RU1840810C - Flow-type electron-beam pumped gas laser - Google Patents

Flow-type electron-beam pumped gas laser

Info

Publication number
RU1840810C
RU1840810C SU4534585/28A SU4534585A RU1840810C RU 1840810 C RU1840810 C RU 1840810C SU 4534585/28 A SU4534585/28 A SU 4534585/28A SU 4534585 A SU4534585 A SU 4534585A RU 1840810 C RU1840810 C RU 1840810C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charged particles
laser
electrode
discharge chamber
power supply
Prior art date
Application number
SU4534585/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Д. Булаев (RU)
В.Д. Булаев
О.Б. Булаева (RU)
О.Б. Булаева
Original Assignee
ФГУП "Государственный научно-исследовательский испытательный лазерный центр (полигон) РФ "Радуга" имени И.С. Косьминова"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФГУП "Государственный научно-исследовательский испытательный лазерный центр (полигон) РФ "Радуга" имени И.С. Косьминова" filed Critical ФГУП "Государственный научно-исследовательский испытательный лазерный центр (полигон) РФ "Радуга" имени И.С. Косьминова"
Priority to SU4534585/28A priority Critical patent/RU1840810C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1840810C publication Critical patent/RU1840810C/en

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to quantum electronics. The disclosed electron-beam pumped gas laser has a discharge chamber in housing of which there are windows for inlet of a beam of charged particles from a pre-ionisation device and radiation output which are placed in the body and are connected to the electrode power supply system, one of which lies at the aperture of the window for inlet of the beam of charged particles and is perforated. The laser also has a magnet system for holding the beam of charged particles within the active volume of the discharge chamber. Electrodes are merged with the magnet system for holding the beam of charged particles. Each electrode is formed by a set of parallel and insulated mini-resistors made from material with high magnetic permittivity and high resistivity, and is connected to the power supply system through a current collector which is in form of a permanent magnet or solenoid around the electrode.
EFFECT: high power and efficiency, low radiation divergence and smaller dimensions of the laser.
1 dwg

Description

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для создания мощных газовых лазеров с предварительной ионизацией активной среды.The invention relates to quantum electronics and can be used to create high-power gas lasers with preliminary ionization of the active medium.

Известен проточный газовый лазер (см. авт. свид. № 1419447 H01S 3/22, 1986 г.) - прототип, у которого газоразрядная камера содержит корпус с окнами для вывода излучения, смены газа, ввода пучков электронов от устройства ионизации. В корпусе располагается система электродов, один из которых (катод) установлен в апертуре окна. Внизу и вверху по потоку газа на границе активного объема камеры имеются многолопаточные экраны с лопатками в виде постоянных плоских непроводящих магнитов или эквивалентных им изолированных соленоидов. Против лопаток со стороны электродов расположена дополнительная магнитная система, выполненная на постоянных магнитах или эквивалентных им соленоидах. Согласованное магнитное поле, создаваемое лопатками экранов и магнитной системой на границе активного объема, препятствует уходу за пределы активной зоны электронов устройства предионизации, имеющих поперечную составляющую скорости. Недостатками данной конструкции являются: снижение электрической прочности промежутка из-за искажений электрического поля, вносимых лопатками, приводящих к уменьшению мощности газового лазера; ухудшение оптического качества потока в активной зоне, вызываемое газодинамическими возмущениями от следа и пограничных слоев, образующихся на лопатках, расположенных на входе в разрядную камеру.A flowing gas laser is known (see aut. Certificate. No. 1419447 H01S 3/22, 1986) - a prototype in which a gas discharge chamber contains a housing with windows for outputting radiation, changing gas, introducing electron beams from an ionization device. The housing contains a system of electrodes, one of which (cathode) is installed in the window aperture. At the bottom and upstream of the gas flow at the boundary of the chamber’s active volume there are multi-blade screens with blades in the form of permanent flat non-conducting magnets or equivalent isolated solenoids. Against the blades on the side of the electrodes is an additional magnetic system made on permanent magnets or equivalent solenoids. A coordinated magnetic field created by the screen blades and the magnetic system at the boundary of the active volume prevents the electrons of the preionization device having a transverse velocity component from leaving the active zone. The disadvantages of this design are: a decrease in the electric strength of the gap due to distortions of the electric field introduced by the blades, leading to a decrease in the power of the gas laser; deterioration of the optical quality of the flow in the core caused by gas-dynamic disturbances from the wake and the boundary layers formed on the blades located at the entrance to the discharge chamber.

