator having moreover, a very great simplicity of structure associated with a modest cost of realization.
L'invention concerne donc un générateur laser à flux gazeux comportant - une enceinte allongée munie d'orifices de transfert à une premiere extrémité, - des moyens d'alimentation de ladite enceinte en au moins un jet d'un premier gaz susceptible d'être excité par une décharge électrique, ces moyens d'alimentation comportant une tuyère d'injection débouchant dans l'enceinte au voisinage de sa deuxième extrémité, - des électrodes disposées dans ladite enceinte et aptes à créer une décharge électrique dans ledit premier gaz, - une chambre d'expansion allongée dans laquelle débouche ladite enceinte à travers lesdits orifices de transfert, la section de ladite chambre d'expansion étant progressivement croissante à partir de sa première extrémité adjacente à ladite enceinte jusqu'à sa deuxième extrémité, - des moyens d'évacuation pour maintenir à basse pression ladite deuxième extrémité de la chambre d'expansion et faire circuler ledit premier gaz de ladite tuyère d'injection jusqu'à ladite deuxième extrémité de la chambre d'expansion à travers lesdite orifices de transfert, - des moyens d'alimentation de ladite chambre d'expansion en au moins un deuxième gaz, susceptible d'être excité par interaction moléculaire avec ledit premier gaz dans son état excité, ces moyens d'alimentation étant situés au voisinage de ladite enceinte de manière à créer un mélange desdits premier et deuxième gaz, - une cavité optique résonnante apte à créer une émission laser en présence dudit deuxième gaz dans son état excite, cette cavité étant disposes dans ladite chambre d'expansion de manière à être parcourue par ledit mélange de gaz, générateur caractérisé par le fait que les dimensions de ladite enceinte, le diamètre et la position de ladite tuyère d'injection et la vitesse d'injection dudit premier gaz ainsi que les dimansions desdits orifices de transfert sont choisis de sorte à créer un écoulement tourbillonnaire dudit premier gaz dans l'ensemble du volume de cette enceinte. The invention therefore relates to a gas-flow laser generator comprising: an elongated enclosure provided with transfer orifices at a first end; means for supplying said enclosure with at least one jet of a first gas capable of being excited by an electric discharge, these supply means comprising an injection nozzle opening into the chamber in the vicinity of its second end, electrodes disposed in said chamber and capable of creating an electric discharge in said first gas; elongated expansion chamber into which said enclosure opens through said transfer orifices, the section of said expansion chamber being progressively increasing from its first end adjacent said enclosure to its second end; evacuation to maintain at low pressure said second end of the expansion chamber and to circulate said first gas of said injection nozzle to said second end of the expansion chamber through said transfer ports; means for supplying said expansion chamber to at least a second gas, which can be excited by interaction with said first gas in its excited state, said supply means being situated in the vicinity of said enclosure so as to create a mixture of said first and second gases; a resonant optical cavity capable of creating a laser emission in the presence of said second gas; in its excited state, this cavity being disposed in said expansion chamber so as to be traversed by said gas mixture, generator characterized in that the dimensions of said enclosure, the diameter and the position of said injection nozzle and the injection speed of said first gas as well as the dimansions of said transfer ports are chosen so as to create a rotational flow. said first gas in the entire volume of this chamber.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit donnée à titre d'exemple purement illustratif mais nullement limitatif en référence aux dessins annéxés dans lesquels
- les figures I et 3 représentent schématiquement en coupe un premier et un deuxième mode de réalisation d'un générateur selon l'invention,
- la figure 2 représente en perspective un injecteur utilisé dans le générateur selon l'invention.Other features and advantages of the invention appear from the description which follows given by way of purely illustrative example but in no way limiting with reference to the drawings in which
FIGS. 1 and 3 show schematically in section a first and a second embodiment of a generator according to the invention,
- Figure 2 shows in perspective an injector used in the generator according to the invention.
