RU2517796C1 - Apparatus for generating volumetric self-sustained discharge - Google Patents
Apparatus for generating volumetric self-sustained discharge Download PDFInfo
- Publication number
- RU2517796C1 RU2517796C1 RU2012143221/28A RU2012143221A RU2517796C1 RU 2517796 C1 RU2517796 C1 RU 2517796C1 RU 2012143221/28 A RU2012143221/28 A RU 2012143221/28A RU 2012143221 A RU2012143221 A RU 2012143221A RU 2517796 C1 RU2517796 C1 RU 2517796C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- discharge
- cathode
- anode
- electrodes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к квантовой электронике, а именно к устройствам для формирования объемного самостоятельного разряда (ОСР). Особенно предпочтительно использовать заявляемое устройство в электроразрядных импульсно-периодических лазерах с накачкой объемным самостоятельным разрядом в активных средах УФ и ИК лазеров на основе XeCl, XeF, KrF, ArF, CO2, HF и др. Устройство также может быть использовано для решения плазменно-химических задач.The device relates to quantum electronics, and in particular to devices for forming a volumetric self-sustained discharge (OCR). It is especially preferable to use the inventive device in electric-discharge pulsed periodic lasers pumped by a self-sustained volume discharge in active media of UV and IR lasers based on XeCl, XeF, KrF, ArF, CO 2 , HF, etc. The device can also be used to solve plasma-chemical tasks.
Известна работа [1], в которой изучалась динамика развития ОСР с использованием системы плоских электродов и не были рассмотрены вопросы формирования однородного разряда за счет профилирования электродов. Кроме того, в данной работе эксперименты проводились при низких давлениях газовой смеси в однократном режиме формирования разряда. При более высоких давлениях активной среды или в частотном режиме работы разряд будет менее однородным.The work [1] is known in which the dynamics of the development of OCP using a system of flat electrodes was studied and the formation of a uniform discharge due to the profiling of the electrodes was not considered. In addition, in this work, experiments were carried out at low pressures of the gas mixture in a single discharge formation mode. At higher pressures of the active medium or in the frequency mode of operation, the discharge will be less uniform.
Известна работа [2], которая посвящена разработке широкоаппертурного электроразрядного лазера с пластинчатыми электродами. Показано, что распределение свечения разряда практически совпадает с распределением энерговвода в плазму разряда. В данной работе использовались анод-катодные пары с рабочей кромкой трех видов. Пластины с дугообразным профилем имели ширину 60 мм и радиус рабочей кромки 200 мм (края каждой пластины были скруглены, радиус округления составлял 8 мм). Пластины другого вида также имели ширину 60 мм и рабочую кромку с профилем Степперча [3], рассчитанным для промежутка 30 мм с коэффициентами у0=0.45, d4=0.8. Пластины третьего вида имели ширину 120 мм и рабочую кромку с профилем Степперча на краях и с центральной плоской частью шириной 60 мм. Электроды располагались перпендикулярно оптической оси лазера, что не позволяло сформировать узкий пучок лазерного излучения. Кроме того, аналог рассчитан на работу в режиме однократных импульсов, т.е. в условиях, описанных в данной работе, нельзя исследовать формирование разряда в высокочастотном режиме работы лазера. В данной работе не учитывались краевые эффекты, связанные с неоднородностью электрического поля на крайних электродах. Кроме того, в данном устройстве не использовалась система предыонизации.Known work [2], which is devoted to the development of a wide-aperture electric-discharge laser with plate electrodes. It is shown that the distribution of the discharge glow practically coincides with the distribution of the energy input into the discharge plasma. In this work, we used anode-cathode pairs with a working edge of three types. Plates with an arcuate profile had a width of 60 mm and a radius of the working edge of 200 mm (the edges of each plate were rounded, the rounding radius was 8 mm). The plates of another type also had a width of 60 mm and a working edge with a Stepperch profile [3], calculated for a gap of 30 mm with coefficients y 0 = 0.45, d 4 = 0.8. The plates of the third type had a width of 120 mm and a working edge with a Stepperch profile at the edges and with a central flat part 60 mm wide. The electrodes were perpendicular to the optical axis of the laser, which did not allow the formation of a narrow beam of laser radiation. In addition, the analogue is designed to operate in a single pulse mode, i.e. Under the conditions described in this paper, it is impossible to study the formation of a discharge in the high-frequency laser mode. In this work, we did not take into account the edge effects associated with the inhomogeneity of the electric field at the extreme electrodes. In addition, the preionization system was not used in this device.
