RU2162263C2 - Self-maintained space discharge shaping device - Google Patents

Self-maintained space discharge shaping device Download PDF

Info

Publication number
RU2162263C2
RU2162263C2 RU98122640A RU98122640A RU2162263C2 RU 2162263 C2 RU2162263 C2 RU 2162263C2 RU 98122640 A RU98122640 A RU 98122640A RU 98122640 A RU98122640 A RU 98122640A RU 2162263 C2 RU2162263 C2 RU 2162263C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plates
electrode
discharge
electrodes
groups
Prior art date
Application number
RU98122640A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98122640A (en
Inventor
С.Д. Великанов
А.Ф. Запольский
Ю.Н. Фролов
Original Assignee
Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики
Министерство Российской Федерации по атомной энергии
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 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики, Министерство Российской Федерации по атомной энергии filed Critical Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики
Priority to RU98122640A priority Critical patent/RU2162263C2/en
Publication of RU98122640A publication Critical patent/RU98122640A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2162263C2 publication Critical patent/RU2162263C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

FIELD: quantum electronics; pumping systems for pulsed and pulse-periodic electric- discharge lasers for engineering, medicine, and environment control purposes. SUBSTANCE: device has sectionalized pumping source, sections-operation synchronizing system, discharge chamber accommodating at least two parallel electrodes that form spark gap, stabilizing members, and additional stabilizing members. Each electrode is built up of separate parallel plates. Plates of other electrodes are placed in planes of those of first electrode or in planes parallel to them. Electrode plates are assembled in one or more groups incorporating at least two plates electrically connected in series through additional stabilizing members. Stabilizing members are connected on one end to pumping source leads and on other end, to first plates of first-electrode groups and to last plates of second-electrode groups according to their polarity. Each section of pumping source is provided with second part of section inserted in the latter. Both section parts have unlike-polarity leads. Section parts being inserted are furnished with stabilizing members and connected to last plates of first-electrode groups as well as to first plates of second-electrode groups. EFFECT: improved performance characteristics: specific power output, efficiency, total energy of laser; reduced convergence of laser beams. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к устройствам для формирования объемного самостоятельного разряда (ОСР), и может быть использовано для систем накачки импульсных и импульсно-периодических электроразрядных лазеров, а также для решения технологических, медицинских и экологических задач. The invention relates to quantum electronics, and in particular to devices for forming a self-sustained volume discharge (OCR), and can be used for pumping systems of pulsed and repetitively pulsed electric-discharge lasers, as well as for solving technological, medical and environmental problems.

Известно устройство для формирования ОСР в импульсных и импульсно-периодических лазерах, включающее три электрода. Первый электрод - инициирующий катод - представляет собой ряд тонких проволочек, натянутых с определенным шагом вдоль оптической оси лазера. Второй электрод - основной катод - выполнен плоским из металлической сетки или параллельно расположенных проволочек. Третий - сплошной металлический электрод, имеющий определенный профиль рабочей поверхности, - является общим анодом. Инициирующий и основной катоды соединены между собой катушкой индуктивности, а между основным катодом и анодом подключена обостряющая емкость. Источник накачки в виде высоковольтного генератора импульсных напряжений (ГИН) подсоединен между инициирующим катодом и анодом [1]. A device for the formation of OCR in pulsed and repetitively pulsed lasers, comprising three electrodes. The first electrode - the initiating cathode - is a series of thin wires stretched with a certain step along the optical axis of the laser. The second electrode - the main cathode - is made flat of a metal mesh or parallel wires. The third - a solid metal electrode having a certain profile of the working surface - is a common anode. The initiating and main cathodes are interconnected by an inductor, and a sharpening capacitance is connected between the main cathode and the anode. A pump source in the form of a high voltage pulse voltage generator (GIN) is connected between the initiating cathode and the anode [1].

К недостаткам данного устройства можно отнести наличие трех электродов, два из которых - инициирующий и основной катоды обладают невысоким ресурсом работы, особенно при импульсно-периодическом режиме инициирования рабочей смеси. В устройстве нельзя организовать смену рабочей смеси перпендикулярно рабочим поверхностям электродов. The disadvantages of this device include the presence of three electrodes, two of which - the initiating and the main cathodes have a low service life, especially with a pulse-periodic mode of initiation of the working mixture. In the device it is impossible to organize the change of the working mixture perpendicular to the working surfaces of the electrodes.

