FR2582873A1 - Cathode hybride et son application dans un laser au co2 - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA TECHNOLOGIE DES LASERS. UNE CATHODE HYBRIDE 32 POUR UN LASER AU CO COMPREND NOTAMMENT UNE PREMIERE PARTIE 31 EN UN ALLIAGE A BASE DE PLATINE ET UNE SECONDE PARTIE 33. SOUS L'EFFET DU BOMBARDEMENT PAR DES IONS POSITIFS DU MILIEU AMPLIFICATEUR DU LASER, LA PREMIERE PARTIE DE LA CATHODE EMET DES PARTICULES DE PLATINE QUI CONSTITUENT UN CATALYSEUR FAVORISANT LA RECOMBINAISON DES COMPOSANTS DU MILIEU AMPLIFICATEUR QUI SONT DISSOCIES PAR LA DECHARGE ELECTRIQUE. LA SECONDE PARTIE DE LA CATHODE EVITE QUE LES PARTICULES EMISES SE DEPOSENT TROP PRES DE LA PREMIERE PARTIE, ENTRAINANT AINSI UNE INSTABILITE DU POINT D'EMISSION DE LA DECHARGE. APPLICATION AUX SYSTEMES DE NAVIGATION.

Description

i La présente invention concerne de façon générale le domaine des lasers

et elle porte plus particulièrement sur des électrodes prévues pour l'utilisation dans des lasers à guide

d'ondes au CO2.

On sait que les lasers à guide d'ondes au CO2 ont une grande variété d'applications. On utilise par exemple ces

lasers dans des vélocimètres Doppler et des systèmes de navi-

gation. Il est donc souhaitable que les lasers à guide d'ondes au CO2 aient une durée de vue aussi longue que possible. Un laser à guide d'ondes au CO2 comprend un résonateur optique

placé dans une enceinte emplie par un milieu amplificateur ac-

tif gazeux à basse pression. Le milieu amplificateur consiste de façon caractéristique en un mélange de dioxyde de carbone (C02), de monoxyde de carbone (CO), d'hélium (He) et de xénon (Xe). Une ou plusieurs électrodes d'anode, fabriquées de façon

caractéristique en platine ou en nickel, sont placées à l'in-

térieur de l'enceinte. L'enceinte contient également une ou

plusieurs électrodes de cathode, fabriquées de façon caracté-

ristique à partir de cuivre pratiquement pur. Lorsqu'un poten-

tiel électrique est appliqué entre les électrodes d'anode et

de cathode, une décharge électrique se produit entre ces élec-

trodes dans le milieu amplificateur, ce qui déclenche un effet

laser. La partie active du mileu amplificateur gazeux, c'est-

à-dire la partie du milieu amplificateur dans laquelle des transitions entre niveaux d'énergie se produisent sous l'effet de la décharge électrique, est le CO2. La décharge électrique dissocie également une partie du gaz CO2 actif en constituants de celui-ci, soit essentiellement du monoxyde de carbone (CO) et de l'oxygène (02). Une telle dissociation réduit le volume

du gaz CO2 actif dans le laser, ce qui entraîne une dégrada-

tion de la puissance de sortie du laser et finalement la ces-

sation du fonctionnement de celui-ci. Ainsi, la dissociation

du CO2 réduit la durée de vie du laser.

Une solution au problème de la dissociation du CO2

consiste à introduire périodiquement dans l'enceinte un mélan-

ge gazeux CO2-CO-He-Xe frais. Cette solution n'est cependant

pas pratique lorsque l'application du laser exige que le dis-

positif soit fermé hermétiquement.

Lorsque le laser est fermé hermétiquement, c'est-à-

dire lorsque le résonateur est disposé dans une enceinte à vide, il est nécessaire de recombiner les composants dissociés (CO et 02) du CO2 pour prolonger la durée de vie du laser. Le monoxyde de carbone et l'oxygène ne se recombinent pas à la température ambiante; cependant CO et 02 se recombinent dans

certaines conditions lorsqu'une telle recombinaison est favo-

risée par certains catalyseurs. On a utilisé en tant que cata-

lyseur l'Hopcalite, qui est un mélange disponible dans le com-

merce d'oxyde de magnésium (MnO2) et d'oxyde cuprique (CuO).

Cependant, l'Hopcalite adsorbe une quantité relativement

grande du milieu amplificateur gazeux, et il peut être diffi-

cile de commander le niveau d'activité catalytique de l'Hopca-

lite. En outre, l'oxygène libre qui n'est pas recombiné avec le CO par le catalyseur oxyde l'électrode de cathode en cuivre, ce qui forme une couche d'oxyde de cuivre relativement épaisse, et donc fragile. Des parties d'une telle couche d'oxyde de cuivre épaisse peuvent s'écailler et former des particules susceptibles de se disperser dans toute la cavité résonnante et sur les surfaces des éléments optiques du laser, comme par exemple les miroirs de la cavité résonnante. Ceci diminue la puissance de sortie du dispositif et limite la durée de vie

utile du laser.

