RU2107366C1

RU2107366C1 - Electric-discharge laser

Info

Publication number: RU2107366C1
Application number: RU96106409A
Authority: RU
Inventors: В.В. Осипов; М.Г. Иванов; В.Н. Мехряков
Original assignee: Институт электрофизики Уральского отделения РАН
Priority date: 1996-04-01
Filing date: 1996-04-01
Publication date: 1998-03-20

Abstract

FIELD: quantum electronics, design of high- power and superhigh-power gas lasers of continuous and pulse-periodic action. SUBSTANCE: in three-electrode circuit of combined excitation one key electrode is connected to plate of reservoir capacitor of independent discharge through primary winding of pulse transformer and another key electrode is connected to plate of second reservoir capacitor of independent discharge through secondary winding of same pulse transformer. Its number of turns is equal to number of turns of primary winding. It is also possible that intermediate electrode is connected through inductance to midpoint of key storage circuit assembled from two capacitor units connected in series and to plate of reservoir capacitor which second plate is connected to additional power supply source and to commutator which second lead-out is grounded. One key electrode is connected to high-voltage lead-out of key storage circuit and to key power supply source through primary winding of pulse transformer and another key electrode is connected to second lead-out of key storage circuit and to grounded lead-out of key power supply source through secondary winding of same pulse transformer which number of turns is equal to number of turns of primary winding. EFFECT: improved functional characteristics of laser. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области квантовой электроники и может использоваться при создании мощных и сверхмощных газовых лазеров непрерывного и импульсно-периодического действия. The invention relates to the field of quantum electronics and can be used to create high-power and heavy-duty gas lasers of continuous and pulse-periodic action.

Одной из наиболее сложных проблем при создании мощных и сверхмощных газовых лазеров является однородное возбуждение активной среды. One of the most difficult problems in creating high-power and super-powerful gas lasers is the uniform excitation of the active medium.

В настоящее время наиболее широко распространены устройства, использующие или несамостоятельный разряд, поддерживаемый электронным пучком, (см. патент США, кл. H 01 S 3/02, 3/22, 3/09 от 25.05.1970), или самостоятельный разряд с применением секционированных электродов, каждая секция которых нагружена на балластное сопротивление, ограничивающее ток разряда, и, тем самым, предотвращающее образование искрового канала в межэлектродном объеме (патент Франции N 2389258, кл. H 01 S 3/22, от 25.04.1997). Currently, the most widely used devices that use either a non-self-sustained discharge supported by an electron beam (see US patent, CL H 01 S 3/02, 3/22, 3/09 of 05/25/1970), or a stand-alone discharge using sectioned electrodes, each section of which is loaded with ballast resistance, limiting the discharge current, and thereby preventing the formation of a spark channel in the interelectrode volume (French patent N 2389258, CL H 01 S 3/22, from 04.25.1997).

Недостатками лазеров, в которых несамостоятельный разряд контролируется электронным пучком, являются сложность конструкции и больше габариты из-за наличия электронного ускорителя, малый срок службы в безостановочном режиме (~ 10 ч) из-за прорыва под действием электронного пучка металлической фольги, разделяющей вакуумную и газовую камеры, неоднородность накачки рабочей среды из-за большей скорость ионизации вблизи разделительной фольги. The disadvantages of lasers in which a non-self-sustained discharge is controlled by an electron beam are the design complexity and larger dimensions due to the presence of an electron accelerator, a short service life in non-stop mode (~ 10 hours) due to the breakdown of a metal foil separating vacuum and gas under the action of an electron beam chamber, inhomogeneous pumping of the working medium due to the higher ionization rate near the separation foil.

Недостатком лазеров, использующих для накачки самостоятельный разряд, является низкий КПД из-за неоптимальных условий накачки и больших потерь энергии на балластных сопротивлениях. The disadvantage of lasers using an independent discharge for pumping is their low efficiency due to non-optimal pumping conditions and large energy losses at ballast resistances.

Известны мощные лазеры (Hige-average power-pulsed perfomance of a multikilowatt PIE laset. Nikumb S.K., Seguin H.J.J., Seguin V.A., Willis R.J., Reshee H. W. "IEEE J. Quantum Electon", 1989, 25, N 7.1725-1735), в которых для накачки рабочей среды используется комбинированный разряд, когда между двумя электродами по одной электрической цепи зажигается кратковременный самостоятельный разряд (заменяющий электронный пучок), создающий плазмы с заданной концентрацией, а основная доля энергии вводится в газ при распаде плазмы на стадии несамостоятельного разряда по другой электрической цепи, что обеспечивает ввод энергии при оптимальных условиях. Элементом, развязывающим электрические цепи самостоятельного и несамостоятельного, является индуктивность. Power lasers are known (Hige-average power-pulsed perfomance of a multikilowatt PIE laset. Nikumb SK, Seguin HJJ, Seguin VA, Willis RJ, Reshee HW "IEEE J. Quantum Electon", 1989, 25, N 7.1725-1735), of which a combined discharge is used to pump the working medium, when a short-term independent discharge (replacing an electron beam) is ignited between two electrodes in one electric circuit, which creates a plasma with a given concentration, and the bulk of the energy is introduced into the gas when the plasma decays at the stage of a non-self-sustained discharge into another electric circuit that provides energy input pr and optimal conditions. The element that decouples the electrical circuits of an independent and non-independent is inductance.

Недостатком этого устройства является снижение амплитуды тока на начальной стадии несамостоятельного разряда из-за наличия в его цепи индуктивности, и, самое главное, потеря индуктивностью развязывающих свойств по мере необходимости увеличения тока несамостоятельного разряда при увеличении объема возбуждаемой среды. The disadvantage of this device is the decrease in the amplitude of the current at the initial stage of a non-self-sustained discharge due to the presence of inductance in its circuit, and, most importantly, the loss by the inductance of decoupling properties as the need increases in the current of the non-self-sustained discharge with increasing volume of the excited medium.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является электроразрядный лазер являющийся, прототипом (авт. св. N 713468, кл. H 01 S 3/09, опублик. в БИ N 10 за 1981, с. 289.), с комбинированной системой возбуждения. Устройство содержит два основных электрода, подключенных к системам предыонизации накопителям энергии самостоятельных разрядов, основу накопителю, питающему несамостоятельный разряд, и промежуточный электрод в виде сетки или пластины, подключенный к системе предыонизации и через коммутатор к накопителям энергии самостоятельных разрядов. В исходном состоянии эти накопители заряжены до направления, превышающего пробивное напряжение газового промежутка. После включения коммутатора напряжение от накопителей энергии самостоятельного разряда подается на промежуточный электрод, и в обоих промежутках зажигаются самостоятельные разряды, создающие в межэлектродных объемах плазму с заданной концентрацией электронов. После разрядки накопителей разряд переходит в несамостоятельную стадию и энергия в газ поступает из основного накопителя при оптимальной для накачки лазера напряженности электрического поля. При снижении тока несамостоятельного разряда до заданного уровня в промежутках снова зажигаются самостоятельные разряды и процесс повторяется. The closest in technical essence to the proposed device is an electric discharge laser which is a prototype (ed. St. N 713468, class H 01 S 3/09, published in BI N 10 for 1981, S. 289.), with a combined excitation system . The device contains two main electrodes connected to pre-ionization systems of independent discharges energy storage, a base to a non-self-discharge discharge storage device, and an intermediate electrode in the form of a grid or plate connected to the preionization system and, through a switch, to independent discharges energy storage devices. In the initial state, these drives are charged to a direction exceeding the breakdown voltage of the gas gap. After the switch is turned on, the voltage from independent energy storage devices is supplied to the intermediate electrode, and independent discharges are ignited in both gaps, which create a plasma with a given electron concentration in the interelectrode volumes. After discharging the drives, the discharge goes into a non-self-sustaining stage and energy enters the gas from the main drive at the electric field strength optimal for pumping the laser. When the non-self-sustaining discharge current decreases to a predetermined level, independent discharges again light up in the gaps and the process repeats.