Прототипом устройства для формирования однородного разряда между пластинчатыми электродами является устройство, впервые описанное в работе [4]. Многосекционный разрядный промежуток формировался 12 парами анодно-катодных пластин с различными комбинациями профиля рабочей кромки анодных и катодных пластин. Например, в одном из вариантов рабочая кромка всех катодных пластин имела профиль Степперча, а рабочая кромка всех анодных пластин - дугообразную форму. Конструкция электродного узла позволяла устанавливать электроды вдоль оптической оси лазера или под небольшим углом к ней. Для улучшения условий формирования объемного разряда был использован механизм предыонизации. Предыонизация осуществлялась искровыми разрядами, расположенными с двух сторон разрядного промежутка.The prototype device for the formation of a uniform discharge between the plate electrodes is a device that was first described in [4]. A multisectional discharge gap was formed by 12 pairs of anode-cathode plates with various combinations of the profile of the working edge of the anode and cathode plates. For example, in one embodiment, the working edge of all the cathode plates had a Stepperch profile, and the working edge of all the anode plates had an arcuate shape. The design of the electrode assembly made it possible to install electrodes along the optical axis of the laser or at a small angle to it. To improve the conditions for the formation of a volume discharge, the preionization mechanism was used. Preionization was carried out by spark discharges located on both sides of the discharge gap.
В данной работе регистрировалась только суммарная интенсивность всех разрядов, поэтому про степень однородности разряда между каждой катод-анодной парой говорить сложно. В прототипе рассматривались только два варианта профилей электродов, кроме того, конструкция устройства не учитывала краевые эффекты, связанные с неоднородностью электрического поля на крайних электродах. К недостатку данного устройства также можно отнести использование искровой системы предыонизации, которая способствует формированию неоднородного разряда вблизи искр, что ведет к ухудшению выходных характеристик лазера.In this work, only the total intensity of all discharges was recorded; therefore, it is difficult to speak about the degree of discharge uniformity between each cathode-anode pair. The prototype considered only two options for the profiles of the electrodes, in addition, the design of the device did not take into account the edge effects associated with the heterogeneity of the electric field at the extreme electrodes. The disadvantage of this device can also include the use of a spark preionization system, which contributes to the formation of an inhomogeneous discharge near sparks, which leads to a deterioration in the output characteristics of the laser.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства для формирования однородного объемного самостоятельного разряда между пластинчатыми электродами в смесях высокочастотных УФ и ИК лазеров.The problem to which the invention is directed, is to create a device for forming a homogeneous volume independent discharge between plate electrodes in mixtures of high-frequency UV and IR lasers.
Технический результат, достигаемый устройством, заключается в формировании однородного ОСР между всеми парами электродных пластин в различных газовых средах, что приведет к улучшению энергетических характеристик лазера.The technical result achieved by the device consists in the formation of a uniform OCP between all pairs of electrode plates in various gas environments, which will lead to an improvement in the energy characteristics of the laser.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для формирования объемного самостоятельного разряда, содержащем разрядную камеру, в которой установлены подключенные к источнику накачки, по меньшей мере, три электродные пары, каждая из которых состоит из пластинчатых профилированных электродов, таким образом, что каждая пластина катода расположена в плоскости соответствующей пластины анода, электродные пары установлены либо параллельно продольной оси камеры, либо под острым углом к ней, новым является то, что рабочая кромка центральных катодных пластин содержит расположенный по центру прямолинейный участок, к которому с обеих сторон примыкают участки с профилем Степперча, а рабочая кромка центральных анодных пластин имеет дугообразную форму и обращена выпуклостью в сторону разрядного промежутка; участки рабочих кромок крайних анодных и катодных пластин, обращенные к центральным электродам, повторяют профиль рабочей кромки соответствующих анодных и катодных центральных пластин, а внешние участки рабочих кромок крайних анодных и катодных пластин имеют дугообразную форму и большую длину, чем участки рабочих кромок крайних анодных и катодных пластин, обращенных к центральным электродам, причем все участки рабочих кромок имеют плавное сопряжение.The technical result is achieved in that in a device for forming a self-contained volume discharge containing a discharge chamber, in which at least three electrode pairs are connected, connected to a pump source, each of which consists of profiled plate electrodes, so that each cathode plate located in the plane of the corresponding plate of the anode, electrode pairs are installed either parallel to the longitudinal axis of the chamber, or at an acute angle to it, new is that the working edge of the price the trailing cathode plates contains a centrally located straight section, to which sections with a Stepperch profile are adjacent on both sides, and the working edge of the central anode plates has an arcuate shape and is convex towards the discharge gap; sections of the working edges of the extreme anode and cathode plates facing the central electrodes repeat the profile of the working edge of the corresponding anode and cathode central plates, and the outer sections of the working edges of the extreme anode and cathode plates are arcuate and longer than the sections of the working edges of the extreme anode and cathode plates facing the central electrodes, and all sections of the working edges have a smooth pairing.