Известно устройство для формирования ОСР в рабочей смеси HF(DF)-лазера, включающее в себя два электрода основного разряда и два ряда острий, расположенных около анода, формирующих искровые разряды предыонизации рабочей смеси. Один или оба электрода основного разряда выполнены в виде пластин или лезвий, закрепленных на металлическом основании с определенным шагом перпендикулярно оси лазерного резонатора. ГИН подсоединен непосредственно к электродам основного разряда и через разделительные емкости к остриям разряда предыонизации [2]. A device for the formation of OCP in the working mixture of the HF (DF) laser, which includes two electrodes of the main discharge and two rows of tips located near the anode, forming spark discharges preionization of the working mixture. One or both electrodes of the main discharge are made in the form of plates or blades mounted on a metal base with a certain step perpendicular to the axis of the laser resonator. GIN is connected directly to the electrodes of the main discharge and through the separation capacitance to the tips of the preionization discharge [2].

К недостаткам данного устройства следует отнести возникновение неустойчивости при формировании разряда с увеличением энерговклада, особенно в импульсно-периодическом режиме работы. В устройстве невозможно организовать прокачку рабочей смеси сквозь электроды. The disadvantages of this device include the occurrence of instability during the formation of the discharge with increasing energy input, especially in the pulse-periodic mode of operation. In the device it is impossible to organize the pumping of the working mixture through the electrodes.

Известно устройство для формирования объемного самостоятельного разряда [3], содержащее разрядную камеру с параллельно расположенными в ней по крайней мере двумя электродами, образующими разрядный промежуток, источник накачки с общими шинами, подключенными к указанным электродам, при этом первый электрод выполнен из отдельных, электрически не связанных, параллельно расположенных сегментов или пластин, каждая из которых подсоединена через отдельный стабилизирующий элемент к общей шине источника накачки, а другой электрод выполнен в виде сплошной или частично прозрачной для излучения предыонизации пластины, подсоединенной к другой общей шине источника накачки. A device for forming a self-contained volume discharge [3], containing a discharge chamber with at least two electrodes parallel to it, forming a discharge gap, a pump source with common buses connected to these electrodes, the first electrode being made of separate, not electrically connected, parallel arranged segments or plates, each of which is connected through a separate stabilizing element to the common bus of the pump source, and the other electrode is made in de continuous or partially transparent for preionization radiation plate connected to another common bus of the pump source.

Это устройство отличается простотой и позволяет работать с высокой частотой повторения импульсов при устойчивом формировании разряда за счет применения отдельных стабилизирующих элементов. This device is simple and allows you to work with a high pulse repetition rate with stable discharge formation due to the use of separate stabilizing elements.

Однако в случае применения данного устройства для накачки рабочей смеси импульсно-периодических лазеров оно не позволяет производить смену рабочей смеси путем ее прокачки сквозь электроды. However, in the case of using this device for pumping a working mixture of pulse-periodic lasers, it does not allow changing the working mixture by pumping it through the electrodes.

Известно устройство для формирования объемного самостоятельного разряда [4] , содержащее разрядную камеру с параллельно расположенными в ней по крайней мере двумя электродами, образующими разрядный промежуток, секционированный источник накачки с общими шинами, подключенными к указанным электродам, при этом оба электрода выполнены из отдельных, электрически не связанных пластин, лежащих в одинаковых либо параллельных плоскостях, две группы отдельных стабилизирующих элементов, каждый из которых одним концом соединен со своей пластиной, принадлежащей первому либо второму электроду, а другим концом соединен с общей шиной какой-либо секции источника накачки. A device for forming a self-contained volume discharge [4], comprising a discharge chamber with at least two electrodes parallel to it, forming a discharge gap, a sectioned pump source with common buses connected to the indicated electrodes, both electrodes being made of separate, electrically unconnected plates lying in identical or parallel planes, two groups of separate stabilizing elements, each of which is connected at one end to its plate, belonging to the first or second electrode, and the other end is connected to the common bus of any section of the pump source.

Данное устройство позволяет производить смену рабочей среды в активном объеме в импульсно-периодическом режиме работы за счет продувки смеси сквозь электроды между пластинами, однако при этом существенно ухудшается однородность формируемого разряда, особенно вблизи второго электрода. This device allows you to change the working medium in the active volume in a pulse-periodic mode of operation by blowing the mixture through the electrodes between the plates, however, the uniformity of the generated discharge is significantly impaired, especially near the second electrode.

