RU2438220C2 - Gas-discharge pulse optical source - Google Patents
Gas-discharge pulse optical source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2438220C2 RU2438220C2 RU2008106946/28A RU2008106946A RU2438220C2 RU 2438220 C2 RU2438220 C2 RU 2438220C2 RU 2008106946/28 A RU2008106946/28 A RU 2008106946/28A RU 2008106946 A RU2008106946 A RU 2008106946A RU 2438220 C2 RU2438220 C2 RU 2438220C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- layers
- gaps
- rings
- threaded holes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к газоразрядным источникам оптического излучения, конкретно к конструкциям мощных импульсных источников оптического излучения, предназначенных для получения многократных периодических интенсивных импульсов оптического излучения короткой длительности для экспериментального и промышленного применения.The invention relates to gas-discharge optical radiation sources, and in particular, to designs of high-power pulsed optical radiation sources intended for producing multiple periodic intense pulses of optical radiation of short duration for experimental and industrial applications.
Известна конструкция оптического квантового генератора (Фиг.1) на основе коаксиальной импульсной лампы накачки, состоящая из полностью отражающего зеркала 2, двух труб из оптического кварца и герметично вклеенных эпоксидным клеем с наполнителями в полости между коаксиально расположенными трубами кольцевых электродов 3 посредством демпфирующих колец 9, медных сильфонов 4, обеспечивающих эластичное закрепление электродного узла, активного элемента 5, разрядного промежутка между электродами, заполненного ксеноном, изолятора 1, обеспечивающего электрическую изоляцию высоковольтного электрода от металлического кожуха 6, который выполняет функцию обратного токопровода, нанесенного на внешнюю кварцевую трубу покрытия 8, используемого для увеличения эффективности оптической накачки, и выходного зеркала 10 [1].A known construction of an optical quantum generator (FIG. 1) based on a coaxial flash pump lamp, consisting of a fully reflecting
Ввиду неразборности этой лампы исключено повторное использование кварцевых труб после их загрязнения распыленным металлом электродов в результате многократных сильноточных (порядка 104 А) электрических разрядов через лампу. Кроме того, вследствие низкой температуры разложения эпоксидного клея лампа не может работать при температурах выше 100°С.Due to the inseparability of this lamp, the reuse of quartz tubes after their contamination with atomized metal electrodes as a result of repeated high-current (about 10 4 A) electric discharges through the lamp is excluded. In addition, due to the low decomposition temperature of the epoxy adhesive, the lamp cannot operate at temperatures above 100 ° C.
Известен газоразрядный импульсный источник света, который содержит две коаксиально расположенные диэлектрические трубы 1 и 2 (Фиг.2 - для внешнего облучения с отражающим покрытием на внутренней трубе и Фиг.3 - для внутреннего облучения с отражающим покрытием на внешней трубе). По крайней мере, одна из них выполнена из оптически прозрачного материала, а на другой нанесено отражающее покрытие. Инертный газ заполняет разрядную полость между трубами 8, кольцевые электродные узлы 4 установлены на противоположных концах труб. Источник света имеет изолятор 6 и обратный токопровод 7. Кольцевые электродные узлы выполнены составными, состоящими из внешнего 9 и внутреннего 10 колец. Цилиндрические электродные наконечники 5, равномерно размещенные на торцевых частях электродов, обращенных в разрядную полость, выполнены из тугоплавкого металла или сплава со сферической поверхностью на конце. Суммарная площадь сферических концов не меньше площади поверхности торца электрода, суммарная площадь свободной цилиндрической и сферической поверхностей в (1,1-2) раза больше площади торца электрода, выступающего в разрядную полость. Зазоры между электродами и концами диэлектрических труб, а также не более 1/3 части объема полости между трубами и электродом от торцов труб заполнены материалом на основе кремнийорганического каучука 12 и защищены металлическими фольгами 11. Цилиндрические зазоры между электродом и трубами выполнены не менее (1,1-2)Δх, где Δх - расчетное максимальное изменение ширины цилиндрического зазора между электродами и трубами при эксплуатации. Рассмотренный источник ремонтопригоден, т.е. допускает возможность разборки, чистки и повторного монтажа для дальнейшего использования.Known gas-discharge pulsed light source, which contains two coaxially arranged
В качестве прототипа выбрано последнее техническое решение, как наиболее близкое по своей технической сущности.As a prototype, the last technical solution was chosen, as the closest in its technical essence.