Недостаток данного устройства заключается в том, что процессе горения самостоятельных разрядов в промежутках анод - промежуточный электрод, катод - промежуточный электрод напряжение от основного накопителя, постоянно приложенное к электродам анод - промежуточный электрод - катод, в одном промежутке складывается, а в другом вычитается из напряжения, подаваемого на промежуточный и основные электроды для зажигания самостоятельного разряда. Таким образом, при различной напряженности поля в двух промежутках создается изначально различная концентрация электродов, и на стадии несамостоятельного разряда происходит перераспределение напряжения, что приводит к пробою того промежутка, на котором выпала большая напряженность поля. Данный недостаток можно было бы устранить, выравнивания напряженности поля путем изменения межэлектродного расстояния. Но так как потенциал промежуточного электрода в процессе горения самостоятельных разрядов и разрядки накопителей непрерывно меняется, то невозможно обеспечить равенство полей длительное время и, следовательно, создание в этих промежутках плазмы с одинаковой концентрацией электронов. Кроме того, при разных давлениях, составах рабочей смеси и режим накачки для достижения максимальной мощности необходимо разное напряжение горения несамостоятельного разряда, что в данной схеме невозможно и, следовательно, ведет к снижению предельных энерговкладов. The disadvantage of this device is that the process of burning independent discharges in the gaps between the anode and the intermediate electrode, the cathode and the intermediate electrode is the voltage from the main storage device, the anode and the intermediate electrode, the cathode is constantly applied to the electrodes, it is added up in one gap and subtracted from the voltage in the other supplied to the intermediate and main electrodes for ignition of an independent discharge. Thus, at different field strengths in two gaps, an initially different concentration of electrodes is created, and at the stage of non-self-sustained discharge, voltage redistribution occurs, which leads to breakdown of the gap at which a large field strength has occurred. This disadvantage could be eliminated by leveling the field strength by changing the interelectrode distance. But since the potential of the intermediate electrode in the process of burning independent discharges and discharging storage rings is constantly changing, it is impossible to ensure the equality of the fields for a long time and, therefore, the creation of plasma in these gaps with the same electron concentration. In addition, at different pressures, compositions of the working mixture and the pumping mode, to achieve maximum power, different burning voltage of a non-self-sustained discharge is necessary, which is impossible in this scheme and, therefore, leads to a decrease in ultimate energy input.

Другим существенным недостатком устройства является постоянство по направлению потока газа межэлектродного расстояния. В этом случае поперечный потоку слой рабочей газовой среды по мере пролета через разрядную зону будет нагреваться, концентрация частиц в этом слое будет снижаться, а при наличии в рабочей среде слоев газа, параллельных направлению протекания тока, с различной концентрацией частиц и, соответственно, различным отношением напряженности электрического поля к числу частиц в единице объема, большая плотность тока придется на слои газа с меньшей концентрацией. Таким образом, из-за развития неустойчивостей в слоях с пониженной концентрацией частиц, уменьшается предельная энергия, рассеиваемая в газе, и ухудшается однородность накачки газовой смеси. Another significant drawback of the device is the constancy in the direction of gas flow interelectrode distance. In this case, the layer of the working gas medium transverse to the flow will heat up as it passes through the discharge zone, the concentration of particles in this layer will decrease, and if there are gas layers in the medium that are parallel to the direction of the current flow, with a different concentration of particles and, accordingly, a different ratio electric field strength to the number of particles per unit volume, a higher current density will be in gas layers with a lower concentration. Thus, due to the development of instabilities in layers with a reduced concentration of particles, the limiting energy dissipated in the gas decreases and the uniformity of pumping of the gas mixture deteriorates.

Кроме того, использование в качестве промежуточного электрода сетки или пластины приводит к необходимости повторного возбуждения уже ионизированной плазмы (иначе генерация будет осуществляться только в импульсном режиме), и созданию между основными электродами слоев газа с разной степенью ионизации. Что опять же приводит к возникновению неустойчивостей в слоях с повышенной ионизацией и ограничения предельной энергии, рассеиваемой в газе а также ухудшению однородности накачки газовой смеси. In addition, the use of a grid or plate as an intermediate electrode makes it necessary to re-excite an already ionized plasma (otherwise, generation will be carried out only in a pulsed mode), and to create gas layers with different degrees of ionization between the main electrodes. Which again leads to instabilities in the layers with increased ionization and limitation of the limiting energy dissipated in the gas as well as to a deterioration in the uniformity of pumping of the gas mixture.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. увеличение мощности, рассеиваемой в газе (и, следовательно, мощности излучения), однородности накачки среды, а также упрощение установки промежуточного электрода. The aim of the invention is to remedy these disadvantages, i.e. an increase in the power dissipated in the gas (and, consequently, the radiation power), the uniformity of the pumping medium, and also the simplification of the installation of the intermediate electrode.

Указанная цель достигается, если лазер содержит два основных электрода, подключенных к обкладкам накопительных конденсаторов, основному накопителю и основному источнику питания, и промежуточный электрод, подсоединенный к накопительным конденсаторам систем предыонизации и через коммутатор к противоположным обкладкам обоих накопительных конденсаторов и дополнительному источнику питания, и где один основной электрод подключен к обкладке накопительного конденсатора через первичную обмотку импульсного трансформатора, а другой основной электрод подключен к обкладке второго накопительного конденсатора через вторичную обмотку этого же импульсного трансформатора, число витков в которой равно числу витков в первичной обмотке. This goal is achieved if the laser contains two main electrodes connected to the plates of the storage capacitors, the main drive and the main power source, and an intermediate electrode connected to the storage capacitors of the preionization systems and through the switch to the opposite plates of both storage capacitors and an additional power source, and where one main electrode is connected to the storage capacitor plate through the primary winding of a pulse transformer, and the other main the second electrode is connected to the lining of the second storage capacitor through the secondary winding of the same pulse transformer, the number of turns in which is equal to the number of turns in the primary winding.