Это происходит из-за того, что разряд в данном устройстве формируется в виде плоских струй, образующихся в направлении кратчайших расстояний между расположенными напротив друг друга пластинами электродов и практически не пересекающихся между собой. This is due to the fact that the discharge in this device is formed in the form of flat jets that are formed in the direction of the shortest distances between the electrode plates located opposite each other and practically do not intersect each other.

Неоднородность формируемого разряда приводит к неравномерному энерговыделению, при котором активный объем лазера не полностью заполняется плазмой, вызывая локальные неоднородности плотности рабочей смеси лазера при ее нагреве в процессе горения разряда. The inhomogeneity of the generated discharge leads to uneven energy release, in which the active volume of the laser is not completely filled with plasma, causing local inhomogeneities in the density of the working mixture of the laser when it is heated during the combustion of the discharge.

Следует отметить, что поскольку в [4] первый электрод выполнен из отдельных электрически не связанных пластин, то при работе устройства для каждой пары пластин необходим отдельный источник питания, а это ведет к усложнению устройства в целом и снижению его надежности. It should be noted that since in [4] the first electrode is made of separate electrically unconnected plates, when the device is operating, a separate power source is required for each pair of plates, and this leads to a complication of the device as a whole and a decrease in its reliability.

Кроме того, неопределенность времени срабатывания отдельных секций источника накачки снижает технический КПД лазера за счет временного рассогласования спектрального состава лазерного излучения и появления поглощения излучения в отдельных частях активного объема лазера. In addition, the uncertainty in the response time of individual sections of the pump source reduces the technical efficiency of the laser due to the temporary mismatch of the spectral composition of the laser radiation and the appearance of radiation absorption in certain parts of the active volume of the laser.

Данное устройство [4], как наиболее близкое по технической сущности, выбрано в качестве прототипа. This device [4], as the closest in technical essence, is selected as a prototype.

Задачей изобретения является получение высокой однородности объемного самостоятельного электрического разряда в газовых средах большого объема. The objective of the invention is to obtain high uniformity volume independent electric discharge in large volume gas environments.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в увеличении энергетических параметров лазера, таких как удельный энергосъем, технический и физический КПД, общая энергия лазера, а также в уменьшении расходимости лазерного излучения. The technical result achieved by the invention is to increase the energy parameters of the laser, such as specific energy consumption, technical and physical efficiency, the total laser energy, as well as to reduce the divergence of laser radiation.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для формирования объемного самостоятельного разряда, содержащем разрядную камеру с параллельно расположенными в ней по крайней мере двумя электродами, образующими разрядный промежуток, источник накачки, выполненный из секций, стабилизирующие элементы, одним концом подсоединенные к выводам источника накачки, каждый электрод выполнен из отдельных параллельно расположенных пластин и установлен так, что пластины других электродов лежат в плоскости пластин первого электрода либо в параллельных им плоскостях, новым является то, что оно снабжено системой синхронизации срабатывания источника накачки, пластины в электродах объединены в одну или несколько групп, состоящих не менее чем из двух пластин, электрически связанных последовательно между собой через дополнительные стабилизирующие элементы. Вторые концы стабилизирующих элементов подсоединены, в соответствии с полярностью, к первым пластинам групп первого электрода и к последним пластинам групп второго электрода. The technical result is achieved in that in a device for forming a self-contained volume discharge containing a discharge chamber with at least two electrodes located in parallel therein, forming a discharge gap, a pump source made of sections, stabilizing elements connected at one end to the terminals of the pump source, each electrode is made of separate parallel arranged plates and installed so that the plates of other electrodes lie in the plane of the plates of the first electrode or in parallel to the planes, new is that it is equipped with a synchronization system for triggering the pump source, the plates in the electrodes are combined into one or more groups of at least two plates, electrically connected in series through additional stabilizing elements. The second ends of the stabilizing elements are connected, in accordance with the polarity, to the first plates of the groups of the first electrode and to the last plates of the groups of the second electrode.

Такое выполнение электродов и их подсоединение к секциям источника накачки позволяет формировать разряд не только между противоположно расположенными пластинами каждого электрода, как в прототипе, но одновременно и между пластинами, расположенными по диагонали между первыми пластинами каждой группы первого электрода и последними пластинами каждой группы второго электрода, так как при таком разряде ток идет по цепи с меньшим суммарным импедансом. Это приводит к перемешиванию плазмы разряда и к более равномерному вкладу электрической энергии в активный объем лазера. This embodiment of the electrodes and their connection to the sections of the pump source allows you to form a discharge not only between the opposite plates of each electrode, as in the prototype, but also between the plates located diagonally between the first plates of each group of the first electrode and the last plates of each group of the second electrode, since with such a discharge, the current flows through the circuit with a lower total impedance. This leads to mixing of the discharge plasma and to a more uniform contribution of electric energy to the active volume of the laser.