Недостатком прототипа является низкая надежность и прочность источника в условиях длительной эксплуатации, в частности при повышенных температурах (до 250°С). Кроме того, в результате разогрева после серии вспышек герметизирующий материал интенсивно выделяет летучие органические вещества, которые под действием мощного облучения при отсутствии воздуха разлагаются и в условиях квазистатического состояния рабочего газа между вспышками оседают на внутренних поверхностях разрядного объема источника в виде плотного слоя сажи, значительно снижающего прозрачность кварцевых труб. Далее, в результате недостаточной герметичности зазоров между трубами и электродными узлами, заполненных герметиком, происходит натекание в разрядный объем воздуха, повышающего электропрочность разрядного промежутка между электродами источника, в результате чего в определенный момент времени концентрация воздуха становится такой значительной, что при рабочих режимах установки электрический разряд в источнике не возбуждается. Это снижает число выдаваемых источником импульсов на одном наполнении его разрядного объема рабочим газом. Для возобновления работы установки снова требуется вакуумная откачка и наполнение разрядного объема свежим рабочим газом.The disadvantage of the prototype is the low reliability and durability of the source in long-term operation, in particular at elevated temperatures (up to 250 ° C). In addition, as a result of heating after a series of outbreaks, the sealing material intensively releases volatile organic substances, which decompose under the influence of powerful irradiation in the absence of air and, under the conditions of a quasistatic state of the working gas, settle between the flashes on the inner surfaces of the discharge volume of the source in the form of a dense layer of soot, which significantly reduces transparency of quartz tubes. Further, as a result of insufficient tightness of the gaps between the pipes and the electrode assemblies filled with sealant, air flows into the discharge volume, increasing the electric strength of the discharge gap between the source electrodes, as a result of which, at a certain point in time, the air concentration becomes so significant that under the operating conditions of the installation, the electric the discharge in the source is not excited. This reduces the number of pulses emitted by the source on one filling of its discharge volume with the working gas. To resume operation of the installation, vacuum pumping and filling of the discharge volume with fresh working gas are again required.
Задачей изобретения является создание газоразрядного импульсного источника оптического излучения с повышенным ресурсом работы на одном наполнении разрядного объема рабочим газом при одновременном повышении прочности и долговечности, в том числе и при повышенных температурах (до 250°С).The objective of the invention is the creation of a gas-discharge pulsed source of optical radiation with an increased service life on one filling of the discharge volume with a working gas while increasing strength and durability, including at elevated temperatures (up to 250 ° C).
Новый технический результат выражается в повышении прочности, надежности и долговечности, а также расширении температурного диапазона работы газоразрядного импульсного источника оптического излучения при повышенном ресурсе источника на одном наполнении рабочим газом.A new technical result is expressed in increasing strength, reliability and durability, as well as expanding the temperature range of the gas-discharge pulsed optical radiation source with an increased source resource on a single filling with working gas.
Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным газоразрядным импульсным источником света, содержащим две коаксиально расположенные диэлектрические трубы, по крайней мере одна из них выполнена из оптически прозрачного материала, а на другой нанесено отражающее покрытие, инертный газ, заполняющий полость между трубами, обратный токопровод, кольцевые электродные узлы, содержащие цилиндрические электродные кольца и имеющие цилиндрические электродные наконечники, выполненные из тугоплавкого металла или сплава со сферической поверхностью на концах, установленные на противоположных торцах электродных колец и выступающие в разрядную полость, причем суммарная площадь сферических поверхностей всех наконечников, размещенных на торце электродного кольца, не меньше площади поверхности торца электродного кольца, площадь цилиндрической и сферической поверхностей наконечников в 1,1-2 раза больше этой площади, новым является то, что кольцевые электродные узлы выполнены с не менее чем тремя резьбовыми отверстиями в электродных кольцах от внешних торцов на расстоянии, не меньшем радиусов этих резьбовых отверстий. Электродные узлы установлены на противоположных концах труб так, чтобы они выступали не менее чем на диаметр резьбовых отверстий от торцов внешней диэлектрической трубы. Зазоры между электродными кольцами и концами диэлектрических труб выполнены толщиной не менее 3 мм и полностью заполнены не менее чем двумя слоями термостойких герметиков и защищены металлическими фольгами со сторон, обращенных в разрядную полость, причем слои, прилегающие к фольгам, выполнены из более жидкого и эластичного герметика, следующие за ним слои выполнены из более густых и прочных герметиков, а на концах источника внутри внутренней трубы установлены вводной и выводной узлы, при этом за слоями герметика в зазорах помещены слои мелкодисперсного порошка из окиси кремния, на которые затем нанесены тонкие защитные слои из термостойкого материала, например из термостойкого герметика, при этом на концах внешней трубы герметично к ним и электродам размещены фланцы из диэлектрического материала со штуцерами для подачи снаружи (относительно разрядного объема) к зазорам рабочего инертного газа под давлением выше атмосферного, а между концами внутренней трубы и электродами за резьбовыми отверстиями на электродных кольцах ближе к их торцам в зазоры герметично помещены кольца из термостойкого диэлектрика, например из фторопласта.The specified technical result is achieved in that, in comparison with the known gas-discharge pulsed light source containing two coaxially arranged dielectric tubes, at least one of them is made of optically transparent material, and the other is coated with an reflective coating, an inert gas filling the cavity between the pipes, reverse current lead, annular electrode assemblies containing cylindrical electrode rings and having cylindrical electrode tips made of refractory metal or sp lava with a spherical surface at the ends, mounted on opposite ends of the electrode rings and protruding into the discharge cavity, and the total area of the spherical surfaces of all the tips placed on the end of the electrode ring is not less than the surface area of the end of the electrode ring, the area of the cylindrical and spherical surfaces of the tips is 1, 1-2 times this area, new is that the ring electrode assemblies are made with at least three threaded holes in the electrode rings from external t Ortsov at a distance not less than the radii of these threaded holes. The electrode assemblies are mounted at opposite ends of the pipes so that they protrude at least by the diameter of the threaded holes from the ends of the external dielectric pipe. The gaps between the electrode rings and the ends of the dielectric pipes are made with a thickness of at least 3 mm and are completely filled with at least two layers of heat-resistant sealants and are protected by metal foils from the sides facing the discharge cavity, and the layers adjacent to the foils are made of a more liquid and elastic sealant , the layers following it are made of thicker and stronger sealants, and the input and output nodes are installed at the ends of the source inside the inner pipe, while layers are placed behind the sealant layers in the gaps fine powder of silicon oxide, on which thin protective layers of heat-resistant material, for example, heat-resistant sealant, are then applied, while flanges of dielectric material with fittings for supplying the gaps from the outside (relative to the discharge volume) are sealed to them and the electrodes working inert gas at a pressure higher than atmospheric, and between the ends of the inner pipe and the electrodes behind the threaded holes on the electrode rings closer to their ends in the gaps are hermetically placed rings made of heat-resistant dielectric, for example, fluoroplastic.
Выполнение электродных колец с не менее чем тремя резьбовыми отверстиями с осями, отстоящими от внешних торцов электродных колец на расстоянии не менее радиусов резьбовых отверстий, позволяет производить удобный монтаж источника, а также подвод рабочего инертного газа к зазорам между внутренней трубой и электродными кольцами.The implementation of the electrode rings with at least three threaded holes with axes spaced from the outer ends of the electrode rings at a distance of not less than the radii of the threaded holes allows for convenient installation of the source, as well as the supply of working inert gas to the gaps between the inner tube and electrode rings.
Эластичное и герметичное сопряжение источника оптического излучения с вводными и выводными узлами позволяет осуществлять подачу в источник и вывод из него облучаемого вещества, которое может быть сыпучим, жидким или в виде суспензии.The elastic and tight coupling of the optical radiation source with the input and output nodes allows the irradiated substance to be supplied to and removed from the source, which may be free-flowing, liquid, or in the form of a suspension.
Установление электродных узлов на противоположных концах труб так, чтобы они выступали не менее чем на диаметр резьбовых отверстий от торцов внешней диэлектрической трубы, исключает повреждение диэлектрических труб при монтаже и эксплуатации источника, а также увеличивает его электропрочность.The installation of electrode assemblies at opposite ends of the pipes so that they protrude no less than the diameter of the threaded holes from the ends of the external dielectric pipe eliminates damage to the dielectric pipes during installation and operation of the source, and also increases its electrical strength.