- les figures 4 et 5 représentent schématiquement un troisième mode de réalisation du générateur selon l'invention en coupe par un plan horizontal et par un plan vertical, respectivement. Les éléments se correspondant sur diverses figures y sont désignés par les mêmes nombres de référence. - Figures 4 and 5 show schematically a third embodiment of the generator according to the invention in section through a horizontal plane and a vertical plane, respectively. The elements corresponding in various figures are designated by the same reference numbers.
Selon la figure 1, un générateur laser à flux gazeux comporte une enceinte cylindrique 1 de diamètre 0 1 dans laquelle débouche une tuyère d'injection 2 constituant une anode et connectée à un générateur de tension G par l'intermédiaire d'une résistance R. Cette tuyère 2 comporte un conduit axial 3 relié à une source d'azote sous pression SN représentée schématiquement. Saface avant comporte un orifice d'injection 4 , divergent vers l'intérieur de l'enceinte 1.A l'autre extrémité de l'enceinte I et à distance L de l'extrémité de la tuyère 2 sont disposés sensiblement à égale distance les uns des autres des inj-ecteurs de gaz carbonique 5 alimentés à partir d'une source de gaz carbonique SC et plus parti culièrement décrits en référence à la figure 2, de tels injecteurs étant connectée electriquement à l'autre pôle du générateur de tension G au moyen de conducteurs 13. According to FIG. 1, a gas-flow laser generator comprises a cylindrical chamber 1 of diameter 0 1 in which an injection nozzle 2 is formed constituting an anode and connected to a voltage generator G via a resistor R. This nozzle 2 comprises an axial duct 3 connected to a nitrogen source under pressure SN shown schematically. Saface front has an injection port 4, diverging towards the inside of the enclosure 1.A the other end of the chamber I and at a distance L from the end of the nozzle 2 are arranged substantially equidistantly one of the other injectors of carbon dioxide 5 fed from a source of carbon dioxide SC and more particularly described with reference to Figure 2, such injectors being electrically connected to the other pole of the voltage generator G by means of conductors 13.
L'enceinte I débouche dans une chambre d'expansion 6 munie de deux miroirs 7 et 8 constituant une cavité optique résonnante, le miroir 8 étant semi-transparent et assurant de la sorte l'émission laser dans le sens de la flèche F. The chamber I opens into an expansion chamber 6 provided with two mirrors 7 and 8 forming a resonant optical cavity, the mirror 8 being semi-transparent and thus ensuring the laser emission in the direction of the arrow F.
L'extrémité la plus large de la chambre d'expansion est maintenue à tres basse pression grâce à des moyens d'évacuation constituée par des canalisations la réunissant à une réserve de vide SV, représentée schématiquement et de dimensions suffisantes pour que la pression y reste pratiquement nulle pendant toute la durée de fonctionnement du générateur laser. The widest end of the expansion chamber is maintained at very low pressure by means of evacuation means constituted by pipes joining it to a vacuum reserve SV, shown schematically and of sufficient size for the pressure to remain there. virtually zero during the entire life of the laser generator.
La figure 2 permet de préciser la structure des injecteurs 5, comprenant chacun un corps métallique 9 profilé dans lequel on a pratiqué d'une part une canalisation 10 reliée par ses deux extrémités à une source de gaz carbonique vu02) et d'hélium et d'autre part une canalisation 11 dans laquelle circule un fluide de refroidissement, de l'eau (H20) en l'occurence. Ladite canalisation 10 alimente une pluralité de tubulures 12 de section constante pour l'injection de gaz carbonique. FIG. 2 makes it possible to specify the structure of the injectors 5, each comprising a profiled metal body 9 in which, on the one hand, a duct 10 connected at both its ends to a source of carbon dioxide (see 2 O) and of helium and on the other hand a pipe 11 in which circulates a cooling fluid, water (H20) in this case. Said pipe 10 feeds a plurality of pipes 12 of constant section for the injection of carbon dioxide.