Источник накачки включает в себя, по меньшей мере, одно устройство предварительной ионизации, которое представляет собой диэлектрическую трубку, расположенную вдоль рабочей кромки катодных пластин, и два электрода, обеспечивающих скользящий разряд по поверхности диэлектрической трубки.The pump source includes at least one pre-ionization device, which is a dielectric tube located along the working edge of the cathode plates, and two electrodes that provide a sliding discharge over the surface of the dielectric tube.
Края всех электродных пластин скруглены радиусом не менее 1 мм.The edges of all electrode plates are rounded with a radius of at least 1 mm.
Рабочая кромка катодных пластин в поперечном сечении имеет форму дуги.The working edge of the cathode plates in cross section has the shape of an arc.
Соседние электродные пластины расположены на расстоянии 0.5-2 мм друг от друга.Neighboring electrode plates are located at a distance of 0.5-2 mm from each other.
Толщина электродных пластин составляет 0.5-2 мм.The thickness of the electrode plates is 0.5-2 mm.
Формирование однородного разряда в электроразрядных лазерах играет очень важную роль для получения хороших энергетических параметров. Распределение интенсивности свечения разряда во многом определяется профилем электродов. Исследования по выбору необходимого профиля являются достаточно трудоемкой расчетно-теоретической и экспериментальной работой. Требуется получить однородный диффузный разряд в межэлектродном промежутке при высоких удельных энерговводах. В лазерах с пластинчатыми электродами уровень удельного энерговвода достигает 11 МВт/см3, при плотности тока до 3 кА/см2. Столь высокие энерговводы обусловлены малой шириной разряда в данных лазерах, что позволяет достигнуть высоких частот повторения лазерных импульсов. При повышенных энерговводах гораздо сложнее сформировать однородный объемный разряд, который не будет срываться в искровую фазу. Таким образом, вопрос о выборе профиля электродов для формирования однородного разряда в лазерах с пластинчатыми электродами стоит наиболее остро.The formation of a uniform discharge in electric discharge lasers plays a very important role in obtaining good energy parameters. The distribution of the discharge glow intensity is largely determined by the profile of the electrodes. Research on the selection of the required profile is quite time-consuming calculation-theoretical and experimental work. It is required to obtain a homogeneous diffuse discharge in the interelectrode gap at high specific energy inputs. In lasers with plate electrodes, the level of specific energy input reaches 11 MW / cm 3 at a current density of up to 3 kA / cm 2 . Such high energy inputs are due to the small width of the discharge in these lasers, which makes it possible to achieve high repetition frequencies of laser pulses. With increased energy inputs, it is much more difficult to form a homogeneous volume discharge, which will not break into the spark phase. Thus, the question of choosing the profile of the electrodes for the formation of a uniform discharge in lasers with plate electrodes is most acute.