Заполнение зазора термостойкими герметиками увеличивает температурный диапазон работы источника оптического излучения.Filling the gap with heat-resistant sealants increases the temperature range of the optical radiation source.
Выполнение зазора между электродными кольцами и концами диэлектрических труб толщиной не менее 3 мм обеспечивает минимально необходимое расстояние диэлектрических труб от электродных колец для защиты этих труб от струй плазмы, образующихся при сильноточных электрических разрядах в процессе работы источника.The gap between the electrode rings and the ends of the dielectric pipes with a thickness of at least 3 mm provides the minimum required distance of the dielectric pipes from the electrode rings to protect these pipes from plasma jets generated during high-current electric discharges during operation of the source.
Выполнение слоя, заполняющего зазор герметика в части, прилегающей к фольгам, из более жидкого и эластичного термостойкого герметика, позволяет добиться более качественной герметизации источника.The implementation of the layer filling the gap of the sealant in the part adjacent to the foils, from a more liquid and elastic heat-resistant sealant, allows to achieve better sealing of the source.
Выполнение последующих слоев из более прочных термостойких герметиков повышает прочность, надежность и долговечность источника.The implementation of subsequent layers of more durable heat-resistant sealants increases the strength, reliability and durability of the source.
Помещение в зазорах мелкодисперсного порошка из окиси кремния обеспечивает постепенное заполнение им пор, образующихся в слоях герметиков при выделении из них в процессе изготовления и длительной эксплуатации источников при повышенных температурах летучих органических веществ, например паров уксусной кислоты при использовании в качестве герметика кремниийорганического компаунда КЛТ 30.The room in the gaps of finely dispersed silicon oxide powder provides a gradual filling of the pores formed in the sealant layers during the isolation of sources of volatile organic substances, for example, acetic acid vapors from KLT 30 as the sealant, during their manufacture and continuous operation.
Размещение на концах внешней диэлектрической трубы герметично к ним и электродным кольцам фланцев из диэлектрического материала для подачи к зазорам между диэлектрическими трубой и электродами под давлением выше атмосферного давления рабочего инертного газа, а также помещение между концами внутренней трубы и электродными кольцами колец из термостойкого диэлектрика обеспечивает изоляцию разрядного объема источника от атмосферного воздуха, что повышает ресурс работы источника на одном наполнении его разрядного объема инертным рабочим газом, а также увеличивает скорость заполнения пор в слоях герметиков нанопорошком из окиси кремния.The placement at the ends of the external dielectric pipe is hermetic to them and the electrode rings of the flanges of dielectric material for supplying to the gaps between the dielectric pipe and the electrodes under pressure higher than the atmospheric pressure of the working inert gas, as well as the placement of heat-resistant dielectric rings between the ends of the inner pipe and the electrode rings the discharge volume of the source from atmospheric air, which increases the life of the source on one filling of its discharge volume with inert operation gas them, and also increases the rate of pore filling in sealant layers of silicon oxide nanopowder.
Предлагаемый источник в силу своих конструктивных особенностей (герметизация относительно непрочными герметиками) так же ремонтопригоден, как и прототип.The proposed source due to its design features (sealing relatively fragile sealants) is as repairable as the prototype.
При поиске среди известных технических решений в данной области указанный технический эффект не выявлен.When searching among the known technical solutions in this field, the indicated technical effect is not revealed.
На фиг.4, 5 представлены конструкции импульсного коаксиального источника оптического излучения: на фиг.4 - с отражающим покрытием на внутренней трубе, на фиг.5 - с отражающим покрытием на внешней трубе.In Fig.4, 5 presents the design of a pulsed coaxial optical radiation source: Fig.4 - with a reflective coating on the inner tube, Fig.5 - with a reflective coating on the outer tube.
