RU2243619C2 - Active element of metal halide vapor laser - Google Patents
Active element of metal halide vapor laserInfo
- Publication number
- RU2243619C2 RU2243619C2 RU2003104898/28A RU2003104898A RU2243619C2 RU 2243619 C2 RU2243619 C2 RU 2243619C2 RU 2003104898/28 A RU2003104898/28 A RU 2003104898/28A RU 2003104898 A RU2003104898 A RU 2003104898A RU 2243619 C2 RU2243619 C2 RU 2243619C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- containers
- working channel
- vacuum
- working
- active element
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при создании лазеров на парах галогенидов металлов, например бромида меди.The invention relates to the field of quantum electronics and can be used to create lasers based on vapor of metal halides, for example copper bromide.
Известна газоразрядная трубка лазера с парами галогенида меди [US, №463 5271, А, 1987], включающая вакуумно-плотную оболочку, снабженную в ее нижней части контейнерами в виде отростков для размещения галогенида меди, например бромида меди, которые окружены электрическими нагревателями или печами для создания необходимого давления паров рабочего вещества. Улучшением, согласно изобретению, известной трубки являются электроды, состоящие из частиц меди, которые засыпаются в перфорированную кварцевую трубку, впаянную в наружную кварцевую полость и с помощью вакуумно-плотных выводов соединяющихся с импульсным источником питания.Known gas discharge tube laser with a pair of copper halide [US, No. 463 5271, A, 1987], including a vacuum-tight shell, equipped in its lower part with containers in the form of processes for placement of copper halide, such as copper bromide, which are surrounded by electric heaters or furnaces to create the necessary vapor pressure of the working substance. An improvement according to the invention of a known tube is an electrode consisting of copper particles that are poured into a perforated quartz tube soldered into the outer quartz cavity and connected with a vacuum power supply via vacuum-tight leads.
Дальнейшим улучшением такого экспериментального прибора и наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является прибор, описанный в [А 50 - Watt copper bromide laser. SPIE. 2001. V.4184. P.203-206]. В нижней части активной зоны газоразрядной трубки расположены контейнеры для размещения бромида меди, при этом активная зона газоразрядной трубки с контейнерами окружена тепловой камерой, в которую вмонтированы нагреватели, а также содержатся средства контроля температуры контейнеров с бромидом меди.A further improvement of such an experimental device and the closest in technical essence to the proposed invention is the device described in [A 50 - Watt copper bromide laser. SPIE. 2001. V.4184. P.203-206]. In the lower part of the active zone of the gas discharge tube there are containers for placing copper bromide, while the active zone of the gas discharge tube with containers is surrounded by a heat chamber in which heaters are mounted, as well as means for controlling the temperature of containers with copper bromide.
Вышеописанная конструкция также как и аналог имеет следующие недостатки: при эксплуатации лазера используются два источника питания - источник питания газоразрядной трубки и источник питания нагревателей контейнеров, требующие стабилизации их работы и их взаимной стабилизации для оптимального режима лазера. Достаточно близкое расположение нагревателей контейнеров к каналу газоразрядной трубки приводит к появлению токов смещения, что, в свою очередь, ведет к неконтролируемому перераспределению мощности между источниками питания, и, как следствие, к перегреву контейнеров и интенсивному поступлению паров бромида меди в активную, приэлектродные и торцевые зоны, а в отдельных случаях при высоких напряжениях питания - к пробою кварца.The above construction, as well as its analogue, has the following disadvantages: when using a laser, two power sources are used - a gas discharge tube power source and a container heaters power source, which require stabilization of their operation and their mutual stabilization for optimal laser operation. A sufficiently close arrangement of the container heaters to the channel of the gas discharge tube leads to the appearance of bias currents, which, in turn, leads to uncontrolled redistribution of power between the power sources, and, as a result, to overheating of the containers and the intensive intake of copper bromide vapors into the active, near-electrode, and end zone, and in some cases at high supply voltages - to the breakdown of quartz.
Задача, которую решает предлагаемая конструкция активного элемента лазера на парах галогенида металла, в частности бромида меди, заключается в увеличении срока службы лазера за счет создания с помощью этой конструкции оптимальной разности температур контейнеров и рабочего канала путем стабилизации температуры контейнеров.The problem that the proposed design of the active element of the metal halide vapor laser, in particular copper bromide, solves is to increase the laser life by creating the optimal temperature difference between the containers and the working channel with this design by stabilizing the temperature of the containers.