Для дополнительного улучшения однородности объемного разряда во втором варианте исполнения каждая секция источника накачки выполнена из двух частей, при этом обе части имеют разнополярные выводы. To further improve the uniformity of the volume discharge in the second embodiment, each section of the pump source is made of two parts, while both parts have opposite-polarity terminals.

Вторая часть каждой секции источника накачки подсоединена через соответствующие стабилизирующие элементы одним выводом к последним пластинам каждой группы первого электрода, а другим выводом к первым пластинам каждой группы второго (анодного) электрода. The second part of each section of the pump source is connected through the corresponding stabilizing elements with one terminal to the last plates of each group of the first electrode, and the other terminal to the first plates of each group of the second (anode) electrode.

При этом в зависимости от энергоемкости и времени срабатывания одна из двух частей каждой секции источника накачки может служить источником импульса предыонизации. Moreover, depending on the energy intensity and response time, one of the two parts of each section of the pump source can serve as a preionization pulse source.

Для получения более высокой однородности объемного разряда вблизи анодного электрода в третьем варианте выполнения заявляемого устройства между пластинами групп анодного электрода установлены дополнительные пластины с дополнительными стабилизирующими элементами. To obtain a higher uniformity of the volume discharge near the anode electrode in the third embodiment of the inventive device, additional plates with additional stabilizing elements are installed between the plates of the groups of the anode electrode.

Это достигается тем, что в устройстве для формирования разряда число пластин каждой группы второго (анодного) электрода увеличивается по сравнению с катодом, например, в 2 раза, и они располагаются на меньшем в 2 раза расстоянии друг от друга при соответствующем увеличении числа дополнительных согласующих элементов и уменьшении их величины. This is achieved by the fact that in the device for forming a discharge, the number of plates of each group of the second (anode) electrode increases, compared to the cathode, for example, 2 times, and they are located at a distance 2 times less from each other with a corresponding increase in the number of additional matching elements and reducing their size.

На фиг. 1 приведена схема прототипа заявляемого устройства; на фиг. 2 представлена схема устройства по п.1 формулы изобретения; на фиг. 3 - схема устройства, выполненного по второму варианту, где 1 - разрядная камера, 2, 3 - первый и второй электроды, 4 - разрядный промежуток 5 - источник накачки, 6 - секции источника накачки, 7 - стабилизирующие элементы, 8 - пластины электродов, 9 - система синхронизации, 10 - группы пластин, 11 - дополнительные стабилизирующие элементы, 12, 13 - первая и последняя пластины каждой группы первого электрода, 14, 15 - первая и последняя пластины каждой группы второго электрода, 16, 17 - первая и вторая части каждой секции источника накачки. In FIG. 1 is a diagram of a prototype of the inventive device; in FIG. 2 shows a diagram of a device according to claim 1; in FIG. 3 is a diagram of a device made according to the second embodiment, where 1 is a discharge chamber, 2, 3 are the first and second electrodes, 4 is the discharge gap 5 is the pump source, 6 are the pump source sections, 7 are the stabilizing elements, 8 are the electrode plates, 9 - synchronization system, 10 - groups of plates, 11 - additional stabilizing elements, 12, 13 - the first and last plates of each group of the first electrode, 14, 15 - the first and last plates of each group of the second electrode, 16, 17 - the first and second parts each section of the pump source.