Конструкция лазерных камер аналогов [1, 2] и прототипа [4] не позволяет наблюдать разряд поперек оптической оси лазера, чтобы исследовать степень однородности разряда по длине пластинчатого электрода. Поэтому для проведения экспериментальных исследований по формированию однородного разряда между пластинчатыми электродами была разработана специализированная газоразрядная камера, которая позволяет проводить наблюдения разряда между каждой анод-катодной парой пластинчатых электродов.The design of the laser chambers of analogues [1, 2] and prototype [4] does not allow one to observe the discharge across the optical axis of the laser in order to study the degree of uniformity of the discharge along the length of the plate electrode. Therefore, to conduct experimental studies on the formation of a uniform discharge between plate electrodes, a specialized gas discharge chamber was developed that allows observation of a discharge between each anode-cathode pair of plate electrodes.
На фиг.1 схематично представлено заявляемое устройство, где:Figure 1 schematically shows the inventive device, where:
1 - источник накачки;1 - pump source;
2 - катод;2 - cathode;
3 - анод;3 - anode;
4 - диэлектрическая трубка;4 - dielectric tube;
5 - внутренний электрод устройства предыонизации;5 - the internal electrode of the preionization device;
6 - внешний электрод устройства предыонизации.6 - external electrode of the preionization device.
7 - зона объемного самостоятельного разряда.7 - zone of self-sustained volume discharge.
На фиг.2 представлены фотографии разряда и распределение интенсивности свечения для двух различных комбинаций электродов на смеси F2:Хе:Ne=10:10:2000 Top. На всех фотографиях свечения разряда катод расположен сверху, а анод - снизу. На фиг.2а представлены фотография разряда и распределение интенсивности его свечения в случае, когда катод имел профиль Степперча, а на фиг.2б - модифицированный профиль Степперча (с прямолинейным участком по центру). Анодные пластины в обоих случаях имели дугообразную форму. Как видно из фиг.2, вставка плоской части в середину катода позволяет избежать провала в центральной части распределения интенсивности свечения разряда и получить более однородный разряд.Figure 2 presents photographs of the discharge and the distribution of the luminous intensity for two different combinations of electrodes on a mixture of F 2 : Xe: Ne = 10: 10: 2000 Top. In all photographs of the discharge glow, the cathode is located above and the anode is below. Figure 2a shows a photograph of the discharge and the intensity distribution of its luminescence in the case when the cathode had a Stepperch profile, and figure 2b shows a modified Stepperch profile (with a straight section in the center). The anode plates in both cases had an arched shape. As can be seen from figure 2, the insertion of the flat part in the middle of the cathode avoids a dip in the central part of the distribution of the intensity of the glow of the discharge and to obtain a more uniform discharge.
На фиг.3 представлены фотографии разряда и распределение интенсивности свечения разряда между крайними электродами: симметричными (а) и несимметричными (б) на смеси F2:Xe:Ne=10:10:2000 Top. Как видно из фиг.3, замена внешних участков рабочих кромок крайних анодных и катодных пластин позволяет избежать пробоев на краях электродного промежутка, а также получить однородный разряд большей длины.Figure 3 presents photographs of the discharge and the distribution of the intensity of the glow of the discharge between the extreme electrodes: symmetric (a) and asymmetric (b) on a mixture of F 2 : Xe: Ne = 10: 10: 2000 Top. As can be seen from figure 3, the replacement of the outer sections of the working edges of the extreme anode and cathode plates avoids breakdowns at the edges of the electrode gap, and also to obtain a uniform discharge of a greater length.
Электродные пары установлены либо параллельно продольной оси камеры, либо под острым углом к ней. Каждая пластина катода 2 расположена в плоскости соответствующей пластины анода 3. Катод 2 соединен общей шиной с источником накачки 1. К источнику накачки 1 подсоединялась, по меньшей мере, одна система предыонизации, расположенная вдоль катодных пластин вблизи их рабочей кромки, состоящая из диэлектрической трубки 4 и двух электродов, один из которых 5 расположен внутри трубки 4, а второй 6 - снаружи.The electrode pairs are mounted either parallel to the longitudinal axis of the chamber, or at an acute angle to it. Each plate of the cathode 2 is located in the plane of the corresponding plate of the anode 3. The cathode 2 is connected by a common bus to the
Для формирования объемного самостоятельного разряда 7 производят, как правило, предыонизацию активной лазерной среды (для некоторых активных сред надобность в предыонизации отсутствует). Для предыонизации межэлектродного промежутка использовался скользящий разряд по поверхности диэлектрической трубки 4, расположенной на расстоянии ≈12 мм от рабочей кромки катодных пластин. При достижении на межэлектродном промежутке определенного напряжения на открытой поверхности керамической трубки формируется скользящий разряд, который и является УФ предыонизацией для основного разряда. При достижении между электродами пробойного напряжения формируется основной разряд 7.To form a self-sustained volume discharge 7, as a rule, the preionization of the active laser medium is performed (for some active media there is no need for preionization). To preionize the interelectrode gap, a sliding discharge was used on the surface of the dielectric tube 4 located at a distance of ≈12 mm from the working edge of the cathode plates. When a certain voltage is reached on the interelectrode gap, a sliding discharge forms on the open surface of the ceramic tube, which is the UV preionization for the main discharge. When the breakdown voltage is reached between the electrodes, the main discharge 7 is formed.