Источник света (фиг.4, 5) содержит две коаксиально расположенные диэлектрические трубы 1 и 2, по крайней мере одна из которых выполнена из оптически прозрачного материала (1, фиг.4, 2, фиг.5), а на другой трубе (2, фиг.4, 1, фиг.5) нанесено отражающее покрытие 3; инертный рабочий газ, заполняющий полость между трубами 8; кольцевые электродные узлы 4, 5, установленные на противоположных концах труб 1, 2; вводной и выводной узлы 6 и обратный токопровод 7. Кольцевые электродные узлы включают в себя электродные цилиндрические кольца 4 с резьбовыми отверстиями 12, на торцевых частях которых, обращенных в разрядную полость, равномерно размещены цилиндрические наконечники 5 со сферической поверхностью на конце, а на противоположных торцах симметрично по окружности выполнены не менее 2-х резьбовых отверстий для подсоединения электрических проводов или кабелей и герметично закреплен по крайней мере один штуцер 16 для вакуумной откачки и заполнения рабочим газом разрядной полости 8. Зазоры между электродными кольцами и концами диэлектрических труб заполнены по крайней мере двумя термостойкими герметиками: более жидким и эластичным 9 и более густым и прочным 10 и защищены со стороны разрядной полости металлическими фольгами 11. В зазорах со стороны торцов труб в контакте с внешними слоями герметиков размещены слои мелкодисперсных порошков 13 с нанесенными на них тонкими защитными слоями из термостойкого герметика 14. На концах внешней диэлектрической трубы герметично размещены фланцы из диэлектрического материала 15 со штуцерами 16, а между концами внутренней трубы и электродными кольцами за резьбовыми отверстиями на них ближе к их торцам герметично помещены кольца из термостойкого диэлектрика 17.The light source (Fig. 4, 5) contains two coaxially located
Для предотвращения осаждения копоти при сильноточных электрических разрядах в коаксиальной полости источника его предварительно не менее 10 часов прогревают при температуре до 250°С при одновременной вакуумной откачке разрядной полости и подаче к зазорам рабочего инертного газа под давлением, превышающем атмосферное давление воздуха. При этом значительная часть органических составляющих герметиков улетучивается и откачивается из разрядного объема без осаждения на его внутренних поверхностях. Образующиеся в результате испарения органики поры в герметиках частично заполняется мелкодисперсным порошком под давлением рабочего инертного газа снаружи в сторону вакуума в разрядной полости источника.To prevent soot deposition during high-current electric discharges in the coaxial cavity of the source, it is preheated for at least 10 hours at a temperature of up to 250 ° C with simultaneous vacuum pumping of the discharge cavity and supply to the gaps of the working inert gas under a pressure exceeding atmospheric air pressure. At the same time, a significant part of the organic components of the sealants escapes and is pumped out of the discharge volume without deposition on its internal surfaces. The pores formed as a result of organic evaporation in the sealants are partially filled with fine powder under the pressure of a working inert gas from the outside towards the vacuum in the discharge cavity of the source.
В процессе работы описанного источника производят вакуумную откачку его разрядного объема до 10-3 мм рт.ст.и последующее его заполнение рабочим газом (например, аргоном марки ВЧ или СВЧ) до давления 10-100 мм рт.ст. Одновременно откачивают газовый тракт от баллона с рабочим газом к фланцам 15 на кварцевых трубах через штуцеры 16 и заполняют его тем же рабочим газом до давления выше атмосферного давления воздуха, причем к зазорам между внутренней трубой и электродными кольцами рабочий инертный газ поступает через резьбовые отверстия 12 в электродах. Фланцы 15 и кольца 17 предотвращают утечку рабочего газа наружу. Импульсный электрический разряд осуществляют между электродными кольцами 4 с электродными наконечниками 5 в коаксиальной полости 8, образованной трубами 1, 2 и заполненной рабочим инертным газом. Импульс тока от импульсного накопителя энергии подается на одно из электродных колец 4 и возбуждает электрический разряд между электродными наконечниками 5 обоих электродов в среде инертного рабочего газа в полости 8. Вследствие лавинной ионизации рабочего газа формируется мощная световая вспышка, свет от которой выходит через прозрачную кварцевую трубу. Другая часть света, падающая на трубу с отражающим покрытием 3, отражается от него и также выходит через прозрачную трубу для использования. Электрический ток проходит через разрядную полость, другой электрод, обратный токопровод 7 и через отводящие провода или кабели замыкает цепь импульсного накопителя энергии на землю. Избыточное по сравнению с атмосферным давлением воздуха давление рабочего инертного газа на слои мелкодисперсного порошка 13 и герметиков 10 и 9 в зазорах предотвращает протечку в разрядный объем воздуха, содержащего более электропрочные составляющие (например, азот), в результате чего значительно повышается число разрядов на одном наполнении разрядного объема рабочим газом. Кроме того, под давлением инертного рабочего газа интенсифицируется заполнение пор мелкодисперсным порошком после испарения из герметиков в результате нагрева при разрядах органических веществ.In the process of operation of the described source, vacuum discharge of its discharge volume up to 10 -3 mm Hg is carried out and its subsequent filling with working gas (for example, argon of the VCh or UHF brand) to a pressure of 10-100 mm Hg. At the same time, the gas path is pumped from the cylinder with the working gas to the
Промышленная применимость изобретения подтверждена следующими примерами конкретной реализации выполнения.The industrial applicability of the invention is confirmed by the following examples of specific implementations.