Указанная цель так же достигается, если лазер содержит два основных электрода, подключенных к основному накопителю, и промежуточный электрод, подключенный к накопительным конденсаторам систем предыонизации и через индуктивность к средней точке основного накопителя, собранного из двух последовательно соединенных конденсаторных блоков, и к обкладке накопительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена к дополнительному источнику питания и коммутатору, у которого второй вывод заземлен, что при использовании тиратрона в качестве коммутатора дает возможность включить тиратрон по более надежной схеме, когда катод и один из выводов нити подогрева заземлены), и где один основной электрод подключен к высоковольтному выводу основного накопителя и основному источнику питания через первичную обмотку импульсного трансформатора, а другой основной электрод подключен к второму выводу основного накопителя и заземленному выводу основного источника питания через вторичную обмотку этого же импульсного трансформатора, число витков в которой равно числу витков в первичной обмотке. This goal is also achieved if the laser contains two main electrodes connected to the main drive, and an intermediate electrode connected to the storage capacitors of the preionization systems and through inductance to the midpoint of the main drive assembled from two series-connected capacitor units, and to the lining of the storage capacitor , the second lining of which is connected to an additional power source and a switch, whose second output is grounded, which when using a thyratron in Using the switch allows you to turn on the thyratron in a more reliable way, when the cathode and one of the leads of the heating wire are grounded), and where one main electrode is connected to the high-voltage output of the main drive and the main power source through the primary winding of the pulse transformer, and the other main electrode is connected to the second the output of the main drive and the grounded output of the main power source through the secondary winding of the same pulse transformer, the number of turns in which is equal to the number of turns in the primary winding.

Электрическую мощность, рассеиваемую в газе, можно дополнительно повысить, если расстояние между основными электродами, поперек которых осуществляется прокачка газа через разрядный объем, после достижения потоком газа зоны генерации увеличено настолько, чтобы отношение величины электрического поля к числу частиц в единице объема газа оставалось неизменным, а промежуточный электрод выполнен в виде трубки или стержня и установлен посередине между двумя основными электродами на входе потока газа в разрядную зону, диаметр промежуточного электрода выбирается из условия однократного возбуждения одного и того же объема газа:
d ≤ v/ν, ,
где
d - диаметр электрода
v - скорость потока газа,
ν - частота следования импульсов самостоятельного разряда.The electric power dissipated in the gas can be further increased if the distance between the main electrodes across which gas is pumped through the discharge volume is increased so that the ratio of the electric field to the number of particles per unit volume of gas remains constant, and the intermediate electrode is made in the form of a tube or rod and is installed in the middle between two main electrodes at the inlet of the gas flow into the discharge zone, the diameter of the intermediate electrode is selected from a single excitation condition of the same volume of gas:
d ≤ v / ν,,
Where
d is the diameter of the electrode
v is the gas flow rate,
ν is the pulse repetition rate of the self-discharge.

Отличительным признаками в таких решениях являются:
- подключение одного основного электрода к обкладке накопительного конденсатора через первичную обмотку импульсного трансформатора, а второго основного электрода к обкладке второго накопительного конденсатора через вторичную обмотку этого же импульсного трансформатора, число витков в которой равняется числу витков в первичной обмотке;
- подключение промежуточного электрода через индуктивность к средней точке основного накопителя, собранного из двух последовательно соединенных конденсаторных блоков, и к обкладке накопительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена к дополнительному источнику питания и к выводу коммутатора, второй вывод которого заземлен; подключение первого основного электрода к выводу основного накопителя и основному источнику питания через первичную обмотку импульсного трансформатора, а второго основного электрода к второму выводу основного накопителя и заземленному выводу основного источника питания через вторичную обмотку этого же импульсного трансформатора, число витков в которой равно числу витков в первичной обмотке;
- расстояние между основными электродами, поперек которых осуществляется прокачка газа через разрядный объем после достижения потоком газа зоны генерации, увеличено настолько, чтобы отношение величины электрического поля к числу частиц в единице объема газа оставалось неизменным, а промежуточный электрод выполнен в виде трубки или стержня и установлен посередине между двумя основными электродами на входе потока газа в разрядную зону.Distinctive features in such decisions are:
- connecting one main electrode to the lining of the storage capacitor through the primary winding of the pulse transformer, and the second main electrode to the lining of the second storage capacitor through the secondary winding of the same pulse transformer, the number of turns in which is equal to the number of turns in the primary winding;
- connecting the intermediate electrode through inductance to the midpoint of the main drive, assembled from two series-connected capacitor units, and to the lining of the storage capacitor, the second lining of which is connected to an additional power source and to the output of the switch, the second terminal of which is grounded; connecting the first main electrode to the output of the main drive and the main power source through the primary winding of the pulse transformer, and the second main electrode to the second output of the main drive and the grounded output of the main power source through the secondary winding of the same pulse transformer, the number of turns in which is equal to the number of turns in the primary winding;
- the distance between the main electrodes, across which gas is pumped through the discharge volume after the gas stream reaches the generation zone, is increased so that the ratio of the electric field to the number of particles per unit volume of gas remains unchanged, and the intermediate electrode is made in the form of a tube or rod and installed in the middle between two main electrodes at the inlet of the gas flow into the discharge zone.