Une autre technique qui a été utilisée pour favori-

ser la recombinaison de CO et 02 dans des lasers à guide d'ondes au CO2 fermés hermétiquement, consiste à construire la cathode soit à partir de platine pratiquement pur, soit à partir d'un alliage de platine et de rhodium. On sait que le platine est un catalyseur de recombinaison efficace pour CO et 02. Cependant, une cathode en platine ou en alliage de platine pulvérise des particules de platine qui se déposent sur des régions de l'enceinte adjacentes à la cathode, pendant la décharge. Une telle pulvérisation résulte du bombardement

de la cathode par des ions positifs pendant la décharge élec-

trique, ce qui provoque l'émission d'électrons par la cathode

en platine, vers l'anode. Du fait du dépôt du platine pulvé-

risé dans les régions adjacentes à la cathode, la décharge électrique peut quelquefois se produire effectivement à partir

d'un ou de plusieurs dépôts de platine disposés de façon aléa-

toire, au lieu de se produire à partir de la surface de la ca-

thode elle-même. Autrement dit, la décharge électrique peut sauter de façon aléatoire de la surface de la cathode vers un dépôt résultant de la pulvérisation de particules de platine, et se produire entre le dépôt de platine et l'anode, au lieu de se produire directement entre la cathode et l'anode. Au-fur et à mesure que le temps passe et que de nouvelles particules

de platine pulvérisé se déposent près de la cathode, la surfa-

ce sur laquelle la décharge électrique peut se produire de-

vient de plus en plus grande. Ainsi, la décharge électrique peut effectivement se déplacer de façon aléatoire dans la zone de la cathode, d'un emplacement de dépôt de pulvérisation à un

autre, pendant que cette décharge a lieu. De plus, les parti-

cules pulvérisées peuvent se déposer sur les éléments optiques du laser, ce qui endommage les éléments optiques et réduit la

durée de vie utile du laser.

L'invention procure un dispositif destiné à produire une décharge électrique entre une cathode et une anode, de

façon qu'une partie de la décharge électrique traverse un mi-

lieu amplificateur. Le milieu amplificateur comprend un compo-

sé susceptible d'être dissocié en deux composants par la dé-

charge électrique. La cathode comprend des moyens catalyseurs, émis par la cathode, destinés à favoriser la recombinaison des composants dissociés. Le dispositif comprend en outre des moyens destinés à collecter les moyens catalyseurs émis sur une surface distante de la cathode, pour faire en sorte que la décharge se produise pratiquement directement entre la cathode

et l'anode. Avec une telle configuration, les composants dis-

sociés du composé du milieu amplificateur sont recombinés, et la décharge électrique ne peut se produire que pratiquement directement entre la cathode et l'anode, au lieu de sauter

entre la cathode et les moyens catalyseurs émis et collectés.

L'invention procure en outre une électrode compre-

nant des moyens destinés à favoriser la recombinaison des com-

posants d'un milieu amplificateur qui sont dissociés par une

décharge électrique produite au niveau de l'électrode. L'élec-

trode comprend en outre des moyens destinés à faciliter la production de la décharge électrique pratiquement au niveau

des moyens favorisant la recombinaison.

Un mode de réalisation préféré de l'invention pro-

cure un dispositif comprenant une cavité optique résonnante à l'intérieur de laquelle est placé un milieu amplificateur. Le milieu amplificateur comprend un composé, tel que du dioxyde

de carbone (CO2) qui subit une dissociation donnant ses compo-

sants, à savoir du monoxyde de carbone (CO) et de l'oxygène (2). Il existe en outre des moyens destinés à produire une

décharge électrique dans le milieu amplificateur, cette dé-

charge électrique dissociant une partie du composé pour donner ses composants. Les moyens produisant la décharge électrique comprennent un ensemble d'électrodes, et une première des

électrodes de l'ensemble comprend une première partie qui com-

porte des moyens destinés à recombiner les composants disso-

ciés. Il existe en outre des moyens destinés à faire en sorte que la décharge ne se produise que pratiquement directement entre la première électrode de l'ensemble d'électrodes et une

seconde électrode de cet ensemble.

Plus précisément, l'invention procure un laser com-

prenant une enveloppe de laser et un milieu amplificateur disposé dans l'enveloppe de laser, ce milieu amplificateur

comprenant un composé susceptible de se dissocier en un en-

semble de composants. Le laser comprend en outre des moyens destinés à produire une décharge électrique dans l'enveloppe de laser, et une partie de la décharge électrique traverse le milieu amplificateur et dissocie une partie du composé de ce

milieu, en donnant l'ensemble de composants. Les moyens pro-

duisant la décharge comprennent une cathode et cette cathode comprend une première partie destinée à émettre la décharge électrique vers l'anode, cette première partie comportant un catalyseur destiné à favoriser la recombinaison de l'ensemble de composants dissociés. Pendant la décharge électrique, la première partie pulvérise des particules à partir d'elle, et une surface est placée à l'intérieur de l'enveloppe du laser pour collecter les particules. Il existe également des moyens,

comprenant une seconde partie de la cathode, destinés à espa-

cer la première partie de la cathode par rapport à la surface collectrice, afin d'empêcher pratiquement que la décharge

électrique soit émise de la première partie vers les particu-

les. Avec une telle configuration, les particules pulvérisées ne peuvent pas entrer dans la cavité optique résonnante du laser et adhérer aux éléments optiques de cette cavité. La

durée de vie utile du laser est ainsi augmentée.