Un tel générateur fonctionne de la façon suivante :
L'azote introduit sous pression dans le conduit axial 3 de la tuyère 2 est injecté à vitesse supersonique dans 11 enceinte 1 par l'intermédiaire de l'orifice d'injection 4. Par suite d'tm choix convenable des paramètres du générateur, tels que L, et 0 1 précédemment définis, il se produit un écoulementtourbillonnaire "principal" de l'azote dans l'enceinte l. Cet écoulement est représenté par les flèches en trait plein 14. I1 assure une répartition homogène de la décharge électrique déclenchee en alimentant l'anode 2 et les conducteurs 13 au moyen du générateur G.Such a generator works as follows:
The nitrogen introduced under pressure into the axial duct 3 of the nozzle 2 is injected at supersonic velocity into the chamber 1 via the injection orifice 4. As a result of a suitable choice of the parameters of the generator, such as As previously defined L 1 and 0 1, a "main" swirling flow of nitrogen occurs in the enclosure 1. This flow is represented by the arrows in full line 14. It ensures a homogeneous distribution of the electric discharge triggered by feeding the anode 2 and the conductors 13 by means of the generator G.
Une partie de l'azote entraînée par l'écoulement principal s'écoule alors entre les injecteurs 5 et la paroi de l'enceinte 1, en formant un écoulement secondaire représenté par des flèches en traits tiretés, et entraine le gaz carbonique et l'hélium injectés par les tubulures 12. Le gaz carbonique se trouve alors excité de la manière décrite dans ce qui précède et produit une émis ion laser dans le sens de la flèche F. Part of the nitrogen entrained by the main flow then flows between the injectors 5 and the wall of the chamber 1, forming a secondary flow represented by arrows in dashed lines, and causes the carbon dioxide and the The carbon dioxide is then excited as described above and produces a laser emitted in the direction of the arrow F.
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 3, analogue à la figure 1, le conduit 3 se subdivise en deux conduits 16 et 17 aboutissant respectivement à deux orifices injecteurs le et 19, divergents vers l'intérieur de l'enceinte 1. According to the embodiment shown in FIG. 3, similar to FIG. 1, the duct 3 is subdivided into two ducts 16 and 17 respectively terminating in two injector orifices 1 and 19, diverging towards the interior of the enclosure 1.
La structure et le fonctionnement du générateur sont équivalent dans l'ensemble à ce qui a éte indiqué ci-dessus à propos de la figure 1. Cependant, à l'aide d'un choix convenable des paramètres, précédemment définis, il se produit un double écoulement tourbillonnaire de l'azote dans l'enceinte 1, représenté par les flèches 20 et 21. Ceci assure une répartition particulièrement homogène de la décharge électrique déclenchée en alimentant l'anode 2 et les conducteurs 13 au moyen du générateur électrique (non représenté sur la figure 3). The structure and operation of the generator is generally equivalent to what has been indicated above with respect to FIG. 1. However, with the aid of a suitable choice of parameters, previously defined, there occurs a double vortex flow of nitrogen in the chamber 1, represented by the arrows 20 and 21. This ensures a particularly homogeneous distribution of the electric discharge triggered by feeding the anode 2 and the conductors 13 by means of the electric generator (not shown in Figure 3).
Bien entendu, on comprendra aisément qui est possible de mettre en oeuvre une tuyère 2 comportant plus de deux orifices injecteurs, de même que plusieurs tuyères 2 comportant un ou plusieurs orifices injecteurs. Of course, it will be readily understood that it is possible to implement a nozzle 2 having more than two injection ports, as well as several nozzles 2 having one or more nozzle orifices.
L'enceinte peut d'autre part avoir une forme autre que cylindrique, parallèlépipédique par exemple. La tuyère 2 peut alors être conformée de manière à injecter dans l'enceinte 1 non pas un jet d'azote à section circulaire, mais une nappe large et peu épaisse, parallèle à l'une des parois de l'enceinte 1. The enclosure can also have a shape other than cylindrical, parallelepiped for example. The nozzle 2 can then be shaped so as to inject into the chamber 1 not a jet of nitrogen with a circular section, but a wide and thin sheet, parallel to one of the walls of the chamber 1.
Une telle réalisation est représentee sur les figures 4 et 5. Such an embodiment is shown in FIGS. 4 and 5.