Технический результат обусловлен тем, что в процессе зажигания самостоятельных разрядов в промежутках анод - промежуточный электрод, катод - промежуточный электрод электрическое поле накопителя энергии несамостоятельного разряда, постоянно приложенное к электродам анод - катод, в одном промежутке складывается, а в другом вычитается из поля самостоятельного разряда. Таким образом, при различной напряженности электрического поля в двух промежутках разряд зажигается только том, в котором напряженность больше. Ток разряда проходит через одну из обмоток импульсного трансформатора так, что в другой обмотке наводится ЭДС, которая дополнительно прикладывается к невозбужденному промежутку. Напряженность поля в невозбужденном промежутке будет возрастать до тех пор пока в нем не загорится разряд и электрические поля в обоих промежутках не уравняются. Следовательно, такой подход позволяет вне зависимости от разницы межэлектродного расстояния создать между электродами плазму с одинаковой концентрацией электронов. Импульсный трансформатор намотан коаксиальным кабелем на кольцевом ферритовом сердечнике со встречным включением обмоток и не вносит индуктивное сопротивление в протекание тока самостоятельного разряда, так как магнитное поле в трансформаторе при встречном направлении протекания токов через первичную и вторичную обмотки практически равно нулю. The technical result is due to the fact that during the ignition of independent discharges in the spaces between the anode and the intermediate electrode, the cathode and the intermediate electrode, the electric field of the energy storage of a non-self-discharge, constantly applied to the electrodes of the anode-cathode, is added up in one gap and subtracted from the self-discharge field in the other . Thus, at different electric field strengths in two gaps, the discharge ignites only the one in which the intensity is greater. The discharge current passes through one of the windings of the pulse transformer so that an EMF is induced in the other winding, which is additionally applied to the unexcited gap. The field strength in the unexcited gap will increase until a discharge lights up in it and the electric fields in both gaps equalize. Therefore, this approach allows, regardless of the difference in the interelectrode distance, to create a plasma with the same electron concentration between the electrodes. The pulse transformer is wound with a coaxial cable on an annular ferrite core with onward switching of the windings and does not introduce inductive resistance to the flow of self-discharge current, since the magnetic field in the transformer with the opposite direction of currents flowing through the primary and secondary windings is almost zero.

Во время самостоятельного разряда между электродами создается плазма с одинаковой концентрацией электронов (по п.1), с тем отличием, что во время несамостоятельного разряда ток от основного накопителя протекает через импульсный трансформатор. В этом случае токи, протекающие в первичной и вторичной обмотках импульсного трансформатора, направлены в одну сторону, но в таком режиме происходит насыщение магнитопровода трансформатора и его индуктивное сопротивление также практически равно нулю. During an independent discharge between the electrodes, a plasma is created with the same electron concentration (according to claim 1), with the difference that during a non-independent discharge, the current from the main drive flows through a pulse transformer. In this case, the currents flowing in the primary and secondary windings of the pulse transformer are directed in one direction, but in this mode the transformer magnetic core is saturated and its inductive resistance is also almost zero.

В начальной стадии протекания тока несамостоятельного разряда основная доля энергии идет на возбуждение верхнего лазерного уровня, температура и концентрация частиц газа изменяются незначительно. Этим (так как смесь прокачивается через разрядный промежуток) обусловлено наличие на основных электродах параллельно участка. После достижения потоком зоны генерации происходит передача энергии с нижнего лазерного уровня в тепловую энергию, рабочая смесь быстро нагревается, понижается концентрация частиц газа в промежутке, поэтому параллельный участок основных электродов переходит в линейно расширяющийся таким образом, чтобы отношение величины электрического поля к числу частиц газа в единице объема на всем протяжении разрядно зоны оставалось неизменным. Тогда плотность тока через любые участки разрядной зоны будет одинакова, что затрудняет развитие неустойчивостей, ограничивающих предельную энергию, вводимую в разряд. Диаметр промежуточного электрода выбирается из условия однократного возбуждения одного объема газа: d ≤ v/ν, , таким образом, чтобы обеспечить однородное распределение однократно ионизированной плазмы по всему межэлектродному промежутку. Такой подход позволяет повысить максимальную мощность; введенную в газ, и однородность плазмы разряда. In the initial stage of the flow of a non-self-sustained discharge, the bulk of the energy goes to the excitation of the upper laser level, the temperature and concentration of gas particles vary slightly. This (since the mixture is pumped through the discharge gap) is due to the presence on the main electrodes parallel to the site. After the flow reaches the generation zone, energy is transferred from the lower laser level to thermal energy, the working mixture quickly heats up, the concentration of gas particles in the gap decreases, therefore, the parallel section of the main electrodes goes linearly expanding so that the ratio of the electric field to the number of gas particles in unit volume throughout the discharge zone remained unchanged. Then the current density through any parts of the discharge zone will be the same, which complicates the development of instabilities that limit the limiting energy introduced into the discharge. The diameter of the intermediate electrode is selected from the condition of a single excitation of one gas volume: d ≤ v / ν, so as to ensure a uniform distribution of the once ionized plasma over the entire interelectrode gap. This approach allows you to increase maximum power; introduced into the gas, and the uniformity of the discharge plasma.

На фиг.1 приведена блок-схема электроразрядного лазера с импульсным трансформатором, включенным в цепь самостоятельного разряда; на фиг.2 приведена блок-схема электроразрядного лазера с импульсным трансформатором, включенным в цепь самостоятельного и несамостоятельного разрядов; на фиг.3 приведено поперечное сечение разрядной камеры с прокачкой газа поперек профилированных электродов. Figure 1 shows a block diagram of an electric discharge laser with a pulse transformer included in the circuit of an independent discharge; figure 2 shows a block diagram of an electric discharge laser with a pulse transformer included in the circuit of independent and non-independent discharges; figure 3 shows the cross section of the discharge chamber with pumping gas across the profiled electrodes.

На фиг.1 показана блок-схема электроразрядного лазера, в котором основной потенциальный электрод 1 подключен к обкладке основного накопителя 9 и источнику питания 12, обкладке накопительного конденсатора 8 через первичную обмотку импульсного трансформатора 6. Основной заземленный электрод 2 подключен к второй обкладке основного накопителя 9 и заземленному выводу источника питания 12, к обкладке накопительного конденсатора 7 и выходу источника питания 11 через вторичную обмотку импульсного трансформатора 6, число витков в которой равняется числу витков в первичной обмотке. Промежуточный электрод 3 подключен к обкладкам конденсаторов 5 (вторые обкладки которых подключен к электродам системы предварительной ионизации 4) и к коммутатору 10, второй вывод которого подключен к соединенным между собой обкладкам накопительных конденсаторов 7, и потенциальному выводу источника питания 11. Импульсный трансформатор 6 намотан коаксиальным кабелем, на кольцевом ферритовом сердечнике и подключен таким образом, чтобы токи, протекающие через электродные промежутки 1-3 и 2-3, были направлены в обмотках трансформатора в противоположные стороны. Figure 1 shows a block diagram of an electric discharge laser, in which the main potential electrode 1 is connected to the lining of the main drive 9 and the power source 12, the lining of the storage capacitor 8 through the primary winding of the pulse transformer 6. The main grounded electrode 2 is connected to the second lining of the main drive 9 and the grounded output of the power source 12, to the lining of the storage capacitor 7 and the output of the power source 11 through the secondary winding of the pulse transformer 6, the number of turns of which is equal to h Isla of turns in the primary winding. The intermediate electrode 3 is connected to the plates of the capacitors 5 (the second plates of which are connected to the electrodes of the pre-ionization system 4) and to the switch 10, the second terminal of which is connected to the connected plates of the storage capacitors 7, and the potential output of the power source 11. The pulse transformer 6 is wound coaxial cable, on an annular ferrite core and connected in such a way that the currents flowing through the electrode gaps 1-3 and 2-3 are directed in the transformer windings against bying side.