Целью настоящего изобретения является повышение выходной мощности и КПД лазера, уменьшение расходимости и габаритов лазера.The aim of the present invention is to increase the output power and efficiency of the laser, reducing the divergence and dimensions of the laser.

Указанная цель достигается тем, что в лазере, включающем в себя устройство предионизации газа, систему электропитания и разрядную камеру, содержащую корпус с окнами для ввода заряженных частиц и вывода излучения, систему электродов в корпусе и магнитную систему, магнитная система размещается в электродах, выполненных из большого числа параллельно уложенных и изолированных друг от друга минирезисторов с общим токосъемником, соединенным с системой электропитания, при этом минирезисторы выполнены из материалов с высокой магнитной проницаемостью и высоким удельным сопротивлением, а токосъемники или в виде постоянных магнитов, или в виде изолированных соленоидов, проводники которых соединены с электродами и системой электропитания.This goal is achieved by the fact that in the laser, which includes a gas preionization device, a power supply system and a discharge chamber containing a housing with windows for inputting charged particles and outputting radiation, an electrode system in the housing and a magnetic system, the magnetic system is placed in electrodes made of a large number of mini-resistors parallel-stacked and isolated from each other with a common current collector connected to the power supply system, while the mini-resistors are made of materials with high magnetic permeability and high specific resistance, and current collectors either in the form of permanent magnets or in the form of isolated solenoids, the conductors of which are connected to the electrodes and the power supply system.

Особенностью заявляемого технического решения является то, что электроды разрядной камеры в совокупности с постоянными магнитами или изолированными соленоидами образуют магнитную систему, которая в отличие от известных позволяет улучшить однородность распределения электронов в активном объеме разрядной камеры и возможность создания компактной, магнитной системы. Таким образом, электроды, кроме своей основной функции (возбуждение газовой смеси), выполняют и функцию магнитной системы (удержание потока электронов в пределах активного объема).A feature of the claimed technical solution is that the electrodes of the discharge chamber, together with permanent magnets or insulated solenoids, form a magnetic system, which, unlike the known ones, can improve the uniformity of the distribution of electrons in the active volume of the discharge chamber and the possibility of creating a compact, magnetic system. Thus, the electrodes, in addition to their main function (excitation of the gas mixture), also perform the function of the magnetic system (keeping the electron flow within the active volume).

По сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями заявляемое техническое решение является "новым". Электроды, состоящие из параллельно уложенных минирезисторов с общим токосъемником известны, (Великин А.А. и др. "Энергетические возможности", т.26, №1, ТВТ, 1988 г., с.37) предназначены преимущественно для газовых лазеров. Однако применение электродов, выполненных из материалов с высокой магнитной проницаемостью и высоким удельным сопротивлением, являющихся функциональными элементами магнитной системы, является также "новым" и позволяет получить положительный эффект. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям изобретения "новизна" и "существенные отличия".Compared with the prototype and other known technical solutions, the claimed technical solution is "new." The electrodes, consisting of parallel-mounted mini-resistors with a common current collector, are known (AA Velikin et al. "Energy Opportunities", vol. 26, No. 1, TVT, 1988, p. 37) are intended primarily for gas lasers. However, the use of electrodes made of materials with high magnetic permeability and high resistivity, which are functional elements of the magnetic system, is also "new" and allows you to get a positive effect. The above allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty" and "significant differences".