Поставленная задача решается тем, что, как и известная конструкция, предлагаемый активный элемент лазера на парах галогенида металла содержит вакуумно-плотную оболочку с выходными окнами на ее торцах, два, по меньшей мере, электрода на ее концах, заполненные медной стружкой, рабочий канал с ловушками отработанного рабочего вещества, термокамеру, контейнеры с рабочим веществом, например, бромидом меди, расположенные по всей длине рабочего канала и средства контроля температуры контейнеров.The problem is solved in that, like the known design, the proposed active element of the metal halide vapor laser contains a vacuum-tight shell with exit windows at its ends, two at least electrodes at its ends, filled with copper chips, a working channel with traps of the spent working substance, a heat chamber, containers with a working substance, for example, copper bromide, located along the entire length of the working channel and means for controlling the temperature of the containers.
В отличие от известной конструкции, контейнеры выполнены в виде кольцевых полостей, герметично охватывающих рабочий канал вакуумно-плотной оболочки, внутри которой выполнены отверстия в местах охвата ее контейнерами для попадания паров рабочего вещества в рабочий канал.Unlike the known design, the containers are made in the form of annular cavities, hermetically covering the working channel of the vacuum-tight shell, inside of which holes are made in places where it is covered by containers for the vapor of the working substance to enter the working channel.
Кроме того, диаметр (D) наружной поверхности кольцевой полости составляет 1,5-2,5 диаметра (d) вакуумно-плотной оболочки, а ширина (b) контейнера - не менее диаметра (d) вакуумно-плотной оболочки.In addition, the diameter (D) of the outer surface of the annular cavity is 1.5-2.5 of the diameter (d) of the vacuum-tight shell, and the width (b) of the container is not less than the diameter (d) of the vacuum-tight shell.
Кроме того, ловушки отработанного рабочего вещества представляют собой уширения по всей окружности вакуумно-плотной оболочки и, как минимум по одной, расположены по обе стороны электродов. Ширина ловушек не менее ширины контейнеров.In addition, the traps of the spent working substance are broadening around the entire circumference of the vacuum-dense shell and at least one located on both sides of the electrodes. The width of the traps is not less than the width of the containers.
Дополнительно, для поддержания рабочей температуры, участки рабочего канала, заключенные между контейнерами, обмотаны теплоизолятором, например, каолиновой ватой.Additionally, to maintain the operating temperature, sections of the working channel enclosed between the containers are wrapped with a heat insulator, for example, kaolin wool.
Кроме того, нижняя часть теплокамеры выполнена двойной и имеет внутреннюю и внешнюю стенки, при этом внутренняя стенка имеет отверстия, а во внешнюю вмонтированы вентиляторы.In addition, the lower part of the heat chamber is double and has an inner and outer wall, while the inner wall has openings, and fans are mounted in the outer one.
Выполнение вакуумно-плотной оболочки с предлагаемой формой и соответствующим размещением галогенида металла относительно рабочего канала создают условия саморазогревного режима работы лазера, в котором температура рабочего канала определяет температуру контейнеров. По мере разогрева активного элемента создается температура достаточная для того, чтобы расплавить рабочее вещество и осуществить подачу его паров в рабочий канал через отверстия в вакуумно-плотной оболочке.The implementation of a vacuum-tight shell with the proposed shape and the corresponding placement of the metal halide relative to the working channel creates the conditions for a self-heating mode of the laser, in which the temperature of the working channel determines the temperature of the containers. As the active element is heated, a temperature is created sufficient to melt the working substance and to supply its vapor to the working channel through openings in a vacuum-tight shell.