L'invention procure en outre un procédé de mise en oeuvre d'un laser comprenant les opérations suivantes: on

produit une décharge électrique entre une cathode et une ano-

de, à travers un milieu amplificateur, cette décharge disso-

ciant en ses composants un composé du milieu amplificateur; on recombine les composants dissociés du milieu amplificateur; on pulvérise des particules à partir de la cathode; et on

collecte les particules pulvérisées sur une surface suffisam-

ment espacée de la cathode pour que la décharge électrique ne se produise pratiquement que directement entre la cathode et l'anode. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre d'un mode de réalisation, et en se

référant aux dessins annexes sur lesquels: -La figure 1 est une coupe partielle d'un laser à

guide d'ondes au CO2 équipé d'une structure de cathode com-

prenant la cathode hybride de l'invention; et La figure 2 est une représentation en élévation et en coupe agrandie de la partie de la structure de cathode de

la figure 1 qui contient la cathode hybride de l'invention.

En considérant maintenant la figure 1 et la figure 2, on voit une coupe partielle d'un laser à guide d'ondes au CO2 qui comporte la cathode hybride 32 de l'invention. Le laser est fabriqué à partir d'un bloc de matière isolante 12, consistant ici en céramique en alumine (A1203). Comme on le décrira, le bloc 12 constitue une enveloppe de laser fermée hermétiquement d'un type classique quelconque. Un guide d'ondes 14 est disposé longitudinalement dans le bloc 12, comme il est représenté. Des cavités d'électrodes 16, 18, 20 sont également disposées dans l'enveloppe 12 et sont reliées au guide d'ondes 14 par des passages 17, 19, 21, comme il est représenté. Des

miroirs 22, 24 sont fixés hermétiquement par des moyens clas-

siques, tels qu'un joint à l'indium, au bloc 12, aux extrémités opposées du guide d'ondes 14, pour former un résonateur optique

entre eux. Le miroir 22 est ici totalement réfléchissant, tan-

dis que le miroir 24 est partiellement transparent et fait

fonction de coupleur de sortie pour le faisceau laser que pro-

duit le laser 10, d'une manière qu'on décrira. Le laser 10 com-

prend en outre des structures de cathode 26, 28 et une structu-

re d'anode 30. Chaque structure de cathode 26, 28 comprend une cathode hybride 32 conforme à l'invention. La cathode hybride 32 est représentée en détail sur la figure 2, et on la décrira ci-après de façon détaillée. La cathode hybride 32 est montée

dans un blindage anti-pulvérisation 34. Le blindage anti-pul-

vérisation 34 est fabriqué à partir d'une matière isolante, qui est ici du MACOR, c'est-à-dire une matière verre-céramique usinable fabriquée par Corning Glass Works, Corning, New York

14830. La cathode hybride 32 est maintenue en place à l'inté-

rieur du blindage anti-pulvérisation 34 par un ressort 36 qui est ici un ressort en acier inoxydable doré. Le ressort 36 est fortement comprimé entre la cathode hybride 32 et la face inférieure d'une plaque de métal 37, pour maintenir en place la cathode hybride 32 et pour établir un contact électrique

entre la cathode hybride 32 et la plaque de métal 37. La pla-

que de métal 37 est ici fabriquée en nickel, et elle est sou-

dée à l'intérieur d'une bague 38, comme le montre la figure 2. La bague 38 est ici fabriquée en Kovar ou en Invar, qui sont des alliages d'acier classiques. La bague 38 est brasée

d'une manière classique sur le bloc isolant 12, à la circon-

férence de la cavité d'électrode 16. Ainsi, la bague 38 et la plaque de métal 37 ferment entièrement de façon hermétique la cavité d'électrode 16. Une première extrémité d'un second ressort en acier inoxydable doré 39 est soudée à un chapeau

en métal 40, comme le montre la figure 1. Lorsque la structu-

re de cathode 26 est complètement assemblée, comme décrit ci-

après, le ressort 34 est fortement comprimé entre le chapeau en métal 40 et la plaque de métal 37, pour établir un contact électrique entre eux. Le chapeau en métal 40, qui est ici en laiton ou en cuivre, est disposé de la manière représentée à l'intérieur d'un capot isolant 50, qui est ici fabriqué en

MACOR. Le chapeau en métal 40 comprend une douille de conne-

xion électrique classique, 42, qui part du chapeau et pénètre dans un passage dans le capot 50, comme il est représenté. La douille 42 est soudée dans le chapeau en métal 40 et elle est conçue de façon à recevoir une fiche classique 44 montée à une première extrémité d'une interconnexion conductrice 46, qui est ici un fil. Une seconde extrémité de l'interconnexion conductrice 46 est connectée à un dispositif de commande de décharge classique 48, comme il est représenté. Le capot 50 enferme complètement la plaque de métal 37 et la bague 38