На фиг.1 изображена конструкция лазера. Лазер включает в себя: разрядную камеру с рабочим газом, в корпусе 1 которой выполнены окна для ввода зараженных частиц от источника предионизации 2 (электронной пушки), установленного герметично на корпусе, и вывода излучения; электроды 3, токопроводящие элементы 4 которых изготовлены из материала с высоким удельным сопротивлением и высокой магнитной проницаемостью, изолированные друг от друга диэлектриком 5. В качестве токосъемников применены магниты 6 или соленоиды 7, изготовленные из изолированных проводников, соединяющих электроды с системой электропитания; через окно 8 вводится пучок ионизирующих частиц.Figure 1 shows the design of the laser. The laser includes: a discharge chamber with a working gas, in the housing 1 of which there are windows for introducing infected particles from a preionization source 2 (electron gun) installed tightly on the housing, and outputting radiation; electrodes 3, the conductive elements 4 of which are made of a material with high resistivity and high magnetic permeability, insulated from each other by a dielectric 5. As current collectors, magnets 6 or solenoids 7 made of insulated conductors connecting the electrodes to the power supply system are used; a beam of ionizing particles is introduced through window 8.

Лазер работает следующим образом. Электрическая накачка активной среды осуществляется электродами, подключенными к системе электропитания. Предварительная ионизация среды осуществляется пучком ионизирующих частиц (электронами). Удержание электронов в активном объеме осуществляется магнитной системой, состоящей из постоянных магнитов или соленоидов, размещенных в электродах. Магнитное поле магнитной системы увеличивается в µ раз (µ - относительная магнитная проницаемость феррита) при помощи токопроводящих стержней из феррита, являющихся одновременно высокоомными проводниками анизотропно-резистивного электрода. Магнитное поле системы магнитов создается в зоне разряда между анодом и катодом, причем магнитные силовые линии направлены перпендикулярно поверхности электродов. Быстрые электроны под воздействием магнитного поля движутся по винтовым линиям в пределах области, охваченной магнитным полем. При этом повышается однородность ионизации активной среды, эффективность использования электронного пучка, и соответственно, повышается мощность и КПД лазера, улучшается направленность излучения лазера.The laser operates as follows. The active medium is electrically pumped by electrodes connected to a power supply system. Preliminary ionization of the medium is carried out by a beam of ionizing particles (electrons). The confinement of electrons in the active volume is carried out by a magnetic system consisting of permanent magnets or solenoids placed in the electrodes. The magnetic field of the magnetic system is increased by a factor of µ (µ is the relative magnetic permeability of ferrite) with the help of conductive rods made of ferrite, which are simultaneously high-resistance conductors of the anisotropic-resistive electrode. The magnetic field of the magnet system is created in the discharge zone between the anode and cathode, and the magnetic field lines are directed perpendicular to the surface of the electrodes. Under the influence of a magnetic field, fast electrons move along helical lines within the region covered by the magnetic field. This increases the uniformity of ionization of the active medium, the efficiency of using an electron beam, and accordingly, the power and efficiency of the laser increases, and the directivity of the laser radiation improves.

По сравнению с прототипом заявляемое техническое решение обладает следующими преимуществами: за счет применения согласованной магнитной системы в электродах и применения минирезисторов из материалов с высокой магнитной проницаемостью повышается выходная мощность излучения, КПД лазера и уменьшаются габариты и расходимость лазера.Compared with the prototype, the claimed technical solution has the following advantages: through the use of a coordinated magnetic system in the electrodes and the use of mini-resistors made of materials with high magnetic permeability, the output radiation power, laser efficiency are increased, and the dimensions and divergence of the laser are reduced.