Выбор значений диаметра контейнера определено следующим: при значении, меньшем заявляемого, возможен перегрев контейнера, что ведет к неконтролируемому поступлению паров галогенида металла в рабочий канал; превышение верхнего предела этого значения может привести к недогреву контейнеров. Наименьшая ширина контейнеров определяется размещением в нем достаточного для длительной работы количества галогенида металла и отводом тепла, необходимым для создания его паров. Число контейнеров определяется равномерным распределением паров галогенида металла по длине рабочего канала. Максимальная ширина контейнеров может быть увеличена вплоть до их соединения между собой, с условием сохранения между ними перегородки для устранения проникновения в них разряда.The choice of values for the diameter of the container is determined by the following: if the value is less than the declared value, overheating of the container is possible, which leads to uncontrolled intake of metal halide vapor into the working channel; Exceeding the upper limit of this value may lead to underheating of containers. The smallest width of the containers is determined by the placement in it of a sufficient amount of metal halide for long-term operation and the heat removal necessary to create its vapor. The number of containers is determined by the uniform distribution of the metal halide vapor along the length of the working channel. The maximum width of the containers can be increased up to their connection with each other, with the condition that the partitions between them are maintained to prevent the discharge from penetrating into them.
Дополнительное утепление рабочего канала теплоизолятором позволяет ему достичь необходимой оптимальной для работы температуры.Additional warming of the working channel with a heat insulator allows it to achieve the required optimum temperature for operation.
Размещение рабочего канала в тепловой камере устраняет необходимость утепления контейнеров теплоизолятором для образования паров рабочего вещества и создает возможность контролирования их температуры. Тепловая камера выполняется с воздушным охлаждением и может иметь как прямоугольную, так и цилиндрическую форму. Ее стенки должны отстоять от стенок вакуумно-плотной оболочки на расстоянии, устраняющем возникновение разряда между ними. При значительных размерах тепловой камеры необходимая температура рабочего канала достигается подбором теплоизолятора. Количество вентиляторов, встроенных во внешнюю стенку тепловой камеры, определяется длиной рабочего канала активного элемента.Placing the working channel in the heat chamber eliminates the need to insulate the containers with a heat insulator to form vapor of the working substance and makes it possible to control their temperature. The heat chamber is air-cooled and can have either a rectangular or cylindrical shape. Its walls should be separated from the walls of the vacuum-tight shell at a distance that eliminates the occurrence of a discharge between them. With significant dimensions of the heat chamber, the necessary temperature of the working channel is achieved by selecting a heat insulator. The number of fans built into the outer wall of the heat chamber is determined by the length of the working channel of the active element.
Стационарный режим работы активного элемента при оптимальном давлении паров поддерживается охлаждением контейнеров внутри тепловой камеры. При превышении температуры в камере автоматически включаются вентиляторы и впоследствии также автоматически выключаются при снижении температуры до уровня оптимальной.The stationary mode of operation of the active element at the optimum vapor pressure is maintained by cooling the containers inside the heat chamber. When the temperature in the chamber is exceeded, the fans automatically turn on and subsequently also automatically turn off when the temperature drops to the optimum level.
На фиг.1 приведена конструкция активного элемента лазера на парах галогенида металла.Figure 1 shows the design of the active element of the laser on a vapor of a metal halide.
Активный элемент состоит из вакуумно-плотной кварцевой оболочки 1 с окнами 8 на торцах, электродов 2, рабочего канала 3, теплоизолятора 4, отверстий 5 в рабочем канале, контейнеров 6 с рабочим веществом 7, ловушек 9, тепловой камеры 10 с отверстиями 11 во внутренней стенке и вентиляторами 12 во внешней стенке, термопары 13 и блока контроля температуры 14.The active element consists of a vacuum-tight quartz shell 1 with windows 8 at the ends, electrodes 2, a working channel 3, a heat insulator 4, holes 5 in the working channel, containers 6 with a working substance 7, traps 9, a heat chamber 10 with holes 11 in the inner wall and fans 12 in the outer wall, thermocouples 13 and temperature control unit 14.