В примере конкретного выполнения разряд наблюдался перпендикулярно плоскости установки электродов или вдоль нее через окна из CaF2, расположенные с 4-х сторон разрядной камеры. Внутри камеры располагались электродные пластины из латуни толщиной 1 мм. Электродные пластины, используемые в разрядной камере, по своим размерам аналогичны пластинам, установленным в полномасштабных макетах лазеров, например, в [4]. Длина электродных пластин составляла 22.2 мм или 25.6 мм и определялась диаметром обострительных емкостей, задающих шаг электродных систем полномасштабных лазеров. Межэлектродное расстояние могло варьироваться в диапазоне 10-20 мм. Электродные пары установлены либо в одной плоскости, либо под острым (α≤0-20°) углом к ней, расстояние между соседними парами составляло 0.5-2 мм. В экспериментах использовались электроды с дугообразными профилями рабочей кромки с различными радиусами кривизны R (100…450 мм), а также с модифицированными профилями Степперча, рассчитанные для различных параметров у0 (0.4-0.45) и d4 (0.65-0.8).In a specific embodiment, the discharge was observed perpendicular to the electrode installation plane or along it through CaF 2 windows located on 4 sides of the discharge chamber. Inside the chamber were electrode plates of
Электрическая схема источника накачки содержала накопительную емкость Сн=2.1 нф и обострительную емкость Со=1.6нФ. При коммутации тиратроном накопительной емкости по С-С схеме заряжалась обострительная емкость. Для реализации индуктивно-емкостной развязки к каждой паре электродных пластин подсоединялась своя обострительная емкость Co i=0.4 нФ. Каждая обострительная емкость заряжалась через собственную развязывающую индуктивность (Lp i=1 мкГн) от общей накопительной емкости. Описанная электрическая схема позволяет работать как в однократном, так и в частотном режиме. Предельная частота следования импульсов 30 Гц ограничивалась мощностью источника питания и устойчивостью разряда в режиме без принудительной прокачки газовой смеси. Для определения электротехнических характеристик разряда применялись омический делитель и малоиндуктивный плоский токовый шунт. Делитель подсоединялся непосредственно к катодной пластине. Шунт был установлен в общей цепи разряда накачки и предыонизации. Фронт нарастания напряжения по уровню значений 0.1…0.9 Umax составлял ≈55 нс. Длительность тока на уровне 0.5 Imax составила 16 нс. Зарядное напряжение варьировалось в диапазоне 14-20 кВ.The electric circuit of the pump source contained the storage capacitance С n = 2.1 nF and the sharpening capacitance С о = 1.6 nF. When switching the thyratron of storage capacity according to the CC scheme, an exacerbation capacity was charged. To implement inductive-capacitive isolation, each pair of electrode plates had their own sharpening capacitance C o i = 0.4 nF. Each sharpening capacitance was charged through its own decoupling inductance (L p i = 1 μH) from the total storage capacitance. The described electrical circuit allows you to work both in single and in frequency mode. The maximum pulse repetition rate of 30 Hz was limited by the power of the power source and the stability of the discharge in the mode without forced pumping of the gas mixture. An ohmic divider and a low inductive flat current shunt were used to determine the electrical characteristics of the discharge. The divider was connected directly to the cathode plate. The shunt was installed in a common circuit discharge pump and preionization. The front of the voltage rise in the range of 0.1 ... 0.9 U max was ≈55 ns. The current duration at the level of 0.5 I max was 16 ns. Charging voltage varied in the range of 14-20 kV.