La tuyère 2 présente un orifice d'injection 40 en forme de fente, étroit dans le sens vertical, et d'une largeur voisine de celle de l'enceinte 1 dans le sens horizontal. L'écoulement principal de l'azote se fait alors en nappes horizontales : une nappe médiane représentée par des flèches 41 est dirigée de la tuyère 2 vers les injections 5 et deux nappes, l'une supérieure l'autre inférieure, représentées par des flèches 42 et 43 respectivement, sont dirigées des injecteurs 5 vers la tuyère 2. The nozzle 2 has an injection orifice 40 in the form of a slot, narrow in the vertical direction, and a width close to that of the chamber 1 in the horizontal direction. The main flow of nitrogen is then in horizontal layers: a median ply represented by arrows 41 is directed from the nozzle 2 to the injections 5 and two plies, one upper and the other lower, represented by arrows 42 and 43 respectively, are directed from the injectors 5 to the nozzle 2.
flans les modes de réalisation qui viennent d'être décrits la décharge électrique est longitudinale, c'est-à-dire qu'elle est parallèle à la direction de l'écoulement moyen de l'azote dans l'enceinte 1. La présente invention peut cependant tout aussi bien être mise en oeuvre si la décharge est transversale, c'està-dire perpendiculaire à cette même direction, Il convient seulement que la plus grande partie du volume de l'enceinte 1 soit traversée par la décharge électrique. In the embodiments which have just been described, the electric discharge is longitudinal, that is to say that it is parallel to the direction of the mean flow of nitrogen in the enclosure 1. The present invention However, it can also be implemented if the discharge is transverse, that is to say perpendicular to this same direction. It is only necessary for the greater part of the volume of the enclosure 1 to be traversed by the electric discharge.
On va maintenant indiquer de manière plus précise, comment doivent être choisis les divers paramètres du générateur selon l'invention pour obtenir un bon fonction nement
Un but important est d'obtenir un bon rendement énergétique c'est-à-dire un rapport aussi elevé que possible entre l'énergie lumineuse produite, et l'énergie électrique consommée par la décharge dans l'enceinte 1. Pour cela il convient que la décharge soit du type luminescent. On sait qu'une telle décharge est entretenue par des électrons qui proviennent essentiellement de l'émission électronique secondaire de la cathode froide bombardée par des ions ou d'autres particules, ou encore d'une émission de la cathode froide par effet de champ.On sait aussi qu'elle se distingue aisément d'un arc électrique dans lequel apparait une forte élévation de température, une forte ionisation du gaz, et une émission thermo-électronique importante à la cathode.We will now indicate more precisely how the various parameters of the generator according to the invention should be chosen in order to obtain a good function.
An important goal is to obtain a good energy efficiency that is to say a ratio as high as possible between the light energy produced, and the electrical energy consumed by the discharge in the chamber 1. For this it is appropriate that the discharge is of the luminescent type. It is known that such a discharge is maintained by electrons which originate essentially from the secondary electron emission of the cold cathode bombarded by ions or other particles, or else from a cold field emission of the cathode. It is also known that it is easily distinguished from an electric arc in which appears a high temperature rise, a high ionization of the gas, and a significant thermo-electronic emission to the cathode.
Dans une décharge luminescente la vitesse des électrons, au sein de la colonne positive, est telle que leur énergie cinétique est transférée avec un fort rendement, superieur a 80%, aux molécules d'azote rencontrée, avec excitation de leur mode vibrationnel. In a glow discharge the velocity of the electrons, within the positive column, is such that their kinetic energy is transferred with a high yield, greater than 80%, to the nitrogen molecules encountered, with excitation of their vibrational mode.
Dans un arc electrique, la haute rempérature atteinte rend le rendement de transfert faible au sein de l'enceinte 1 De plus le rendement énergétique des processus qui se déroulent dans la chambre d'expansion 6 est lui aussi diminué. In an electric arc, the high temperature reached makes the transfer efficiency low within the enclosure 1 Moreover, the energy efficiency of the processes that take place in the expansion chamber 6 is also reduced.