На фиг.2 показана блок-схема электроразрядного лазера, в котором промежуточный электрод 3 подключен через индуктивность 13 к средней точке основного накопителя, собранного из двух последовательно соединенных конденсаторных блоков 8 и 9, а также к обкладкам конденсаторов 5 (вторые обкладки которых подключены к электродам системы предварительной ионизации) и к обкладке накопителя 7, вторая обкладка которого подключена к дополнительному источнику питания 11 и к выводу коммутатора 10, второй вывод которого заземлен. Основной потенциальный электрод 1 подключен к обкладке основного накопителя 8-9 и потенциальному выводу основного источника питания 12 через первичную обмотку импульсного трансформатора 6. Основной электрод 2 подключен к заземленным обкладке основного накопителя 8-9 и выводу основного источника питания 12 через вторичную обмотку этого же импульсного трансформатора 6, число витков в которой равняется числу витков в первичной обмотке. Импульсный трансформатор 6 намотан коаксиальным кабелем на кольцевом ферритовом сердечнике и подключен таким образом, чтобы токи, протекающие через электродные промежутки 1-3 и 2-3, были направлены в обмотках трансформатора в противоположные стороны. Figure 2 shows a block diagram of an electric discharge laser, in which the intermediate electrode 3 is connected through an inductance 13 to the midpoint of the main drive, assembled from two series-connected capacitor units 8 and 9, as well as to the plates of the capacitors 5 (the second plates of which are connected to the electrodes pre-ionization system) and to the lining of the drive 7, the second lining of which is connected to an additional power source 11 and to the output of the switch 10, the second output of which is grounded. The main potential electrode 1 is connected to the cover of the main drive 8-9 and the potential output of the main power supply 12 through the primary winding of the pulse transformer 6. The main electrode 2 is connected to the grounded cover of the main drive 8-9 and the output of the main power supply 12 through the secondary winding of the same pulse transformer 6, the number of turns in which is equal to the number of turns in the primary winding. Pulse transformer 6 is wound with a coaxial cable on an annular ferrite core and connected so that currents flowing through the electrode gaps 1-3 and 2-3 are directed in opposite directions in the transformer windings.

На фиг. 3 изображено поперечное сечение разрядной камеры 7 с системой профилированных электродов 1-3-2, поперек которых осуществляется прокачка газовой смеси. Основные электроды 1, 2 выполнены так, что поперечное газовому потоку сечение разрядной зоны после достижения потоком зоны генерации расширяется в такой степени, чтобы отношение величины электрического поля к числу частиц в единице объема оставалось измененным. Промежуточный электрод 3 выполнен в виде трубки или стержня и установлен посередине между основными электродами 1-2 на входе потока газа в разрядную зону 6. Диаметр промежуточного электрода 3 выбирается из условия однократного возбуждения одного и того же объема газа: d ≤ v/ν. . In FIG. 3 shows a cross section of the discharge chamber 7 with a system of profiled electrodes 1-3-2, across which the gas mixture is pumped. The main electrodes 1, 2 are designed so that the cross section of the discharge zone after the flow reaches the generation zone expands to such an extent that the ratio of the electric field to the number of particles per unit volume remains changed. The intermediate electrode 3 is made in the form of a tube or rod and is installed in the middle between the main electrodes 1-2 at the gas flow inlet to the discharge zone 6. The diameter of the intermediate electrode 3 is selected from the condition of a single excitation of the same gas volume: d ≤ v / ν. .

Электронная часть электроразрядного лазера может быть собрана по схеме, приведенной на фиг.1 или 3. В таком случае электродная система (фиг.3) подключена в точке а к обкладке основного накопителя 9 и потенциальному выходу основного источника питания 12 (фиг.1), в точке б - к заземленным обкладке основного накопителя 9 и выходу источника питания 12 (фиг.1), в точке в - к коммутатору 10 фиг.1). The electronic part of the electric discharge laser can be assembled according to the circuit shown in figure 1 or 3. In this case, the electrode system (figure 3) is connected at point a to the lining of the main drive 9 and the potential output of the main power source 12 (figure 1), at point b - to the grounded cover of the main drive 9 and the output of the power source 12 (Fig. 1), at point c - to the switch 10 of Fig. 1).

Устройство, приведенное на фиг.1, работает следующим образом. The device shown in figure 1, operates as follows.

В исходном состоянии батарея конденсаторов 9 заряжена от основного источника питания 12 до напряжения U₁. Конденсатор 8 заряжен от вспомогательного источника питания 11 до напряжения U₂ по цепи: источник 11 - конденсатор 8 - первичная обмотка трансформатора 6 - батарея конденсаторов 9 - вторичная обмотка трансформатора 6. Конденсатор 7 заряжен от вспомогательного источника питания 11 до напряжения U₂ по цепи: источник 11 - конденсатор 7. Поскольку емкость конденсаторов 7 и 8 много меньше емкости конденсаторной батареи 9, а U₂ >> U₁, то напряжение на конденсаторе 8 практически равно напряжению на конденсаторе 7. Конденсаторы 5 не заряжены. После подачи импульса управления на коммутатор 10, он открывается и напряжение U₂ передается на промежуточный электрод 3 и через конденсаторы на подсветочные электроды 4. На фронте этого импульса зажигается вспомогательный разряд в промежутках 4-1 и 4-2, производящий предварительную ионизацию рабочей среды между электродами 1-3 и 3-2, и конденсаторы 5 заряжается. Так как к электродам 1-2 приложено напряжение U₁ от конденсаторной батареи 9, напряженности электрических полей в промежутках 1-3 и 3-2 различны и при достижении пробивного напряжения в промежутке с большей напряженностью электрического поля 1-3 или 3-2 (в зависимости от полярности включения U₁ и U₂) возбуждается разряд. Ток разряда конденсатора 7 или 8 проходит через одну из обмоток импульсного трансформатора 6 так, что в другой обмотке наводится ЭДС, которая дополнительно прикладывается к невозбужденному промежутку (3-2 или 1-3). Таким образом напряженность поля в невозбужденном промежутке будет возрастать до тех пор, пока в нем не загорится разряд и электрические поля в обеих промежутках не уравняются. Следовательно, между электродами 1-3 и 3-2 зависимости от разницы межэлектродного расстояния возникают разряды с одинаковой концентрацией электронов. Конденсаторы 5 при этом разряжаются через плазму, созданную в промежутках 4-2-3 и 4-1-3.In the initial state, the capacitor bank 9 is charged from the main power source 12 to a voltage of U ₁ . The capacitor 8 is charged from the auxiliary power supply 11 to the voltage U ₂ through the circuit: the source 11 - capacitor 8 - the primary winding of the transformer 6 - the capacitor bank 9 - the secondary winding of the transformer 6. The capacitor 7 is charged from the auxiliary power source 11 to the voltage U ₂ through the circuit: source 11 is capacitor 7. Since the capacitance of capacitors 7 and 8 is much smaller than the capacity of capacitor bank 9, and U ₂ >> U ₁ , the voltage across capacitor 8 is almost equal to the voltage across capacitor 7. Capacitors 5 are not charged. After applying a control pulse to the switch 10, it opens and the voltage U ₂ is transmitted to the intermediate electrode 3 and through the capacitors to the backlight electrodes 4. At the front of this pulse, an auxiliary discharge is ignited in the spaces 4-1 and 4-2, which pre-ionizes the working medium between electrodes 1-3 and 3-2, and capacitors 5 are charging. Since the voltage U ₁ from the capacitor bank 9 is applied to the electrodes 1-2, the electric field strengths in the gaps 1-3 and 3-2 are also different when the breakdown voltage is reached in the gap with a higher electric field strength 1-3 or 3-2 (in depending on the polarity of the inclusion of U ₁ and U ₂ ) a discharge is excited. The discharge current of the capacitor 7 or 8 passes through one of the windings of the pulse transformer 6 so that an EMF is induced in the other winding, which is additionally applied to the unexcited gap (3-2 or 1-3). Thus, the field strength in the unexcited gap will increase until a discharge lights up in it and the electric fields in both gaps equalize. Therefore, between electrodes 1-3 and 3-2, depending on the difference in interelectrode distance, discharges with the same electron concentration occur. The capacitors 5 are discharged through the plasma created in the gaps 4-2-3 and 4-1-3.