Для смесей УФ лазеров общее давление газа варьировалось в интервале от 2 до 3 атм. Для смесей ИК лазеров общее давление газа было существенно меньше и составляло 0.1-0.4 атм. Для каждой активной смеси на всем диапазоне давлений длина разряда и форма распределения интенсивности свечения разряда существенно не менялись.For mixtures of UV lasers, the total gas pressure varied in the range from 2 to 3 atm. For mixtures of IR lasers, the total gas pressure was significantly lower and amounted to 0.1–0.4 atm. For each active mixture over the entire pressure range, the discharge length and the shape of the distribution of the intensity of the glow of the discharge did not change significantly.
Проведенные эксперименты показали, что на электродах с рабочей кромкой с профилем Степперча распределение интенсивности свечения разряда имеет провал в центральной части электрода (Фиг.2а). Рабочая кромка с модифицированным профилем Степперча представляла из себя прямолинейный участок по центру электрода и профиль Степперча по краям. Прямолинейный участок имел длину 5-15 мм в зависимости от требуемой длины электрода. Модифицированный профиль Степперча позволил уменьшить провал в середине распределения интенсивности свечения разряда на 10-15%.The experiments showed that on the electrodes with a working edge with a Stepperch profile, the distribution of the intensity of the glow of the discharge has a gap in the central part of the electrode (Fig. 2a). A working edge with a modified Stepperch profile was a straight section in the center of the electrode and a Stepperch profile at the edges. The straight section had a length of 5-15 mm, depending on the required length of the electrode. The modified Stepperch profile made it possible to reduce the dip in the middle of the distribution of the discharge glow intensity by 10-15%.
Электроды с профилем дугообразной формы с различными радиусами кривизны позволяют получить достаточно однородный разряд с колоколообразным распределением. Профиль подбирался экспериментальным путем, однородный разряд наибольшей длины наблюдался, когда катод имел модифицированный профиль Степперча, а анод - профиль дугообразной формы с R=300 мм (Фиг.2б).Electrodes with an arc-shaped profile with different radii of curvature make it possible to obtain a fairly uniform discharge with a bell-shaped distribution. The profile was selected experimentally, a uniform discharge of the greatest length was observed when the cathode had a modified Stepperch profile, and the anode had an arc-shaped profile with R = 300 mm (Fig.2b).
Для снижения краевых эффектов были изготовлены электроды с несимметричным профилем рабочей кромки. Профиль электродов подбирался экспериментальным путем, наиболее однородный разряд наблюдался, когда половина электрода имела тот же профиль, что и соседний (центральный) электрод, а вторая половина - профиль дугообразной формы с R=300 мм. Кроме того, длина дугообразной части электрода была увеличена. Использование электродов с несимметричными профилями позволило избежать пробоев на краях электродного промежутка, а также привело к усилению интенсивности свечения на краях электродного узла и увеличению длины разряда вдоль длины электрода.To reduce edge effects, electrodes with an asymmetric profile of the working edge were manufactured. The profile of the electrodes was selected experimentally, the most uniform discharge was observed when half of the electrode had the same profile as the adjacent (central) electrode, and the second half had an arc-shaped profile with R = 300 mm. In addition, the length of the arcuate portion of the electrode was increased. The use of electrodes with asymmetric profiles made it possible to avoid breakdowns at the edges of the electrode gap, and also led to an increase in the glow intensity at the edges of the electrode assembly and an increase in the discharge length along the length of the electrode.
Использование скользящего разряда для предыонизации разрядного промежутка, по сравнению с искровой предыонизацией, позволило увеличить стабильность и частоту следования лазерных импульсов, а также увеличить время жизни активной среды лазера.The use of a sliding discharge for preionization of the discharge gap, in comparison with spark preionization, made it possible to increase the stability and repetition rate of laser pulses, as well as to increase the lifetime of the active laser medium.