Активный элемент лазера на парах галогенида металла (бромида меди) работает следующим образом. При включении импульсного источника питания 15 на электроды 2 вакуумно-плотной оболочки 1 подается напряжение. В рабочем канале 3 формируется разряд. С течением времени в тепловой камере 10 создаются условия, при которых стенки рабочего канала 3 достигают необходимой для стационарного режима работы температуры, а температура контейнеров 6 становится такой, что бромид меди 7 начинает плавиться и в виде паров поступать через отверстия 5 в разряд, где пары бромида меди диссоциируют на атомы брома и меди с последующим возбуждением атомов меди и возникновением генерации. При повышении температуры внутри тепловой камеры 10 срабатывает обратная связь через термопару 13 и электронный блок контроля температуры 14 включает вентиляторы 12 до тех пор, пока температура не достигнет прежнего уровня.The active element of the laser on the vapor of a metal halide (copper bromide) works as follows. When you turn on the switching power supply 15 to the electrodes 2 of the vacuum-tight shell 1 voltage is applied. In the working channel 3, a discharge is formed. Over time, conditions are created in the heat chamber 10 under which the walls of the working channel 3 reach the temperature necessary for the stationary mode of operation, and the temperature of the containers 6 becomes such that copper bromide 7 begins to melt and enters into the discharge in the form of vapor through openings 5, where the vapor copper bromide dissociate into bromine and copper atoms, followed by the excitation of copper atoms and the occurrence of generation. When the temperature inside the heat chamber 10 rises, feedback is triggered through the thermocouple 13 and the electronic temperature control unit 14 turns on the fans 12 until the temperature reaches the previous level.
Таким образом, предлагаемая конструкция активного элемента лазера на парах галогенида металла позволяет избежать использование внешних нагревателей, а наличие обратной связи поддерживает постоянную разность температур рабочего канала вакуумно-плотной оболочки и контейнеров, в отличие от известной газоразрядной трубки на парах бромида меди. Это приводит к увеличению срока службы лазера.Thus, the proposed design of the active element of the metal halide vapor laser avoids the use of external heaters, and the presence of feedback maintains a constant temperature difference between the working channel of the vacuum-tight shell and containers, in contrast to the known gas-discharge tube using copper bromide vapor. This results in longer laser life.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003104898/28A RU2243619C2 (en) | 2003-02-18 | 2003-02-18 | Active element of metal halide vapor laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003104898/28A RU2243619C2 (en) | 2003-02-18 | 2003-02-18 | Active element of metal halide vapor laser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003104898A RU2003104898A (en) | 2004-09-10 |
RU2243619C2 true RU2243619C2 (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=34387634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003104898/28A RU2243619C2 (en) | 2003-02-18 | 2003-02-18 | Active element of metal halide vapor laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243619C2 (en) |
-
2003
- 2003-02-18 RU RU2003104898/28A patent/RU2243619C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20190014106A (en) | The vaporizer for the ion source | |
RU2243619C2 (en) | Active element of metal halide vapor laser | |
US3971968A (en) | Ultraviolet radiation source including temperature control and pressure control operating means | |
KR101243684B1 (en) | High-intensity discharge lamp | |
US5245246A (en) | Gas discharge lamp temperature control | |
US3790852A (en) | Microwave-excited light emitting device | |
RU62742U1 (en) | ACTIVE LASER ELEMENT ON METAL HALOGENIDE VAPORS | |
RU2229188C1 (en) | Method for reducing pre-pulse concentration of electrons in active medium of metal halide vapor laser and active element of metal halide vapor laser | |
Waymouth | Applications of microwave discharges to high-power light sources | |
US4782493A (en) | Gas discharge tube with hollow cathode for metal vapor laser | |
US20120019169A1 (en) | Dimmable amalgam lamp and method for operating the amalgam lamp while dimmed | |
US4266200A (en) | Metal halide laser tube structure | |
RU2007778C1 (en) | Device for heating and melting of refractory substances | |
SU1261027A2 (en) | X-ray tube | |
US4559466A (en) | Metal vapor segmented discharge tubes | |
RU2145140C1 (en) | Metal vapor laser | |
RU2010375C1 (en) | Furnace for brazing of no-exhaust tube burners of gaseous-discharge lamps | |
RU2219684C2 (en) | Plasmatron with liquid-electrolyte cathode | |
JPH0479387A (en) | Apparatus for generating metallic vapor | |
SU1561127A1 (en) | Gas-discharge electrodeless high-frequency lamp | |
SU1150674A1 (en) | Vacuum arc chute | |
GB2126413A (en) | Discharge tubes | |
RU2003104898A (en) | ACTIVE LASER ELEMENT ON METAL HALOGENIDE VAPORS | |
JPH03237778A (en) | Metal vapor laser equipment | |
JPH04288888A (en) | Metal vapor laser device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180219 |