Импульсный трансформатор 6 намотан коаксиальным кабелем со встречным включением обмоток и не вносит индуктивное сопротивление в протекание тока самостоятельного разряда от накопителей 7 и 8, так как магнитное поле в трансформаторе при встречном направлении протекания токов через первичную и вторичную обмотки практически равно нулю. Плазма, созданная на стадии самостоятельного разряда проводит ток от основного накопителя 9, которым производится накачка рабочей среды лазера. Поскольку при оптимальном, с точки зрения накачки лазера, напряжении U₁, воздействующем на плазму, ионизация среды не восполняет убыль заряженных частицу вследствие рекомбинации, ток уменьшается. Поддержание разряда восполнением зарядоносителей осуществляется подачей импульсного напряжения амплитудой U₁ при очередном включении коммутатора 10. При этом указанный процесс повторяется.Pulse transformer 6 is wound with a coaxial cable with onward switching of the windings and does not introduce inductive resistance to the flow of self-discharge current from drives 7 and 8, since the magnetic field in the transformer with the opposite direction of current flow through the primary and secondary windings is almost zero. The plasma created at the self-discharge stage conducts current from the main storage 9, which is used to pump the working medium of the laser. Since, at the optimal voltage U ₁ acting on the plasma from the point of view of laser pumping, the ionization of the medium does not compensate for the decrease in the charged particle due to recombination, the current decreases. Maintaining the discharge by replenishing the charge carriers is carried out by applying a pulse voltage of amplitude U _{1 the} next time the switch 10 is turned on. This process is repeated.

Устройство, приведенное на фиг.2, работает следующим образом. The device shown in figure 2, operates as follows.

В исходном состоянии батарея конденсаторов 8-9 заряжена от основного источника питания 12 до напряжения U₁. Конденсатор 7 заряжен от вспомогательного источника питания 11 до напряжения U₂ по цепи: источник 11 - конденсатор 8 - индуктивность 13 - батарея конденсаторов 8 и конденсаторов 9 - источник 12 (так как емкость конденсаторной батареи 8-9 много больше емкости конденсатора 7). Конденсаторы 5 не заряжены. После подачи импульса управления на коммутатор 10 он открывается и напряжение U₂ передается на заземленную общую точку схемы. При этом, промежуточный электрод 3 оказывается под потенциалом - U₂ относительно основных электродов 1 и 2. На фронте этого импульса зажигается вспомогательный разряд в промежутках 4-1 и 4-2, производящий предварительную ионизацию рабочей среды между электродами 1-3 и 3-2, и конденсаторы 5 заряжаются. Так как к электродам 1-2 приложено напряжение U₁ от конденсаторной батареи 8-9, напряженности электрических полей в промежутках 1-3 и 3-2 различны, и при достижении пробивного напряжения в промежутке с большей напряженностью электрического поля 1-3 или 3-2 (в зависимости от полярности включения U₁ и U₂) возбуждается разряд. Ток разряда конденсатора 7 происходит через одну из обмоток импульсного трансформатора 6 так, что в другой обмотке наводится ЭДС, которая дополнительно прикладывается к невозбужденному промежутку (3-2 или 1-3). Таким образом, напряженность поля в невозбужденном промежутке будет возрастать до тех пор, пока в нем не загорится разряд и электрические поля в обоих промежутках не уравняются. Следовательно, между электродами 1-3 и 3-2 вне зависимости от разницы межэлектродного расстояния возникают разряды с одинаковой концентрацией электронов. Конденсаторы 5 при этом разряжаются через плазму, созданную в промежутках 4-2-3 и 4-1-3. Плазма, созданная на стадии самостоятельного разряда, проводит ток от основного накопителя 8-9, которым производится накачка рабочей среды лазера. Импульсный трансформатор 6 намотан коаксиальным кабелем на кольцевом ферритовом сердечнике со встречным включением обмоток и не вносит индуктивное сопротивление в протекание тока самостоятельного разряда от накопителя 7, так как магнитное поле в трансформаторе при встречном направлении протекания токов через первичную и вторичную обмотки практически равно нулю. Во время протекания тока от основного накопителя 8-9, т.е. во время несамостоятельного разряда, токи, протекающие в первичной и вторичной обмотках импульсного трансформатора 6, направлены в одну сторону, но в этом режиме происходит насыщение магнитопровода трансформатора и его индуктивное сопротивление также практически равно нулю. Поскольку при оптимальном, с точки зрения накачки лазера, напряжении U₁, воздействующем на плазму, ионизация среды не восполняет убыль заряженных частиц вследствие рекомбинации, ток уменьшается. Поддержание разряда восполнения зарядоносителей осуществляется подачей импульсного напряжения амплитудой U₁ при очередном включении коммутатора 10. При этом указанный процесс повторяется.In the initial state, the capacitor bank 8-9 is charged from the main power source 12 to a voltage of U ₁ . The capacitor 7 is charged from the auxiliary power source 11 to the voltage U ₂ through the circuit: source 11 — capacitor 8 — inductance 13 — capacitor bank 8 and capacitors 9 — source 12 (since the capacitance of the capacitor bank 8–9 is much larger than the capacity of the capacitor 7). Capacitors 5 are not charged. After applying the control pulse to the switch 10, it opens and the voltage U ₂ is transmitted to the grounded common point of the circuit. In this case, the intermediate electrode 3 is at a potential of U ₂ relative to the main electrodes 1 and 2. At the front of this pulse, an auxiliary discharge is ignited in the spaces 4-1 and 4-2, which pre-ionizes the working medium between the electrodes 1-3 and 3-2 , and capacitors 5 are charging. Since the voltage U ₁ from the capacitor bank 8-9 is applied to the electrodes 1-2, the electric field strengths in the gaps 1-3 and 3-2 are different, and when the breakdown voltage is reached in the gap with a higher electric field strength 1-3 or 3- 2 (depending on the polarity of the inclusion of U ₁ and U ₂ ) a discharge is excited. The discharge current of the capacitor 7 occurs through one of the windings of the pulse transformer 6 so that an EMF is induced in the other winding, which is additionally applied to the unexcited gap (3-2 or 1-3). Thus, the field strength in the unexcited gap will increase until a discharge lights up in it and the electric fields in both gaps equalize. Therefore, between electrodes 1-3 and 3-2, regardless of the difference in the interelectrode distance, discharges occur with the same electron concentration. The capacitors 5 are discharged through the plasma created in the gaps 4-2-3 and 4-1-3. The plasma created at the self-discharge stage conducts current from the main storage device 8–9, which is used to pump the working medium of the laser. Pulse transformer 6 is wound with a coaxial cable on an annular ferrite core with on-off windings and does not introduce inductive resistance to the flow of self-discharge current from drive 7, since the magnetic field in the transformer with the opposite direction of currents flowing through the primary and secondary windings is almost zero. During the flow of current from the main drive 8-9, i.e. during a non-self-sustained discharge, the currents flowing in the primary and secondary windings of the pulse transformer 6 are directed in one direction, but in this mode the magnetic core of the transformer is saturated and its inductive resistance is also almost zero. Since, at the optimum voltage U ₁ acting on the plasma from the point of view of laser pumping, the ionization of the medium does not compensate for the loss of charged particles due to recombination, the current decreases. Maintaining a charge replenishment charge carrier is carried out by applying a pulse voltage of amplitude U _{1 the} next time the switch 10 is turned on. This process is repeated.