Пример 1. Применение заявляемого источника в металлургии и для обеззараживания жидких сред.Example 1. The use of the inventive source in metallurgy and for disinfection of liquid media.
Спроектированные, изготовленные и испытанные источники по описанному техническому решению схематично представлены на фиг.4, 5. Источники содержат две кварцевые трубы каждый с номинальными диаметрами 200 и 150 мм, длиной 1000 мм и толщиной стенки 5 мм. В качестве рабочего газа использовался аргон марок ВЧ и СВЧ. Проведены 10 серий импульсов при среднем числе импульсов на одном наполнении аргоном N=250. При этом импульсы имели следующие параметры: энергия в импульсе до 40 кДж, длительность импульса 350 мкс, плотность энергии 7 Дж/см2, мощность излучения до 108 Вт, плотность мощности 15·103 Вт/см2, объемная плотность мощности в разрядном промежутке источника 15·103 Вт/см3. Источник согласно фиг.4 испытан в окружении водной среды на устройстве согласно патента [3]. Для закрепления источника в облучательной камере на нем герметично закреплены установочные кольца 19 из диэлектрика. Источник согласно фиг.5 испытан для облучения трех сред: жидкой (электролит, вода), суспензии и сыпучей (песок). Для ограничения слоя облучаемой среды и повышения эффективности воздействующего излучения в источник (Фиг.5) вставлен отражатель 18. Проведены 10 серий импульсов для каждого случая при среднем числе импульсов на одном наполнении аргоном N=250. Плотность энергии на 1 см2 внутренней полости составляло 10 Дж/см2. Контрольные опыты без поддува аргона в зазоры с внешней стороны труб обеспечили в среднем только 120 импульсов на одном наполнении аргоном разрядного объема при том же давлении.Designed, manufactured and tested sources according to the described technical solution are schematically presented in Figs. 4 and 5. The sources contain two quartz tubes each with nominal diameters of 200 and 150 mm, a length of 1000 mm and a wall thickness of 5 mm. Argon of the high-frequency and microwave-grade grades was used as the working gas. 10 series of pulses were carried out with an average number of pulses per fill with argon N = 250. The pulses had the following parameters: pulse energy up to 40 kJ, pulse duration 350 μs, energy density 7 J / cm 2 , radiation power up to 10 8 W,
В результате этих испытаний источники не потеряли работоспособность. Визуальный осмотр разобранных источников не выявил повреждений и значительного количества распыленного материала (металла и герметика) на поверхностях кварцевых труб.As a result of these tests, the sources did not lose their operability. A visual inspection of the disassembled sources revealed no damage and a significant amount of sprayed material (metal and sealant) on the surfaces of quartz tubes.
Смонтирован и испытан также облучательный комплекс на основе двух предлагаемых излучателей разного диаметра, один из которых выполнен для внешнего облучения (Фиг.4), другой для внутреннего облучения (Фиг.5). Схематично этот комплекс представлен на Фиг.6. Как видно из чертежа, облучаемый объект проходит через зазор между внешним и внутренним источниками. Он предназначен для обработки «упорного» (т.е. требующего повышенной концентрации энергии импульсного оптического излучения) металлургического сырья, т.к. при стандартных режимах работы излучателей на единицу объема сырья, находящегося в полости между излучателями, приходится практически удвоенная концентрация энергии оптического излучения. Этот комплекс может быть использован в ряде других областей техники и технологии.Mounted and tested is also an irradiation complex based on two proposed emitters of different diameters, one of which is made for external exposure (Figure 4), the other for internal exposure (Figure 5). Schematically, this complex is presented in Fig.6. As can be seen from the drawing, the irradiated object passes through the gap between the external and internal sources. It is intended for the processing of “refractory” (i.e., requiring an increased concentration of energy of pulsed optical radiation) metallurgical raw materials, as with standard operating modes of the emitters per unit volume of raw materials located in the cavity between the emitters, an almost double concentration of the energy of optical radiation occurs. This complex can be used in a number of other areas of engineering and technology.