Заявляемое устройство (фиг. 2) содержит: разрядную камеру 1 с параллельно расположенными в ней по крайней мере двумя электродами 2 и 3, образующими разрядный промежуток 4, источник накачки 5, состоящий из секций 6, и систему синхронизации их срабатывания 9, стабилизирующие элементы 7 (например, индуктивности), одним концом соединенные с выводами секций 6 источника накачки 5. Первый электрод 2 выполнен из отдельных параллельно расположенных пластин 8, второй и другие электроды 3 выполнены как первый, и их пластины 8 установлены в плоскостях пластин первого электрода 2 либо в параллельных им плоскостях. Пластины 8 в электродах 2 и 3 объединены в одну или несколько групп 10, состоящих не менее чем из двух пластин 8, электрически связанных между собой через дополнительные стабилизирующие элементы 11, вторые концы стабилизирующих элементов 7, в соответствии с полярностью, подсоединены к первой пластине 12 каждой группы 10 первого электрода 2 и к последней пластине 15 каждой группы 10 второго электрода 3. The inventive device (Fig. 2) contains: a discharge chamber 1 with at least two electrodes 2 and 3 parallel to it, forming a discharge gap 4, a pump source 5, consisting of sections 6, and a synchronization system for their operation 9, stabilizing elements 7 (for example, inductances) connected at one end to the terminals of sections 6 of the pump source 5. The first electrode 2 is made of separate parallel plates 8, the second and other electrodes 3 are made as the first, and their plates 8 are installed in the planes of the plates the first electrode 2 or in parallel planes. The plates 8 in the electrodes 2 and 3 are combined into one or more groups 10, consisting of at least two plates 8, electrically connected to each other through additional stabilizing elements 11, the second ends of the stabilizing elements 7, in accordance with the polarity, are connected to the first plate 12 each group 10 of the first electrode 2 and to the last plate 15 of each group 10 of the second electrode 3.

В устройстве фиг. 3 секции 6 источника накачки 5 состоят из двух частей 16, 17, имеющих разнополярные выводы, при этом вводимые части 17 секций 6 источника накачки 5 снабжены стабилизирующими элементами 7 и подсоединены, в соответствии с полярностью, к последним пластинам 13 каждой группы 10 пластин 8 первого электрода 2 и к первым пластинам 14 каждой группы 10 пластин 8 второго электрода 3. In the device of FIG. 3 sections 6 of the pump source 5 consist of two parts 16, 17 having bipolar leads, while the input parts 17 of sections 6 of the pump source 5 are equipped with stabilizing elements 7 and are connected, in accordance with the polarity, to the last plates 13 of each group of 10 plates 8 of the first electrode 2 and to the first plates 14 of each group of 10 plates 8 of the second electrode 3.

Устройство по п.1 формулы изобретения работает следующим образом. The device according to claim 1 of the claims works as follows.

При подаче на электроды 2 и 3 импульса напряжения от источника накачки 5 между пластинами 8 каждой группы 10 обоих электродов 2, 3 в некоторый момент времени возникает объемный разряд. При этом, как следует из описания схемы на фиг. 2, путь тока разряда между любыми противоположными пластинами 8 обоих электродов 2, 3 равнозначен, если величины основных стабилизирующих элементов 7 равны между собой, так же как и величины дополнительных стабилизирующих элементов 11. When a voltage pulse is applied to the electrodes 2 and 3 from the pump source 5 between the plates 8 of each group 10 of both electrodes 2, 3, a volume discharge arises at some point in time. Moreover, as follows from the description of the circuit in FIG. 2, the path of the discharge current between any opposite plates 8 of both electrodes 2, 3 is equivalent if the values of the main stabilizing elements 7 are equal to each other, as well as the values of the additional stabilizing elements 11.