(et donc la cathode hybride 32 et le blindage anti-pulvérisa-

tion 34), et il est collé par de l'époxyde au bloc 12, pour former un blindage électriquement isolant pour la structure de cathode 26. La structure de cathode 28 est construite d'une manière identique à celle de la structure de cathode 26, et elle est reliée au dispositif de commande de décharge

48 par une interconnexion conductrice 46', comme il est repré-

senté. La structure d'anode 30 comprend une anode classique 52, fabriquée ici à partir de platine (Pt) ou d'un alliage de

platine et de rhodium (Rh), comme l'alliage Pt0 9Rh0, 1 dispo-

nible dans le commerce. Une première extrémité de l'anode 52 est soudée par points de façon classique à la face inférieure

d'une plaque de métal 54, et elle pénètre de la manière re-

présentée dans la cavité d'électrode 18. La plaque de métal 54 est fabriquée ici en nickel. La plaque de métal 54 est soudée à l'intérieur d'une bague 53 qui est ici fabriquée en Kovar ou en Invar. La bague 53 est brasée d'une manière classique au bloc isolant 12, à la circonférence de la cavité d'électrode

18. Ainsi, la bague 53 et la plaque de métal 54 ferment com-

plètement de façon hermétique la cavité d'électrode 18. Une première extrémité d'un ressort 56, qui est ici un ressort en

acier inoxydable doré,est soudée à un chapeau en métal 58.

Lorsque la structure d'anode 30 est complètement assemblée, comme décrit ci-après, le ressort 56 est fortement comprimé

entre le chapeau en métal 58 et la face supérieure de la pla-

que 54, pour établir un contact électrique entre eux. Le cha-

peau en métal 58 est ici fabriqué en laiton ou en cuivre et il est disposé à l'intérieur d'un capot isolant 66, qui est fabriqué ici en MACOR. Le chapeau en métal 58 comprend une douille de connexion électrique classique 60, qui s'étend à partir de ce chapeau de façon à pénétrer dans un passage du capot 66, comme il est représenté. La douille 60 est soudée à l'intérieur du chapeau en métal 58 et elle est conçue de façon

à recevoir une fiche classique 62 montée sur une première ex-

trémité d'une interconnexion conductrice 64, qui est ici un fil. Une seconde extrémité de l'interconnexion conductrice 64 est connectée au dispositif de commande de décharge classique 48. Le capot 66 est collé par de l'époxyde au bloc 12 et il enferme complètement la plaque de métal 54 et la bague 53 (et donc l'anode 52), pour établir un blindage électriquement

isolant pour la structure d'anode 30.

Le laser à guide d'ondes 10 est empli avec un milieu amplificateur gazeux à basse pression, qui est ici un mélange de dioxyde de carbone (C02), de monoxyde de carbone (CO), d'hélium (He) et de xénon (Xe). Le milieu amplificateur est maintenu de façon caractéristique à une pression d'environ 9330 Pa. Dans le mode de réalisation préféré, le laser à guide d'ondes 10 est un dispositif hermétique, c'est-à-dire que toutes les ouvertures (comme celles du guide d'ondes 14 et des cavités d'électrodes 16, 18, 20) sont fermées hermétiquement

de la manière décrite ci-dessus. Le milieu amplificateur ga-

zeux est ainsi conservé continuellement à l'intérieur de l'en-

veloppe 12. Un réservoir de gaz classique (non représenté) disposé à l'intérieur de l'enveloppe 12 et relié au guide d'ondes 14,est empli d'une réserve du milieu amplificateur gazeux. Comme il est connu, une décharge électrique entre l'anode 52 et chaque cathode hybride 32 (qu'on décrira ci-après de façon plus détaillée) produit une turbulence dans le gaz contenu dans le guide d'ondes 14, ce qui entraîne un échange progressif par convection entre le gaz se trouvant dans le

guide d'ondes 14 et le gaz se trouvant dans le réservoir. Au-

trement dit, une telle décharge électrique fait circuler vers le réservoir le gaz se trouvant dans le guide d'ondes 14, et

ce gaz est remplacé dans le guide d'ondes 14 par du gaz prove-

nant du réservoir.

En fonctionnement, le dispositif de commande de dé-

charge 48 applique une tension continue élevée entre l'anode

52 et chaque cathode hybride 32, par l'intermédiaire des in-

terconnexions conductrices 64, 46 et 46'. La différence de po-

tentiel précise que le dispositif de commande de décharge 48 doit appliquer entre l'anode 52 et chaque cathode hybride 32 dépend de plusieurs facteurs, parmi lesquels la distance entre

ces électrodes et la composition précise du milieu amplifica-

teur gazeux. --Cette différence de potentiel sera de façon ca-

ractéristique d'environ 7,5 kV=. Une telle différence de po-

tentiel élevée produit un courant de décharge électrique entre

l'anode 52 et chaque cathode hybride 32, et ce courant de dé-

charge électrique traverse le milieu amplificateur gazeux qui se trouve dans le guide d'ondes 14. Comme on le sait, le CO2