Электроразрядный лазер (п.1, 2) с разрядной камерой, приведенной на фиг. 3, работает следующим образом. An electric discharge laser (1, 2) with a discharge chamber shown in FIG. 3, works as follows.

В исходном состоянии конденсаторы 5 не заряжены. При приходе высоковольтного импульса на промежуточный электрод 3 и через конденсаторы на подсветочные электроды 4, на фронте этого импульса зажигается вспомогательный разряд в промежутках 4-1 и 4-2, производящий предварительную ионизацию рабочей среды между электродами 1-3 и 3-2, конденсаторы 5 заряжаются. При достижении пробивного напряжения в промежутках 1-3 и 3-2 в них зажигаются самостоятельные разряды. Конденсаторы 5 при этом разряжаются через плазму, созданную в промежутках 4-2-3 и 4-1-3. Плазма, созданная разрядами между электродами 1-3, 2-3 и смещающаяся потоком газа вдоль электродов 1-2, приводит ток от основного накопителя 9 (фиг.1), которым производится накачка рабочей среды лазера. В начальной стадии протекания тока несамостоятельного разряда основная доля энергии идет на возбуждение верхнего лазерного уровня, температура и концентрация частиц рабочей среды изменяются незначительно. Эти (так как смесь прокачивается через разрядный промежуток) обусловлено наличие на электродах 1, 2 параллельного участка. После достижения потоком зоны генерации происходит передача энергии с нижнего лазерного уровня в тепловую энергию, рабочая смесь быстро нагревается, понижается концентрация частиц газа в промежутке, что при постоянной напряженности электрического поля приводило бы к неограниченному возрастанию отношения величины электрического поля к концентрации частиц газа в разрядном объеме и, следовательно, к снижению однородности накачки рабочей смеси, предельной мощности, введенной в газ, КПД. Для устранения этого после достижения зоны генерации параллельный участок электродов 1-2 переходит в линейно-расширяющийся таким образом, чтобы отношение величины электрического поля к числу частиц в единице объема газа на всем протяжении разрядной зоны оставалось неизменным. In the initial state, the capacitors 5 are not charged. When a high-voltage pulse arrives at the intermediate electrode 3 and through the capacitors to the backlight electrodes 4, an auxiliary discharge is ignited at the front of this pulse in the spaces 4-1 and 4-2, which pre-ionizes the working medium between the electrodes 1-3 and 3-2, the capacitors 5 are charging. When the breakdown voltage is reached in the intervals 1-3 and 3-2, independent discharges are ignited in them. The capacitors 5 are discharged through the plasma created in the gaps 4-2-3 and 4-1-3. The plasma created by the discharges between the electrodes 1-3, 2-3 and displaced by the gas flow along the electrodes 1-2, leads the current from the main drive 9 (Fig.1), which is used to pump the working medium of the laser. In the initial stage of the flow of a non-self-sustained discharge, the main part of the energy goes to the excitation of the upper laser level, the temperature and concentration of the particles of the working medium vary slightly. These (since the mixture is pumped through the discharge gap) due to the presence on the electrodes 1, 2 of a parallel section. After the flow reaches the generation zone, energy is transferred from the lower laser level to thermal energy, the working mixture quickly heats up, the concentration of gas particles in the gap decreases, which at a constant electric field strength would lead to an unlimited increase in the ratio of the electric field to the concentration of gas particles in the discharge volume and, therefore, to reduce the homogeneity of the pumping of the working mixture, the maximum power introduced into the gas, the efficiency. To eliminate this, after reaching the generation zone, the parallel section of the electrodes 1-2 becomes linearly expanding so that the ratio of the electric field to the number of particles in a unit volume of gas throughout the entire discharge zone remains unchanged.