В то же время путь тока разряда между пластинами 8 электродов 2, 3, расположенными по диагонали между первыми пластинами 12 каждой группы 10 первого электрода 2 и последними пластинами 15 каждой группы 10 второго электрода 3, проходит через активный объем, минуя один или несколько дополнительных стабилизирующих элементов 11. Такой путь тока разряда был бы предпочтительнее, чем между противоположно расположенными пластинами 8, если бы расстояние между этими пластинами было бы таким же, как и между противоположными пластинами. Но так как это расстояние больше, то, подбирая величину импеданса дополнительных стабилизирующих элементов 11 и расстояние между пластинами 8 в каждой группе 10 обоих электродов, можно сделать эти пути тока разряда равнозначными, то есть ток разряда будет проходить не только между противоположными пластинами электродов, но и между хотя бы соседними пластинами 8, расположенными по диагонали между противоположно расположенными группами пластин 10. А это означает, что плазма разряда будет образовываться в виде плоских струй как в прямом, так и в диагональном направлении между пластинами электродов, перемешиваясь между собой и более полно заполняя активный объем. При этом, если средний по объему удельный энерговклад в заявляемом устройстве будет равен среднему энерговкладу как и в прототипе, то локальный энерговклад, а следовательно, и пространственная неоднородность нагрева рабочей среды в процессе разряда в заявляемом устройстве будут существенно меньше, чем в прототипе. Таким образом, даже при наличии начальных неоднородностей в рабочей среде сам разряд будет вносить существенно меньшие неоднородности, чем в прототипе, а это важно для получения малой расходимости лазерного излучения, особенно при формировании разряда в импульсно-периодическом режиме работы. At the same time, the path of the discharge current between the plates 8 of the electrodes 2, 3, located diagonally between the first plates 12 of each group 10 of the first electrode 2 and the last plates 15 of each group 10 of the second electrode 3, passes through the active volume, bypassing one or more additional stabilizing elements 11. Such a path of the discharge current would be preferable than between opposing plates 8, if the distance between these plates would be the same as between opposite plates. But since this distance is greater, choosing the impedance of the additional stabilizing elements 11 and the distance between the plates 8 in each group 10 of both electrodes, we can make these discharge current paths equivalent, that is, the discharge current will pass not only between the opposite electrode plates, but and between at least neighboring plates 8, located diagonally between oppositely located groups of plates 10. And this means that the discharge plasma will form in the form of plane jets in both direct and a diagonal direction between the electrode plates, mixing with each other and are more fully filling the active volume. Moreover, if the average volume specific energy input in the inventive device is equal to the average energy input as in the prototype, then the local energy input, and therefore the spatial heterogeneity of the heating of the working medium during the discharge in the inventive device will be significantly less than in the prototype. Thus, even in the presence of initial inhomogeneities in the working medium, the discharge itself will introduce substantially smaller inhomogeneities than in the prototype, and this is important for obtaining a small divergence of laser radiation, especially when the discharge is formed in a pulse-periodic mode of operation.

Далее, если в некоторый момент времени в разрядном промежутке начинает развиваться искровой канал, т.е. ток разряда между двумя пластинами 8 противоположных электродов 2 и 3 начинает резко увеличиваться, то, с применением в качестве стабилизирующих элементов индуктивностей, напряжение между этими пластинами будет резко уменьшаться на величину ≈L·(dI/dt), где L - суммарная индуктивность цепи разряда. При таком уменьшении напряжения на пластинах электродов возникающий искровой канал прекращает увеличиваться и исчезает. Further, if at some point in time a spark channel begins to develop in the discharge gap, i.e. the discharge current between two plates 8 of the opposite electrodes 2 and 3 begins to increase sharply, then, using inductors as stabilizing elements, the voltage between these plates will sharply decrease by ≈L · (dI / dt), where L is the total inductance of the discharge circuit . With such a decrease in voltage on the plates of the electrodes, the emerging spark channel stops increasing and disappears.

Таким образом, в заявляемом устройстве при одинаковом принципе стабилизации объемного разряда он формируется существенно однороднее, то есть вносимые им неоднородности плотности рабочей среды заметно меньше, чем в прототипе, а это приводит, в случае применения для накачки рабочей среды лазера, к гораздо меньшей расходимости лазерного излучения и более высоким значениям энергетических параметров лазера, таких как физический и технический КПД, удельный энергосъем и общая энергия излучения, что особенно важно при больших объемах и длинах активной среды лазера. Thus, in the inventive device with the same principle of stabilization of the volume discharge, it is formed much more uniformly, that is, the inhomogeneities of the density of the working medium introduced by it are noticeably less than in the prototype, and this leads, if the laser is used for pumping the working medium, to much less laser divergence radiation and higher values of the laser energy parameters, such as physical and technical efficiency, specific energy removal and total radiation energy, which is especially important for large volumes and lengths active laser environment.

Кроме того, существенно упрощается конструкция рабочей камеры из-за уменьшения величин стабилизирующих элементов. In addition, the design of the working chamber is greatly simplified due to a decrease in the values of the stabilizing elements.

Устройство по п.2 формулы изобретения работает следующим образом. The device according to claim 2 of the claims works as follows.

Первая часть 16 каждой секции 6 источника накачки 5 подсоединена через стабилизирующие элементы 7 одним выводом к первым пластинам 12 каждой группы первого электрода 2, а другим выводом подключена через стабилизирующие элементы 7 к последним пластинам 15 своих групп 10 электрода 3. The first part 16 of each section 6 of the pump source 5 is connected through stabilizing elements 7 with one terminal to the first plates 12 of each group of the first electrode 2, and the other terminal is connected through stabilizing elements 7 to the last plates 15 of its groups 10 of the electrode 3.