Lorsque l'on cherche à augementer la puissance des générateurs lasers connus en augmentant le volume de l'enceinte I, la pression de l'azote, et la densité de courant électrique dans tette enceinte, ia décharge luminescente homogène devient instable et se transforme en une multiplicité d'arcs électriques en forme de filaments. Le rendement de ces générateurs diminue alors fortement. Grâce à l'ecoule- ment tourbillonnaire selon l'invention la décharge reste du type luminescent et homogène, tout en permettant des puissance élevées. When one seeks to increase the power of the known laser generators by increasing the volume of the enclosure I, the pressure of the nitrogen, and the density of electric current in that enclosure, the homogeneous glow discharge becomes unstable and is transformed into a multiplicity of electric arches in the form of filaments. The output of these generators then decreases sharply. Thanks to the vortex flow according to the invention the discharge remains of the luminescent and homogeneous type, while allowing high power.
Pour cela, dans le cas des figures 1 et 2, s'est-à-dlre d'une enceinte cylindrique et d'une décharge électrique longitudinale, il faut tout d'abord choisir le rapport de la longueur L de l'enceinte à son diamètre 0 1 entre cinq et sept environ
5 < L/0l < 7.For this, in the case of Figures 1 and 2, that is to say a cylindrical chamber and a longitudinal electric discharge, we must first choose the ratio of the length L of the enclosure to its diameter 0 1 between five and seven approximately
<L / 0l <7.
I1 est bon que la quantité de mouvement Om injectée par seconde par la tuyère 2, c'est-à-dire ie produit du débit massique par la vitesse d'injection, soit comprise entre un et trente, si J'on prend comme unité le mètre, la seconde et le kilogramme
1 Kg.m/s2 < Qe < 30 Kg.m/s2
Le coefficient de permabilité de sortie E5 c'est-à-dire le rapport de la surface de sortie laissée libre entre les injecteurs 5, à la surface de la section de l'enceinte, est avantageusement compris entre 5% et 50%.It is good that the amount of movement Om injected per second by the nozzle 2, that is to say the product of the mass flow rate by the injection speed, be between one and thirty, if I take as a unit the meter, the second and the kilogram
1 Kg.m / s2 <Qe <30 Kg.m / s2
The output permeability coefficient E5, that is to say the ratio of the exit surface left free between the injectors 5, at the surface of the section of the enclosure, is advantageously between 5% and 50%.
5% < K < 50%
I1 est à noter à ce sujet que la pression dans l'enceinte I est voisine ou supérieure au double de la pression dans la chambre d'expansion 6, de telle sorte que l'écoulement de l'azote entre les injecteurs 5 atteint la vitesse du son.5% <K <50%
It should be noted in this regard that the pressure in the chamber I is close to or greater than twice the pressure in the expansion chamber 6, so that the flow of nitrogen between the injectors reaches the speed sound.
Quant à la pression D de l'azote dans l'enceinte 1 la présente invention est surtout intéressante si elle est supérieure à 0,1 bar. Elle peut atteindre plusieurs bars sans apparition d'arc électrique. As for the pressure D of the nitrogen in the chamber 1 the present invention is especially interesting if it is greater than 0.1 bar. It can reach several bars without arcing.