Плавное сопряжение всех участков рабочих кромок электродов позволило избежать усиления электрического поля в местах сопряжения различных профилей, что избавило от лишних неоднородностей разряда.Smooth coupling of all sections of the working edges of the electrodes made it possible to avoid amplification of the electric field at the interfaces of various profiles, which eliminated the extra discharge inhomogeneities.
Скругление краев всех электродных пластин радиусом не менее 1 мм позволило избежать пробоев между соседними электродами, а также возникновения искровых каналов между катод-анодными парами.The rounding of the edges of all electrode plates with a radius of at least 1 mm made it possible to avoid breakdowns between adjacent electrodes, as well as the occurrence of spark channels between cathode-anode pairs.
Подобрана форма рабочей поверхности электродов для УФ и ИК лазеров. Длина разряда в этих лазерных смесях составила ~70-80% от длины электрода. На электродах с экспериментально подобранным профилем проведены исследования основных зависимостей энергии лазерных импульсов, предельных частот повторения импульсов, стабильности энергии лазерных импульсов в высокочастотном режиме работы лазера от состава активных сред лазеров, полного давления лазерной смеси, удельных энерговводов, скорости прокачки рабочей среды лазера. Использование электродов с новыми профилями позволило увеличить энергетические характеристики лазеров на ~20%, а предельные частоты повторения импульсов на ~10%.The shape of the working surface of the electrodes for UV and IR lasers is selected. The discharge length in these laser mixtures was ~ 70-80% of the electrode length. On the electrodes with an experimentally selected profile, the main dependences of the laser pulse energy, the maximum pulse repetition frequency, the stability of the laser pulse energy in the high-frequency laser mode on the composition of the laser active media, the total pressure of the laser mixture, the specific energy inputs, and the pumping speed of the laser working medium were studied. The use of electrodes with new profiles made it possible to increase the energy characteristics of lasers by ~ 20%, and the limiting pulse repetition frequencies by ~ 10%.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Апполонов В.В., Белевцев А.А., Казанцев С.Ю., Сайфулин А.В., Фирсов К.Н. Самоинициирующийся объемный разряд в нецепных HF-лазерах на смесях SF6 с углеводородами. Квантовая электроника. Т.30, №3 (2000), с.207-214.1. Appolonov V.V., Belevtsev A.A., Kazantsev S.Yu., Sayfulin A.V., Firsov K.N. Self-initiated volume discharge in non-chain HF lasers based on mixtures of SF 6 with hydrocarbons. Quantum Electronics. T.30, No 3 (2000), p.207-214.
2. Андраманов А.В., Кабаев С.А., Лажинцев Б.В., Нор-Аревян В.А., Писецкая А.В., Селемир В.Д. Формирование профиля лазерного пучка в HF-лазере с пластинчатыми электродами. Квантовая электроника. Т.35, №4 (2005), с.359-364.2. Andramanov A.V., Kabaev S.A., Lazhintsev B.V., Nor-Arevyan V.A., Pisetskaya A.V., Selemir V.D. Formation of a laser beam profile in an HF laser with plate electrodes. Quantum Electronics. T.35, No. 4 (2005), p. 359-364.
3. Stappaerts E.A. A novel analytical design method for discharge laser electrode profiles. Appl. Phys.Lett., 40 (12), p.1018-1019.3. Stappaerts E.A. A novel analytical design method for discharge laser electrode profiles. Appl. Phys. Lett., 40 (12), p. 1018-1019.