Пример 2. Применение предлагаемого источника в лазерной технике. Как показали результаты испытаний лазерного устройства, опубликованного в [1], коаксиальная конструкция лампы оптической накачки обеспечивает значительные преимущества по сравнению с лазерными устройствами, в которых для оптической накачки аналогичных активных элементов из неодимового стекла используются трубчатые импульсные ксеноновые лампы (выпускавшийся ранее серийно ОКГ ГОС 1000М). Однако лазерное устройство по [1] не допускает частотный режим работы лазера. Даже если создать вместо водяного стационарного фильтра между активным элементом и внутренней кварцевой трубой коаксиальной лампы проточное водяное охлаждение, частотный режим работы будет весьма ограничен низкой температурой разложения эпоксидного клея, используемого для герметизации лампы (до 100°С).Example 2. The use of the proposed source in laser technology. As shown by the test results of a laser device published in [1], the coaxial design of an optical pump lamp provides significant advantages compared to laser devices in which tubular pulsed xenon lamps are used for optical pumping of similar active elements from neodymium glass (previously produced serially OKG GOS 1000M ) However, the laser device according to [1] does not allow the frequency mode of the laser. Even if instead of creating a stationary water filter between the active element and the inner quartz tube of the coaxial lamp, flowing water cooling is achieved, the frequency mode of operation will be very limited by the low decomposition temperature of the epoxy adhesive used to seal the lamp (up to 100 ° C).
Предложенный источник импульсного оптического излучения выгодно отличается от аналога и прототипа. Его конструкция и выбранные материалы для герметизации позволяют не только работать при температурах выше 100°С, но и использовать комбинированные варианты (Фиг.7):The proposed source of pulsed optical radiation compares favorably with the analogue and prototype. Its design and selected materials for sealing allow not only to work at temperatures above 100 ° C, but also to use combined options (Fig.7):
1. вместо водяного стационарного фильтра - проточная фильтрация (и одновременно охлаждение) дистиллированной водой;1. instead of a stationary water filter - flow filtration (and at the same time cooling) with distilled water;
2. фильтрация (и охлаждение) проточной иммерсионной жидкостью, отфильтровывающую не только УФ-излучение, но и значительную часть излучения накачки, находящуюся за пределами полосы накачки неодимового стекла;2. filtering (and cooling) with flowing immersion liquid, filtering out not only UV radiation, but also a significant part of the pump radiation, which is outside the pump band of neodymium glass;
3. использование вместо иммерсионной жидкости набора коаксиально располагаемых между активным элементом и внутренней кварцевой трубой труб из цветного стекла стандартных марок, пропускающих только излучение в полосе накачки неодимового стекла, и проточное охлаждение этих труб дистиллированной водой.3. the use instead of immersion fluid of a set of standard grades of coaxially placed between the active element and the inner quartz tube of colored glass, transmitting only radiation in the neodymium glass pumping band, and flow cooling of these tubes with distilled water.
Во 2-ом и 3-ом вариантах излучение со спектром, находящимся за пределами полосы поглощения неодимового стекла, превращается в тепло при поглощении в иммерсионной жидкости или цветных стеклах и уносится жидкостью за пределы лампы накачки. В активном элементе будут возбуждены в основном лишь оптические переходы с энергетических уровней полосы генерации неодимового стекла, обеспечивая генерацию мощных лазерных импульсов, без возбуждения тепловых переходов, вызывающих нагрев активных элементов из неодимового стекла. В результате этого активные элементы будут разогреваться значительно меньше, что позволит существенно увеличить частоту подачи импульсов выходного излучения стеклянного неодимового лазера.In the 2nd and 3rd variants, radiation with a spectrum outside the absorption band of neodymium glass is converted into heat when absorbed in immersion liquid or colored glasses and is carried away by the liquid outside the pump lamp. In the active element, only optical transitions from the energy levels of the neodymium glass generation band will be excited mainly, providing the generation of high-power laser pulses, without exciting thermal transitions that cause the heating of active elements from neodymium glass. As a result of this, the active elements will be heated significantly less, which will significantly increase the frequency of the output pulses of the output radiation of a glass neodymium laser.