constitue la partie active du milieu amplificateur. Des tran-

sitions entre des niveaux d'énergie sont ainsi produites dans

le CO2 du milieu amplificateur sous l'effet du courant élec-

trique qui le traverse, et ces transitions entre niveaux d'énergie provoquent l'émission d'énergie optique qui résonne entre les miroirs 22, 24 et forme un faisceau laser. Comme on le sait, le courant de décharge électrique qui circule dans le CO2 dissocie une partie de celui-ci en ses composants, consistant essentiellement en monoxyde de carbone (CO) et en oxygène (02). En considérant également la figure 2, on note que dans l'invention chaque cathode hybride 32 comprend une

première partie 31 et une seconde partie 33. La seconde par-

tie 33 est traversée par un passage 27. La première partie 31 est montée sur la seconde partie 33 à une première extrémité du passage 27, et elle est donc supportée par la seconde partie 33. Le passage 27 est ouvert à sa seconde extrémité, pour des raisons qu'on indiquera. La première partie 31 est fabriquée à partir d'une matière constituant un catalyseur destiné à favoriser la recombinaison des composants dissociés (par exemple CO et 02) du CO2. Un tel catalyseur consiste ici en platine (Pt). Selon une variante, la première partie 31

peut consister en un alliage de platine et d'une faible quan-

tité de rhodium (Rh); le Pt0,9Rh0,1 est un alliage de platine

de ce type qui est disponible dans le commerce.La seconde par-

tie 33 consiste en cuivre (Cu), qui est ici du cuivre à con-

ductivité élevée exempt d'oxygène. Le ressort 36, comprimé par la plaque de métal 37, est en contact électrique avec la première partie 31 de la cathode hybride 32. Comme il a été indiqué précédemment, la cathode hybride 32 est maintenue fermement à l'intérieur du blindage antipulvérisation 34 par

le ressort 36 comprimé. Le courant de décharge circule à par-

tir de chaque cathode hybride 32 vers l'anode 52, en traver-

sant le milieu amplificateur qui se trouve dans le guide d'on-

des 14. Ce chemin pour le courant est manifestement un chemin

à haute impédance. Le courant de décharge est donc relative-

ment faible (par exemple de l'ordre de quelques milliampères).

Pour des raisons qu'on envisagera ultérieurement, la décharge

électrique à chaque cathode hybride 32 ne se produit pratique-

ment qu'à partir de la première partie en platine 31 de cette cathode. Le courant de décharge traverse le passage 27 de la seconde partie en cuivre 33, il sort par la seconde extrémité ouverte du passage 27, et traverse l'encoche 41 dans le fond du blindage anti-pulvérisation 34, et il circule vers l'anode 52 en passant par le passage 17, le guide d'ondes 14 et le

passage 19. Le courant de décharge circule d'une manière si-

milaire vers l'anode 52 à partir de la cathode hybride qui se trouve à l'intérieur de la structure de cathode 28. Ainsi, ce courant circule vers l'anode 52 en passant par le passage 21,

le guide d'ondes 14 et le passage 19.

Comme on le sait, le platine est un bon catalyseur

de la réaction chimique qui recombine les composants disso-

ciés du CO2. Une cathode en platine ou en alliage de platine pulvérise ou émet également des particules métalliques de platine pendant la décharge électrique. On comprend aisément

qu'une telle pulvérisation est due au bombardement de la ca-

thode par des ions positifs pendant la décharge électrique, qui provoque l'émission d'électrons de la cathode en platine vers l'anode. L'observation de cette pulvérisation a conduit

les inventeurs à penser que c'est la pulvérisation de parti-

cules métalliques de catalyseur à partir d'une cathode en

platine qui assure la catalyse pour la recombinaison des com-

posants CO et 02 qui sont dissociés par la décharge électri-

que. Autrement dit, les inventeurs considèrent que la raison pour laquelle une anode en platine ne produit que peu ou pas de catalyse consiste en ce que l'anode ne donne pas lieu à une pulvérisation. Si les particules de platine pulvérisées

se déposent sur des régions de l'enveloppe proches de la ca-

thode en platine, la décharge électrique peut quelquefois se produire effectivement à partir d'un ou de plusieurs dépôts de particules de platine disposés de façon aléatoire, au lieu

-de se produire à partir de la surface de la cathode elle-même.

Autrement dit, la décharge électrique peut sauter de façon aléatoire de la surface de la cathode vers un dépôt pulvérisé de particules de platine, et se produire entre le dépôt de platine et l'anode, au lieu de se produire directement entre

la cathode et l'anode. Au fur et à mesure que le temps s'écou-

le et que des particules de platine pulvérisées supplémentai-

res se déposent près de la cathode, la surface sur laquelle la

décharge électrique peut se produire augmente progressivement.

Ainsi, la décharge électrique peut se déplacer effectivement

de façon aléatoire dans la région de la cathode, d'un emplace-

ment de dépôt de pulvérisation à un autre, pendant la décharge

électrique. Les inventeurs ont découvert qu'une telle migra-

tion de la décharge conduit à une mauvaise stabilité du cou-

rant de décharge et à une gigue de fréquence ou un bruit de

modulation de fréquence aléatoire dans le faisceau laser pro-

duit. De plus, certaines particules pulvérisées peuvent tomber dans le guide d'ondes du laser et adhérer finalement à des surfaces de miroirs, dégradant ainsi encore davantage les

performances du laser.