La vitesse d'injection V de l'azote par la tuyère 2 est supérieure à 100 V lOOmis
La densité de courant j dans l'enceinte, c1est-à-dire le rapport de l'intensité à la surface de la section de l'enceinte doit être augmentee si lton veut augmenter la puissance du générateur. Des densités de courant élevées ont été obtenues avant la présente invention dans des enceintes de faible section. Il s'établissait alors une décharge électrique homogène. Mais si l'on souhaitait augmenter la puissance du générateur en augmentant la section de l'enceinte, des arcs électriques en forme de filaments apparaissaient. La présente invention permet lorsque la densité de courant est forte, d'augmenter la section de l'enceinte 1.On a avantageusement
10 mA/cm2 < j < 200 mA/cm2
L'énergie électrique Wm injectée par unité de masse de l'azote peut être exprimée en joules par grammes
500 J/g < Wm < 5000 J/g
Il peut y avoir intérêt à calculer le rapport E/N entre le champ électronique
E dans l'enceinte 1 et le nombre N de molécules d'azote par centimètre cube, car ce rapport est lié à la vitesse moyenne d'un electrcn heurtant une molécule d'azote.The injection speed V of the nitrogen by the nozzle 2 is greater than 100 V 100mis
The current density j in the enclosure, ie the ratio of the intensity to the surface of the enclosure section must be increased if it is to increase the power of the generator. High current densities were obtained prior to the present invention in small section enclosures. It was then established a homogeneous electric discharge. But if one wished to increase the power of the generator by increasing the section of the enclosure, electric arches in the form of filaments appeared. The present invention makes it possible, when the current density is high, to increase the section of the enclosure 1.On advantageously
10 mA / cm 2 <j <200 mA / cm 2
The electrical energy Wm injected per unit mass of nitrogen can be expressed in joules per gram
500 J / g <Wm <5000 J / g
It may be advantageous to calculate the ratio E / N between the electronic field
E in chamber 1 and the number N of nitrogen molecules per cubic centimeter, because this ratio is related to the average speed of an electrcn striking a molecule of nitrogen.
On a alors de préférence
10-17V/cm2 < E/N < 10-14V/cm2
On va donner ci-après les valeurs des paramètres précédemment définis dans deux exemples de mise en oeuvre de l'invention, correspondant au mode de réalisation de la figure 1.
We then preferably
10-17V / cm2 <E / N <10-14V / cm2
The values of the parameters previously defined in two examples of implementation of the invention, corresponding to the embodiment of FIG. 1, will be given below.
<tb><Tb>
PARAMETRE <SEP> UNITE <SEP> i <SEP> er <SEP> EXEMPLE <SEP> 2ème <SEP> EXEMPLE
<tb> <SEP> L <SEP> nnn <SEP> 300 <SEP> 300
<tb> <SEP> 0 <SEP> l <SEP> fln <SEP> 50 <SEP> ~~ <SEP> 50
<tb> <SEP> Q <SEP> m <SEP> Kgm/s2 <SEP> ,5 <SEP> 17,5 <SEP>
<tb> <SEP> K <SEP> z <SEP> lo <SEP> 15
<tb> <SEP> P <SEP> millibar <SEP> 200 <SEP> 500
<tb> <SEP> V <SEP> mls <SEP> 320 <SEP> 580
<tb> <SEP> j <SEP> mA/cm <SEP> 20 <SEP> 60
<tb> <SEP> Wm <SEP> J/g <SEP> 690 <SEP> 1 <SEP> 600
<tb> PARAMETER <SEP> UNIT <SEP> i <SEP> er <SEP> EXAMPLE <SEP> 2nd <SEP> EXAMPLE
<tb><SEP> L <SEP> nnn <SEP> 300 <SEP> 300
<tb><SEP> 0 <SEP> l <SEP> fln <SEP> 50 <SEP> ~~ <SEP> 50
<tb><SEP> Q <SEP><SEP> Kgm / s2 <SEP>, <SEP> 17.5 <SEP>
<tb><SEP> K <SEP> z <SEP> lo <SEP> 15
<tb><SEP> P <SEP> millibar <SEP> 200 <SEP> 500
<tb><SEP> V <SEP> mls <SEP> 320 <SEQ> 580
<tb><SEP> j <SEP> mA / cm <SEP> 20 <SEP> 60
<tb><SEP> Wm <SEP> J / g <SEP> 690 <SEP> 1 <SEP> 600
<Tb>
Claims (2)
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7317950A FR2561458B2 (en) | 1972-04-20 | 1973-05-17 | GAS FLOW LASER GENERATOR |