Проведенные испытания показали практическую применимость газоразрядного импульсного источника оптического излучения с указанными выше параметрами во всех устройствах, где необходимо использование больших потоков импульсного светового излучения в спектральном диапазоне 0,2-4,5 мкм.The tests showed the practical applicability of a gas-discharge pulsed optical radiation source with the above parameters in all devices where it is necessary to use large fluxes of pulsed light radiation in the spectral range of 0.2-4.5 microns.
Источники информацииInformation sources
1. Е.Ф.Жолобов, Д.И.Зенков, А.И.Павловский, Н.В.Романенко, Л.В.Суханов, А.И.Тихонов. Квантовая электроника, 4, №1, 1977.1. E.F. Zholobov, D.I. Zenkov, A.I. Pavlovsky, N.V. Romanoman, L.V. Sukhanov, A.I. Tikhonov. Quantum Electronics, 4, No. 1, 1977.
2. Газоразрядный импульсный источник света. Патент РФ №2072583 по заявке №93027802 от 18.05.93 г.2. Gas discharge pulsed light source. RF patent No. 2072583 by application No. 93027802 of 05/18/93.
3. Устройство для переработки металлосодержащих концентратов. Патент РФ №2082779 по заявке №94007856 от 27.06.94 г.3. Device for processing metal-containing concentrates. RF patent No. 2082779 on the application No. 94007856 from 06/27/94
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008106946/28A RU2438220C2 (en) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Gas-discharge pulse optical source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008106946/28A RU2438220C2 (en) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Gas-discharge pulse optical source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008106946A RU2008106946A (en) | 2009-09-10 |
| RU2438220C2 true RU2438220C2 (en) | 2011-12-27 |
Family
ID=41165828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008106946/28A RU2438220C2 (en) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Gas-discharge pulse optical source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2438220C2 (en) |
-
2008
- 2008-02-26 RU RU2008106946/28A patent/RU2438220C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008106946A (en) | 2009-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100238642B1 (en) | Dielectric barrier discharge lamp | |
| JP5027672B2 (en) | Lamp holder for dielectric barrier discharge lamp | |
| RU2471261C2 (en) | Gas discharge lamp with dielectric barrier | |
| US8253332B2 (en) | Excimer lamp | |
| US9159545B2 (en) | Excimer lamp | |
| KR102106293B1 (en) | Excimer light source | |
| KR100404382B1 (en) | High Intensity Light Irradiation Apparatus | |
| RU2438220C2 (en) | Gas-discharge pulse optical source | |
| RU2236060C1 (en) | Gas-discharge ultraviolet radiation source | |
| RU2398310C1 (en) | Gas-discharge radiation source (versions) | |
| US20070205724A1 (en) | Advanced surface discharge lamp systems | |
| US5777437A (en) | Annular chamber flashlamp including a surrounding, packed powder reflective material | |
| CA2864929C (en) | Apparatus and methods for generating electromagnetic radiation | |
| JP3598970B2 (en) | Dielectric barrier discharge lamp device | |
| CN104144553A (en) | Photoionization plasma generator | |
| RU2673062C1 (en) | Pulsed ultraviolet gas-discharge lamp | |
| RU153931U1 (en) | SOURCE OF RADIATION | |
| RU2072583C1 (en) | Gas-discharge pulsed light source | |
| AU2022402162A1 (en) | Gas-discharge lamp, lamp array for high operating voltages, and use of such lamps | |
| JP6411120B2 (en) | Laser equipment | |
| JP2002373619A (en) | Ultraviolet lamp | |
| RU2096863C1 (en) | High-power glow-discharge tube | |
| JP2003086139A (en) | Electrodeless field discharge excimer lamp | |
| JP2011150791A (en) | Driving method of dielectric barrier discharge lamp | |
| JPH10106506A (en) | Electrodeless discharge lamp device, its lighting device, and fluid treatment device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110927 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20121127 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180227 |