L'invention utilise la seconde partie en cuivre 33 de la cathode hybride 32 pour empêcher une migration de la décharge, pour forcer la décharge à se produire pratiquement directement entre la cathode hybride 32 et l'anode 52, et pour s'opposer au passage de particules pulvérisées vers le guide

d'ondes 14 du laser. Pendant la décharge électrique, une cou-

che d'oxyde se forme sur la surface 29 de la seconde partie en cuivre 33. On constate que la couche d'oxyde qui se forme sur la surface de cuivre 29 est très mince et ne s'épaissit pas,

à cause d'une absence d'oxygène libre près de la surface 29.

On peut attribuer une telle absence d'oxygène à la proximité en te la surface 29 et la première partie en platine catalytique,

31. La recombinaison des composants CO et 02 dissociés se pro-

duit le plus fortement dans la région proche du catalyseur en platine 31. Il y a ainsi peu d'O2 libre disponible près de la

surface 29 pour oxyder cette surface, et la couche d'oxyde ré-

sultante sur cette surface ne peut être que très mince et, par conséquent, elle ne s'écaille pas de la surface 29 et ne forme pas de particules susceptibles de se disperser dans toute la cavité résonnante 14. La couche d'oxyde mince sur la surface de cuivre 29 est un semiconducteur, ce qui donne à la surface de cuivre 29 une résistance électrique supérieure à celle de la première partie en platine 31. La décharge électrique à

partir de la cathode 32, qui suit le chemin de moindre résis-

tance, est donc pratiquement limitée à la première partie en platine 31, et elle ne peut pas se produire à partir de la surface de cuivre 29, et donc à partir de la seconde partie en cuivre 33. Autrement dit, la seconde partie en cuivre 33 empêche une migration de la décharge à partir de la première

partie en platine 31 et vers la seconde partie en cuivre 33.

On notera que du fait que le courant de la décharge électrique impose l'aire de la décharge électrique se produisant sur la cathode hybride 32,on peut régler le dispositif de commande de décharge 48 pour produire un courant de décharge ayant une intensité suffisante pour que la décharge électrique soit émise à partir de la totalité de la surface de la première partie en platine 31. On peut en outre régler le dispositif de commande de décharge 48 de façon à produire un courant de décharge ayant une intensité suffisante pour que la décharge électrique soit émise à partir de la totalité de la surface de la première partie 31, et à partir d'une petite partie de

la paroi en cuivre 29, à sa périphérie et en position immé-

diatement adjacente à la première partie en platine 31, à condition que ce réglage soit effectué avant que la couche

d'oxyde de cuivre précitée se forme sur une telle partie pé-

riphérique de la paroi 29. Chacun de ces réglages s'opposerait fortement à toute migration du point de décharge électrique, même le long de la première partie 31, conduisant ainsi à une décharge électrique très stable avec peu ou pas de gigue de fréquence ou de bruit de modulation de fréquence dans le

faisceau laser produit.

Même en utilisant la seconde partie en cuivre 33, la

première partie en platine 31 pulvérise toujours des particu-

les de platine pendant la décharge électrique. On constate ce-

pendant que le niveau de pulvérisation est diminué par rapport à celui qu'on obtiendrait avec une cathode en platine ou en

alliage de platine n'employant pas une seconde partie en cui-

vre. Il est possible que la présence de la seconde partie en cuivre 33 et la proximité entre celle-ci et la première partie

en platine 31 affecte le platine, conduisant ainsi à la pulvé-

risation réduite. La couche d'oxyde semiconducteur qui est formée sur la surface 29 de la seconde partie en cuivre 33 empêche que les particules de platine pulvérisées se déposent

sur la surface 29 de la seconde partie 33. Cependant, ces par-

ticules ne sont pas émises dans le guide d'ondes 14 du laser.

A la place, peut-être à cause de la présence du cuivre et de la proximité entre celui-ci et la première partie en platine 31, on constate que les particules de platine sont collectées sur la surface inférieure 35 du blindage anti-pulvérisation

en MACOR 34. La seconde partie 33 établit un écartement suf-

fisant entre la première partie 31 et la surface 35 sur la-

quelle les particules de platine pulvérisées sont collectées,

pour empêcher que la décharge électrique ne saute de la pre-

mière partie 31 vers les particules collectées sur la surface

35. En d'autres termes, la surface 35 est suffisamment éloi-

gnée de la première partie 31 pour forcer la décharge électri-

que à se produire pratiquement directement entre la première

partie 31 de la cathode 32 et l'anode 52, au lieu de se pro-

* duire par l'intermédiaire des particules de platine pulvéri-

sées. L'alliage de platine Pt 0,9Rh0,1 précité est préférable au platine pur pour la matière de la première partie 31, du fait que le rhodium peut améliorer l'adhérence des particules

de platine pulvérisées sur la surface 35 du blindage anti-pul-

vérisation 34.