Поскольку при оптимальном, с точки зрения накачки лазера, напряжении U₁, воздействующем на плазму, ионизация среды не восполняет убыль заряженных частиц вследствие рекомбинации, ток уменьшается. Поддержание разряда восполнением зарядоносителей осуществляется подачей импульсного напряжения амплитудой U₁ при очередном включении коммутатора 10 (фиг.1). При этом указанный процесс повторяется. Частота повторения импульсов самостоятельного разряда в промежутках 1-3 и 2-3 (фиг.3) и диаметр промежуточного электрода 3 выбираются из условия однократного возбуждения одного объема газа d ≤ v/ν, , таким образом, чтобы обеспечить однородное распределение плазмы по всему межэлектродном промежутку 1-2.Since, at the optimum voltage U ₁ acting on the plasma from the point of view of laser pumping, the ionization of the medium does not compensate for the loss of charged particles due to recombination, the current decreases. Maintaining the discharge by replenishing the charge carriers is carried out by applying a pulse voltage with an amplitude of U ₁ at the next switching on of the switch 10 (Fig. 1). In this case, the specified process is repeated. The pulse repetition rate of self-discharge pulses in the gaps 1-3 and 2-3 (Fig. 3) and the diameter of the intermediate electrode 3 are selected from the condition of a single excitation of one gas volume d ≤ v / ν, so as to ensure a uniform plasma distribution throughout the interelectrode interval 1-2.

Работоспособность предлагаемого устройства приведена на примере CO₂-лазера с объемом активной среды 4,5 х 2 х 80 см (с межэлектродными расстояниями по 2,25 см), заполненным рабочей смесью газов, в которой содержалось 2 мм рт.ст. CO₂, 14 мм рт.ст. N₂ 44 мм рт.ст. He. В качестве коммутатора 10 (фиг. 1) использовался тиратрон ТГИ1-1000/25. Для обеспечения предварительной ионизации рабочей среды использовались два ряда вспомогательных острийных электродов 4, установленных на расстоянии 5 мм до основных электродов 1, 2 по потоку газа. Расстояние между остриями 1 см. Суммарная емкость конденсаторов 5 подсветки составляла 1,5 нФ. Емкость конденсаторов 7 и 8 по 1 нФ, зарядное напряжение U₂ - 12 кВ. Емкость конденсаторной батареи 9 составляла 4 мкФ, зарядное напряжение U₁ = 2 кВ. Таким образом, на электроды 1-2 было подано постоянное напряжение 2 кВ, после срабатывания тиратрона на электроды 1-3 и 2-3 подавались импульсы напряжения амплитудой порядка 6 кВ с отрицательным потенциалом среднего электрода 3 относительно основных электродов 1 и 2. Импульсный трансформатор 6 намотан двадцатью витками коаксиального кабеля на кольцевом феррите 10 х 6 х 1,5 см. В качестве первичной обмотки использована средняя жила коаксиального кабеля, в качестве вторичной - оплетки коаксиального кабеля. Импульсы самостоятельного разряда подавались в пакетном режиме по 3 импульса в пакете через 100 мкс каждый, частота следования пакетов 900 Гц.The operability of the proposed device is shown on the example of a CO ₂ laser with an active medium volume of 4.5 x 2 x 80 cm (with interelectrode spacing of 2.25 cm), filled with a working gas mixture, which contained 2 mm Hg. CO ₂ , 14 mmHg N ₂ 44 mm Hg He As the switch 10 (Fig. 1), the TGI1-1000 / 25 thyratron was used. To ensure preliminary ionization of the working medium, two rows of auxiliary pointed electrodes 4 were used, installed at a distance of 5 mm from the main electrodes 1, 2 in the gas flow. The distance between the tips is 1 cm. The total capacitance of the backlight capacitors 5 was 1.5 nF. The capacitance of capacitors 7 and 8 is 1 nF, the charging voltage U ₂ is 12 kV. The capacitance of the capacitor bank 9 was 4 μF, the charging voltage U ₁ = 2 kV. Thus, a constant voltage of 2 kV was applied to the electrodes 1-2, after the thyratron was triggered, voltage pulses with an amplitude of about 6 kV with a negative potential of the middle electrode 3 relative to the main electrodes 1 and 2 were applied to the electrodes 1-3 and 2-3. Pulse transformer 6 wound with twenty turns of coaxial cable on a ring ferrite of 10 x 6 x 1.5 cm. The primary core of the coaxial cable was used as the primary winding, and the braid of the coaxial cable as the secondary one. Self-discharge pulses were supplied in burst mode with 3 pulses per packet after 100 μs each, the packet repetition rate was 900 Hz.

В таких условиях зарегистрирована удельная мощность, введенная в газ за время пакета импульсов, 20 Вт/см³ или средняя удельная мощность 7,5 Вт/см³. Это подтверждает положительный эффект заявляемого устройства.In such conditions, the specific power introduced into the gas during the pulse packet, 20 W / cm ³ or the average specific power of 7.5 W / cm ^{3, is} recorded. This confirms the positive effect of the claimed device.

Проведенные расчеты показывают, что при использовании электродной системы, приведенной на фиг.3, в данных условиях длина параллельного участка электродов 1 и 2 должна составлять порядка 1 см, а угол наклона расширяющегося части относительно параллельного участка порядка 20^o.The calculations show that when using the electrode system shown in figure 3, under these conditions, the length of the parallel section of the electrodes 1 and 2 should be about 1 cm, and the angle of inclination of the expanding part relative to the parallel section is about 20 ^o .

Claims

1. An electric-discharge laser containing a gas cell with a discharge chamber and a gas pumping device, two main electrodes connected to the storage capacitor plates, the main storage device and the main power source, and an intermediate electrode connected to the storage capacitors of the preionization systems and through the switch to the opposite plates both storage capacitors and an additional power source, characterized in that one main electrode is connected to the storage capacitor plate torus through the primary winding of the pulse transformer, and the other main electrode is connected to the lining of the second storage capacitor through the secondary winding of the same pulse transformer, the number of turns in which is equal to the number of turns in the primary winding.

2. An electric-discharge laser containing a gas cell with a discharge chamber and a gas pumping device, two main electrodes connected to the main storage device, and an intermediate electrode connected to the storage capacitors of the preionization systems, characterized in that the intermediate electrode is connected through the inductance to the midpoint of the main drive, assembled from two series-connected capacitor units, and to the lining of the storage capacitor, the second lining of which is connected to an additional the power source and the switch, in which the second terminal is grounded, one main electrode is connected to the high-voltage terminal of the main drive and the main power source through the primary winding of the pulse transformer, and the other main electrode is connected to the second terminal of the main drive and the grounded terminal of the main power source through the secondary winding of this same pulse transformer, the number of turns in which is equal to the number of turns in the primary winding.

3. The laser according to claims 1 and 2, characterized in that the distance between the main electrodes, across which the gas is pumped through the discharge volume, after the gas stream reaches the generation zone is increased so that the ratio of the electric field to the number of particles per unit volume of the gas remains unchanged, and the intermediate electrode is made in the form of a tube or rod and is installed in the middle between two main electrodes at the inlet of the gas flow into the discharge zone, the diameter of the intermediate electrode is selected from the condition of a single total excitation of the same gas volume:
d = v / ν,
where d is the diameter of the electrode;
v is the gas flow rate;
ν is the pulse repetition rate of the self-discharge.