CA000198190A CA1203878A (en) | 1973-05-17 | 1974-04-24 | Turbulent gas flux laser generator |
GB18709/74A GB1605242A (en) | 1973-05-17 | 1974-04-29 | Gaseous flux laser generator |
IT68437/74A IT1125702B (en) | 1973-05-17 | 1974-05-08 | GAS FLOW LASER GENERATOR |
NL7406157A NL7406157A (en) | 1973-05-17 | 1974-05-08 | IMPROVEMENT OF A GAS LASER GENERATOR. |
BE144192A BE814871A (en) | 1973-05-17 | 1974-05-10 | GAS FLOW LASER GENERATOR |
DE2423946A DE2423946A1 (en) | 1973-05-17 | 1974-05-17 | GAS CURRENT LASER GENERATOR |
US06/469,144 US4862100A (en) | 1973-05-17 | 1984-05-09 | Gas laser generator |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7214049A FR2180547B1 (en) | 1972-04-20 | 1972-04-20 | |
FR7317950A FR2561458B2 (en) | 1972-04-20 | 1973-05-17 | GAS FLOW LASER GENERATOR |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2561458A2 true FR2561458A2 (en) | 1985-09-20 |
FR2561458B2 FR2561458B2 (en) | 1986-10-31 |
Family
ID=26217042
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR7317950A Expired FR2561458B2 (en) | 1972-04-20 | 1973-05-17 | GAS FLOW LASER GENERATOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2561458B2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3500239A (en) * | 1966-08-19 | 1970-03-10 | Comp Generale Electricite | Head for gaseous flux molecular laser |
FR2092786A1 (en) * | 1970-06-18 | 1972-01-28 | Comp Generale Electricite |
-
1973
- 1973-05-17 FR FR7317950A patent/FR2561458B2/en not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3500239A (en) * | 1966-08-19 | 1970-03-10 | Comp Generale Electricite | Head for gaseous flux molecular laser |
FR2092786A1 (en) * | 1970-06-18 | 1972-01-28 | Comp Generale Electricite |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2561458B2 (en) | 1986-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0662195B1 (en) | Reduced length plasma engine with closed electron deviation | |
EP0650557B1 (en) | Fixed plasma motor | |
EP0238397B1 (en) | Electronic cyclotron resonance ion source with coaxial injection of electromagnetic waves | |
FR2550681A1 (en) | ION SOURCE HAS AT LEAST TWO IONIZATION CHAMBERS, PARTICULARLY FOR THE FORMATION OF CHEMICALLY REACTIVE ION BEAMS | |
CA2098652A1 (en) | Device for forming unstable or energized gaseous molecules and use of said device | |
FR2664659A1 (en) | Reaction and electric-arc thruster, and anode for such a thruster | |
EP0185226B1 (en) | Gas flow laser and functioning method of such a laser | |
EP0184475A1 (en) | Method and apparatus for igniting a hyperfrequency ion source | |
FR2529400A1 (en) | GAS LASER WITH EXCITATION BY TRANSVERSE ELECTRIC DISCHARGE TRIGGERED BY PHOTOIONIZATION | |
EP0167746B1 (en) | Gas laser | |
FR2561458A2 (en) | Gaseous flux laser generator. | |
EP0362947A1 (en) | Sealed neutron tube equipped with a multicellular ion source with magnetic confinement | |
EP2586276A1 (en) | Device for generating a plasma jet | |
FR2984028A1 (en) | Spark-gap, has cathode whose surface is made of porous heat-resisting materials, where photoemissive material is dispersed to emit electrons under effect of beam in surface of cathode | |
FR2632462A1 (en) | GAS FLOW LASER DEVICE | |
Marcus | Excitation of a long‐pulse CO2 laser with a short‐pulse longitudinal electron beam | |
FR2743204A1 (en) | METAL STEAM LASER DEVICE | |
FR2615331A1 (en) | LASER | |
EP2311061B1 (en) | Electron cyclotron resonance ion generator | |
FR2569062A1 (en) | Gas laser device | |
CA1191589A (en) | Mixing device for gaseous stream | |
FR2558994A1 (en) | Gas flow laser generator. | |
EP0316841A1 (en) | Source for generating energetic electrons in a gas | |
BE897132A (en) | CHEMICAL LASER WITH HYDROCHLORIC ACID. | |
BE742469A (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TP | Transmission of property |