Ce qui précède permet de voir que la cathode hybride 32 de l'invention résout plusieurs des problèmes qui se posent depuis longtemps avec les lasers au C02 hermétiques. Du fait qu'elle comporte la première partie en platine 31, la cathode hybride 32 procure un catalyseur qui favorise la recombinaison des composants constitutifs (par exemple CO et 02) du CO2 qui sont dissociés par la décharge électrique dans le laser 10.o L'utilisation de la seconde partie en cuivre 33 pour supporter la première partie en platine 31 force la décharge électrique à se produire pratiquement directement entre la première partie en platine 31 de la cathode 32 et l'anode 52, en établissant

un écartement suffisant entre la première partie 31 et une sur-

face 35 sur laquelle se déposent les particules de platine pul-

vérisées. Ainsi, la seconde partie en cuivre 33 empêche la dé-

charge électrique de sauter ou de se déplacer vers les parti-

cules de platine pulvérisées et collectées. En outre, la col-

lecte sur la surface 35 des particules de platine pulvérisées,

qui peut être due à la présence du cuivre constituant la se-

conde partie 33 et à la proximité entre ce cuivre et la pre-

mière partie en platine 31, empêche ces particules d'entrer dans le guide d'ondes 14 du laser et d'adhérer aux miroirs 22,

24, en endommageant ceux-ci.

L'anode 52 consiste ici en platine pur ou en Pt0,9Rh0,1 et, comme le montre la figure 1, elle descend dans la cavité 18 sans la présence d'un blindage anti-pulvérisation ou d'une partie en cuivre. Il n'est nécessaire d'utiliser aucun de ces éléments avec une anode en platine du fait que, comme on l'a expliqué ci-dessus, une anode recueille des électrons

provenant des cathodes hybrides 32 pendant la décharge électri-

que et, par conséquent, elle ne pulvérise pas ou n'éjecte pas de platine. Ainsi, il n'y a pas d'émission de particules de platine susceptibles de tomber dans le guide d'ondes 14 du laser ou d'adhérer aux surfaces de la cavité 18 et de produire une migration de la décharge. De ce fait, et comme on le sait,

l'anode en platine 52 ne produit que peu ou pas d'action ca-

talytique pour favoriser la recombinaison des composants dis-

sociés du milieu amplificateur consistant en_-.

Certaines modifications de l'invention apparaîtront

de façon évidente à l'homme de l'art, après la description qui

précède d'un mode de réalisation préféré. A titre d'exemple, la cathode hybride 32 peut avoir des configurations autres que celle décrite. Il est également possible d'utiliser d'autres procédés, comme le frittage, pour combiner du platine et du cuivre dans une structure hybride. On peut en outre appliquer les principes de l'invention à une matière catalytique autre

que le platine et à une matière autre que le cuivre pour em-

pêcher une migration de la décharge et pour forcer la décharge

à se produire pratiquement directement entre une paire d'élec-

trodes.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Electrode, caractérisée en ce qu'elle comprend:

des moyens (31) destinés à favoriser la recombinaison des com-

posants d'un milieu amplificateur dissocié par une décharge électrique produite sur cette électrode (32); et des moyens

(33) destinés à faciliter la génération de la décharge élec-

trique pratiquement au niveau des moyens favorisant la recom-

binaison.

2. Electrode selon la revendication 1, caractérisée

en ce que les moyens favorisant la recombinaison (31) consis-

tenten du platine et les moyens (33) facilitant la. génération

de la décharge électrique consistent en du cuivre.

3. Combinaison comprenant: une cavité optique ré-

sonnante (14); un milieu amplificateur disposé à l'intérieur

de la cavité optique résonnante, ce milieu amplificateur com-

pr.enant un composé susceptible d'être dissocié en ses compo-

sants; et des moyens (26, 28, 30, 48) destinés à générer une

décharge électrique dans le milieu amplificateur, cette dé-

charge électrique dissociant une partie du composé en ses com-

posants; caractérisée en ce que les moyens de génération de décharge électrique comprennent un ensemble d'électrodes (26, 28, 39), une première (26, 28) des électrodes de l'ensemble comprenant une première partie (31) qui comporte des moyens destinés à recombiner les composants dissociés; et des moyens (33, 34) restreignant l'emplacement de la décharge de façon que celle-ci se produise pratiquement directement entre la première électrode (26, 28) de l'ensemble d'électrodes, et une

seconde électrode (30) de l'ensemble d'électrodes.

4. Combinaison selon la revendication 3, caractéri-

sée en ce que la première électrode (26, 28) de l'ensemble

d'électrodes est une cathode.

5. Combinaison selon la revendication 4, caractéri-

sée en ce que la première partie (31) de la première électrode

(26, 28) de l'ensemble d'électrodes est en platine.

6. Combinaison selon la revendication 5, caractéri-

sée en ce que la première partie (31) de la première électrode (26,28) de l'ensemble d'électrodes émet des particules de sa matière constitutive pendant la décharge électrique, et en ce

que les moyens de restriction (33, 34) comprennent: une sur-

face (35) destinée à collecter les particules émises; et des moyens (33) destinés à écarter suffisamment de ladite surface (35) la première partie (31) de la première électrode (26, 28) de l'ensemble d'électrodes, pour empêcher pratiquement que la décharge électrique ne saute de la cathode vers les particules

collectées sur cette surface (35).