При этом разряд, формируемый первыми частями секций источника накачки, возникает между пластинами электродов 2 и 3, расположенными как напротив друг друга, так и по диагонали между первыми пластинами 12 каждой группы электрода 2 и последними пластинами 15 каждой группы электрода 3. In this case, the discharge formed by the first parts of the sections of the pump source occurs between the plates of the electrodes 2 and 3, located both opposite each other, and diagonally between the first plates 12 of each group of electrode 2 and the last plates 15 of each group of electrode 3.

Вторые же части 17 каждой секции 6 источника накачки 5 формируют разряд не только между противоположными пластинами электродов 2 и 3, но и между пластинами 8, расположенными по другой диагонали от последних пластин 13 каждой группы 10 электрода 2 к первым пластинам 14 каждой группы 10 электрода 3. Такое формирование разряда приводит к более однородному по объему вкладу электрической энергии в разряд, чем в устройстве по п.1. The second parts 17 of each section 6 of the pump source 5 form a discharge not only between the opposite plates of the electrodes 2 and 3, but also between the plates 8 located on a different diagonal from the last plates 13 of each group 10 of the electrode 2 to the first plates 14 of each group 10 of the electrode 3 Such formation of the discharge leads to a more uniform contribution of electric energy to the discharge in volume than in the device according to claim 1.

При этом одна из частей каждой секции 6 источника накачки 5 может работать, при соответствующей синхронизации обеих частей, как источник импульса предыонизации. Таким образом, конструкция устройства по данному варианту позволяет работать в различных режимах формирования разряда как без предыонизации рабочей смеси, так и с предыонизацией. In this case, one of the parts of each section 6 of the pump source 5 can work, with the corresponding synchronization of both parts, as the source of the preionization pulse. Thus, the design of the device according to this option allows you to work in various modes of formation of the discharge as without preionization of the working mixture, and with preionization.

Заявляемое устройство по третьему варианту работает так же, как и устройство по первому или второму варианту, но с более однородным вкладом энергии в рабочую смесь около анодного электрода 3, так как увеличение рабочей площади анодного электрода 3 за счет увеличения числа пластин 8 каждой группы 10, с уменьшением расстояния между соседними пластинами, увеличивает число каналов разряда и улучшает его однородность. [5]
Проведены испытания заявляемого устройства в целом. На примере его применения в лазерах с газовой средой показано, что заявляемое устройство позволяет создать устойчивый самостоятельный разряд с высокой однородностью энерговклада в рабочую смесь лазера как в одиночном, так и в импульсно-периодическом режимах работы.
The inventive device according to the third embodiment works in the same way as the device according to the first or second embodiment, but with a more uniform contribution of energy to the working mixture near the anode electrode 3, since the increase in the working area of the anode electrode 3 by increasing the number of plates 8 of each group 10, with a decrease in the distance between adjacent plates, it increases the number of discharge channels and improves its uniformity. [5]
Tests of the inventive device as a whole. By the example of its application in lasers with a gas medium, it is shown that the inventive device allows you to create a stable independent discharge with a high uniformity of the energy input into the working mixture of the laser in both single and pulse-periodic modes of operation.

Источники информации
1. Квантовая электроника, т. 22, N 7, 1995, С. 645-648.
Sources of information
1. Quantum Electronics, vol. 22, N 7, 1995, S. 645-648.

2. XXIII ICPIG, Toulouse - France, v. V, 1997, pp. 50-51. 2. XXIII ICPIG, Toulouse - France, v. V, 1997, pp. 50-51.

3. US патент N 4601039, кл. H 01 S 3/097, 1983. 3. US patent N 4601039, CL H 01 S 3/097, 1983.

4. РФ патент N 2105400, кл. H 01 S 3/097, опубликовано 20.02.98, БИ N 2. 4. RF patent N 2105400, class H 01 S 3/097, published 02/20/98, BI N 2.