Claims (1)

Проточный электроионизационный газовый лазер, содержащий разрядную камеру, в корпусе которой выполнены окна для ввода пучка заряженных частиц от устройства предионизации и вывода излучения, размещенные в корпусе и соединенные с системой электропитания электрода, один из которых расположен в апертуре окна для ввода пучка заряженных частиц и выполнен перфорированным, а также магнитную систему для удержания пучка заряженных частиц в пределах активного объема разрядной камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности и КПД, уменьшения расходимости излучения, а также сокращения габаритов лазера, электроды совмещены с магнитной системой для удержания пучка заряженных частиц, при этом каждый электрод образован набором параллельно уложенных и изолированных друг от друга минирезисторов, выполненных из материала с высокой магнитной проницаемостью и высоким удельным сопротивлением, и соединен с системой электропитания посредством токосъемника, выполненного в вице охватывающего по периметру электрод постоянного магнита или соленоида. A flow-through electroionization gas laser containing a discharge chamber, in the case of which there are windows for inputting a beam of charged particles from a preionization device and outputting radiation, located in the case and connected to the electrode power supply system, one of which is located in the aperture of the window for inputting a beam of charged particles perforated, as well as a magnetic system for holding a beam of charged particles within the active volume of the discharge chamber, characterized in that, in order to increase power and efficiency, reduce To reduce the divergence of radiation, as well as reduce the dimensions of the laser, the electrodes are combined with a magnetic system to hold a beam of charged particles, with each electrode formed by a set of ministors parallel to each other and insulated from one another, made of a material with high magnetic permeability and high resistivity, and connected with a power supply system by means of a current collector, made in vice, covering the perimeter of the electrode of a permanent magnet or solenoid.
SU4534585/28A 1990-08-28 1990-08-28 Flow-type electron-beam pumped gas laser RU1840810C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4534585/28A RU1840810C (en) 1990-08-28 1990-08-28 Flow-type electron-beam pumped gas laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4534585/28A RU1840810C (en) 1990-08-28 1990-08-28 Flow-type electron-beam pumped gas laser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1840810C true RU1840810C (en) 2010-12-10

Family

ID=46307053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4534585/28A RU1840810C (en) 1990-08-28 1990-08-28 Flow-type electron-beam pumped gas laser

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1840810C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Великин А.А. и др. "Энергетические возможности самостоятельного объемного разряда с анизотропно-резистивными электродами", ТВТ, 1988 г., т.26, №1, с.37. Авторское свидетельство СССР №1419447, кл. H01S 3/22, 1981 г. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3931589A (en) Perforated wall hollow-cathode ion laser
CN101742809B (en) Plasma generating apparatus
US6294862B1 (en) Multi-cusp ion source
JPH0360139B2 (en)
US4251781A (en) Electric discharge-excited flowing gas laser with discharge confinement shield
US4748635A (en) Apparatus and method for uniform ionization of high pressure gaseous media
US4974228A (en) Magnetic field profile for improved ion laser performance
US4677637A (en) TE laser amplifier
WO2008088578A2 (en) Electron gun and magnetic circuit for an improved thz electromagnetic source
RU1840810C (en) Flow-type electron-beam pumped gas laser
US3428914A (en) Gas lasers with plasma tube having variable cross-section and discharge current
JPH09106778A (en) Corpuscular beam radiation device
JPS6366827A (en) Microwave ion source
Davydenko et al. Optimization of an ion-optics system with “thick” electrodes for the diagnostic neutral beam injector of the TEXTOR tokamak
JPH10172448A (en) Ion source, electron emitting device, and manufacture of filament
US4024465A (en) Generation of corona for laser excitation
ES351521A1 (en) Three-element electron discharge tube
Bayly et al. A positive ion source
US3783405A (en) Laser having means for defogging the optical cavity thereof
CN216391496U (en) Plasma generating device and ion source
CA1040735A (en) Generation of corona for laser excitation
US3214630A (en) Molecular beam maser
JP2614632B2 (en) Negative ion generator
RU2221307C2 (en) Ribbon-type plasma ion emitter
US3750047A (en) Gas laser having excitation chambers with multiple channels