7. Combinaison selon la revendication 6, caractéri-

sée en ce que les moyens d'écartement comprennent une seconde partie (33) de la première électrode (26, 28) de l'ensemble d'électrodes, et cette seconde partie (33) est placée entre la première partie (31) de la première électrode (26, 28) de

l'ensemble d'électrodes et ladite surface (35).

8. Combinaison selon la revendication 7, caractéri-

sée en ce que la seconde partie (33) de la première électrode

(26, 28) de l'ensemble d'électrodes est en cuivre, et la dé-

charge électrique à partir de la première électrode de l'en-

semble d'électrodes ne se produit pratiquement qu'à partir de

la première partie (31) de cette électrode.

9. Combinaison selon la revendication 8, caractéri-

sée en ce qu'un passage (27) est formé à travers la seconde partie en cuivre (33) de la première électrode (26, 28) de l'ensemble d'électrodes, et la première partie (31) de la première électrode de l'ensemble d'électrodes est montée sur la seconde partie en cuivre (33), à une première extrémité du passage (27), et la décharge électrique à partir de la

première électrode (26, 28) de l'ensemble d'électrodes tra-

verse ce passage (27).

10. Combinaison selon la revendication 9, caractéri-

sée en ce que les moyens de génération de décharge électrique (26, 28, 30, 48) comprennent en outre des moyens (48) destinés à régler la décharge électrique de façon qu'elle se produise

à partir de l'ensemble de la première partie (31) de la pre-

mière électrode (26, 28) de l'ensemble d'électrodes.

11. Combinaison selon la revendication 9, caractéri-

sée en ce que les moyens de génération de décharge électrique (26, 28, 30, 48) comprennent en outre des moyens (48) destinés à régler la décharge électrique de façon qu'elle se produise à partir de l'ensemble de la première partie (31) et à partir

d'une partie périphérique de la seconde partie (33) immédiate-

ment adjacente à la première partie (31).

12. Combinaison selon la revendication 3, caractéri-

sée en ce que le milieu amplificateur comprend du dioxyde de carbone.

13. Dispositif destiné à produire une décharge élec-

trique entre une cathode (32) et une anode (52), de façon qu'une partie de la décharge électrique traverse un milieu amplificateur, ce milieu amplificateur comprenant un composé susceptible d'être dissocié en ses composants par la décharge électrique, et la cathode comprenant des moyens catalyseurs

(31), émis par la cathode, destinés à favoriser la recombinai-

son des composants dissociés, caractérisé en ce qu'il corm-

prend: des moyens (33, 34) destinés à collecter les moyens catalyseurs émis sur une surface (35) éloignée de la cathode, pour forcer la décharge électrique à se produire pratiquement

directement entre la cathode (32) et l'anode (52).

14. Dispositif selon la revendication 13, caractéri-

sé en ce que les moyens catalyseurs (31) consistent en du plati-

ne.

15. Dispositif selon la revendication 13, caractéri-

sé en ce que les moyens catalyseurs (31) consistent en un al-

liage de platine et de rhodium.

16. Dispositif selon la revendication 13, caractéri-

sé en ce que les moyens collecteurs (33, 34) comprennent une seconde partie (33) de la cathode, et cette seconde partie de la cathode est disposée entre les moyens catalyseurs (31) de

la cathode et ladite surface (35).

17. Dispositif selon la revendication 16, caractéri-

sé en ce que la seconde partie (33) de la cathode comprend des moyens destinés à restreindre l'emplacement de la décharge

électrique à partir de la cathode, pour que celle-ci se pro-

duise pratiquement directement à partir des moyens catalyseurs

(31) de la cathode.

18. Dispositif selon la revendication 17, caractéri-

sé en ce que les moyens catalyseurs (31) consistent en du platine

et les moyens de restriction (33) consistent en du cuivre.

19. Electrode de cathode (32), caractérisé en ce

qu'elle comprend: une première partie (31) consistant en du pla-

tine; et une seconde partie (33) consistant en du cuivre, cette

seconde partie supportant la première partie.

20. Laser caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une enveloppe de laser (12); (b) un milieu amplificateur disposé

dans l'enveloppe de laser (12), ce milieu amplificateur com-

prenant un composé susceptible de se dissocier en un ensemble de ses composants; (c) des moyens (26, 28, 30, 48) destinés à générer une décharge électrique dans l'enveloppe de laser

(12), une partie de la décharge électrique traversant le mi-

lieu amplificateur et dissociant une partie de son composé en donnant l'ensemble de composants, ces moyens de génération de décharge (26, 28, 30, 48) comprenant une cathode (32), et cette cathode comprenant une première partie (31) destinée à émettre la décharge électrique vers une anode (52), cette

première partie (31) comprenant un catalyseur destiné à favo-

riser la recombinaison de l'ensemble de composants dissociés, et la première partie pulvérisant des particules à partir d'elle pendant la décharge électrique; (d) une surface (35)

disposée à l'intérieur de l'enveloppe de laser (12) pour col-

lecter ces particules; et (e) des moyens, comprenant une seconde partie (33) de la cathode, destinés à éloigner la

première partie (31) de la cathode par rapport à ladite sur-

face (35) pour empêcher pratiquement que l'emplacement

d'émission de la décharge électrique ne se déplace de la pre-