5. Веденов А. А. Физика электроразрядных CO2-лазеров, М.: Энергоиздат, 1982.15. Vedenov A. A. Physics of electric-discharge CO 2 lasers, Moscow: Energoizdat, 1982.1

Claims (2)

1. Устройство для формирования объемного самостоятельного разряда, включающее разрядную камеру с параллельно расположенными в ней по крайней мере двумя электродами, образующими разрядный промежуток, источник накачки в виде секций, стабилизирующие элементы, одним концом подсоединенные к выводам секций источника накачки, каждый электрод выполнен из отдельных параллельно расположенных пластин и установлен так, что пластины других электродов лежат в плоскостях пластин первого электрода либо в параллельных им плоскостях, отличающееся тем, что устройство снабжено системой синхронизации срабатывания секций источника накачки, пластины в электродах объединены в одну или несколько групп, состоящих не менее чем из двух пластин, электрически связанных последовательно между собой через дополнительные стабилизирующие элементы, вторые концы стабилизирующих элементов в соответствии с полярностью подсоединены к первым пластинам групп первого электрода и к последним пластинам групп второго электрода. 1. Device for forming an independent volume discharge, including a discharge chamber with at least two electrodes parallel to it, forming a discharge gap, a pump source in the form of sections, stabilizing elements, one end connected to the terminals of the pump source sections, each electrode made of separate parallel to the plates and installed so that the plates of other electrodes lie in the planes of the plates of the first electrode or in planes parallel to them, different that the device is equipped with a synchronization system for triggering sections of the pump source, the plates in the electrodes are combined into one or more groups of at least two plates, electrically connected in series through additional stabilizing elements, the second ends of the stabilizing elements are connected to the first according to polarity the plates of the groups of the first electrode and the last plates of the groups of the second electrode. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая секция источника накачки выполнена из двух частей, обе части каждой секции имеют разнополярные выводы, вторые части секций в отличие от первых через стабилизирующие элементы подсоединены к последним пластинам групп первого электрода и к первым пластинам групп второго электрода. 2. The device according to claim 1, characterized in that each section of the pump source is made of two parts, both parts of each section have bipolar leads, the second parts of the sections, unlike the first, are connected through stabilizing elements to the last plates of the groups of the first electrode and to the first plates groups of the second electrode.
RU98122640A 1998-12-03 1998-12-03 Self-maintained space discharge shaping device RU2162263C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98122640A RU2162263C2 (en) 1998-12-03 1998-12-03 Self-maintained space discharge shaping device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98122640A RU2162263C2 (en) 1998-12-03 1998-12-03 Self-maintained space discharge shaping device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98122640A RU98122640A (en) 2000-09-27
RU2162263C2 true RU2162263C2 (en) 2001-01-20

Family

ID=20213441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98122640A RU2162263C2 (en) 1998-12-03 1998-12-03 Self-maintained space discharge shaping device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2162263C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2589471C1 (en) * 2014-12-22 2016-07-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of forming spatial charge in pulse-periodic gas laser and device therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2589471C1 (en) * 2014-12-22 2016-07-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of forming spatial charge in pulse-periodic gas laser and device therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4534035A (en) Tandem electric discharges for exciting lasers
Wood High-pressure pulsed molecular lasers
US5875207A (en) Discharge arrangement for pulsed gas lasers
US3886479A (en) Electrode systems for gas discharge devices particularly gas lasers
CA1159937A (en) High-energy laser of the tea type with pre-ionization tubes disposed axially parallel to the laser
Kirkman et al. Flash‐lamp‐triggered high‐power thyratron‐type switch
US3781712A (en) Gas laser with discharge conditioning using ultraviolet photons generated in high current density preliminary discharge
Judd et al. Investigations of a UV preionized electrical discharge and CO 2 laser
US4556981A (en) Laser of the TE type, especially a high-energy laser
US4509176A (en) Longitudinal-discharge-pulse laser with preionization obtained by corona effect
US3986139A (en) Radioactively preionized electrical discharge laser
RU2162263C2 (en) Self-maintained space discharge shaping device
US3662284A (en) Double discharge laser
Cohn et al. HF laser excited by a capacitively coupled discharge
Razhev et al. Effect of the pump intensity on the efficiency of a KrF excimer electric-discharge laser on a He—Kr—F2 mixture
Santa et al. Experimental and theoretical investigation of a traveling wave excited TEA nitrogen laser
US3935547A (en) High pressure gas laser using uniform field electrode configuration with irradiation by corona discharge
US4024465A (en) Generation of corona for laser excitation
JPH03504063A (en) Multi-channel excitation circuit for gas lasers with pseudo-spark switch and application of excitation circuits
RU2029423C1 (en) Method of generation in gas electric discharge laser and gas electric discharge laser
Harry et al. Multiple electrode system for high power CO2 laser excitation
US4788691A (en) Method for the operation of a gas laser and a gas laser operated in accord therewith
Chang et al. An optically pumped CO 2 laser
Bergmann et al. A short high-power TE nitrogen laser
Stankov et al. High-energy output from a short-channel N2 laser