4. Андраманов А.В., Кабаев С.А., Лажинцев Б.В., Нор-Аревян В.А., Писецкая А.В., Селемир В.Д. Высокочастотный HF лазер с пластинчатыми электродами. Квантовая электроника. Т.36, №3, (2006), с.235-2384. Andramanov A.V., Kabaev S.A., Lazhintsev B.V., Nor-Arevyan V.A., Pisetskaya A.V., Selemir V.D. High frequency HF laser with plate electrodes. Quantum Electronics. Vol. 36, No. 3, (2006), pp. 235-238
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012143221/28A RU2517796C1 (en) | 2012-10-09 | 2012-10-09 | Apparatus for generating volumetric self-sustained discharge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012143221/28A RU2517796C1 (en) | 2012-10-09 | 2012-10-09 | Apparatus for generating volumetric self-sustained discharge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012143221A RU2012143221A (en) | 2014-04-20 |
| RU2517796C1 true RU2517796C1 (en) | 2014-05-27 |
Family
ID=50480430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012143221/28A RU2517796C1 (en) | 2012-10-09 | 2012-10-09 | Apparatus for generating volumetric self-sustained discharge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2517796C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575142C1 (en) * | 2014-12-03 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, (ИСЭ СО РАН) | METHOD OF PRODUCING ACTIVE MEDIUM OF KrF LASER |
| RU2596908C1 (en) * | 2015-07-31 | 2016-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Device for space charge generation |
| RU2679453C1 (en) * | 2018-04-05 | 2019-02-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) | Method of creating pulsed repetitive discharge in gas and device for its implementation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4849983A (en) * | 1986-12-24 | 1989-07-18 | Commissariat A L'energie Atomique | Process and apparatus for obtaining an excimer and application to lasers |
| US6441554B1 (en) * | 2000-11-28 | 2002-08-27 | Se Plasma Inc. | Apparatus for generating low temperature plasma at atmospheric pressure |
| US6937635B2 (en) * | 2000-06-09 | 2005-08-30 | Cymer, Inc. | High rep-rate laser with improved electrodes |
| EP2259390A1 (en) * | 2003-07-29 | 2010-12-08 | Cymer, Inc. | Gas discharge laser electrode |
| RU2010124773A (en) * | 2010-06-16 | 2011-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU) | METHOD FOR STABILIZING VOLUME DISCHARGE IN HF / DF PULSE-PERIODIC CHEMICAL LASER |
-
2012
- 2012-10-09 RU RU2012143221/28A patent/RU2517796C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4849983A (en) * | 1986-12-24 | 1989-07-18 | Commissariat A L'energie Atomique | Process and apparatus for obtaining an excimer and application to lasers |
| US6937635B2 (en) * | 2000-06-09 | 2005-08-30 | Cymer, Inc. | High rep-rate laser with improved electrodes |
| US6441554B1 (en) * | 2000-11-28 | 2002-08-27 | Se Plasma Inc. | Apparatus for generating low temperature plasma at atmospheric pressure |
| EP2259390A1 (en) * | 2003-07-29 | 2010-12-08 | Cymer, Inc. | Gas discharge laser electrode |
| RU2010124773A (en) * | 2010-06-16 | 2011-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU) | METHOD FOR STABILIZING VOLUME DISCHARGE IN HF / DF PULSE-PERIODIC CHEMICAL LASER |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Андраманов А.В. и др. "Высокочастотный HF лазер с пластинчатыми электродами", Квантовая электроника, Т.36, N3 (2006) с.235-238. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575142C1 (en) * | 2014-12-03 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, (ИСЭ СО РАН) | METHOD OF PRODUCING ACTIVE MEDIUM OF KrF LASER |
| RU2596908C1 (en) * | 2015-07-31 | 2016-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Device for space charge generation |
| RU2679453C1 (en) * | 2018-04-05 | 2019-02-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) | Method of creating pulsed repetitive discharge in gas and device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012143221A (en) | 2014-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5875207A (en) | Discharge arrangement for pulsed gas lasers | |
| RU2446530C1 (en) | Pulse-periodic gas-discharge laser | |
| US4054846A (en) | Transverse-excitation laser with preionization | |
| JPS58155643A (en) | Glow-like discharge generator | |
| RU2517796C1 (en) | Apparatus for generating volumetric self-sustained discharge | |
| RU2303322C1 (en) | Volume discharge generating device | |
| RU2507654C1 (en) | Gas discharge laser, laser system and method of radiation generation | |
| Razhev et al. | Effect of the pump intensity on the efficiency of a KrF excimer electric-discharge laser on a He—Kr—F2 mixture | |
| Blanchard et al. | Superatmospheric double‐discharge CO2 laser | |
| RU2557327C2 (en) | Gas-discharge excimer laser (versions) | |
| US6950453B2 (en) | Pulser driven, helium free transversely excited atmospheric-pressure (TEA) CO2 laser | |
| Panchenko et al. | Pulsed gas lasers pumped by a runaway electron initiated discharge | |
| RU2664780C1 (en) | Nitrogen laser, excited by longitudinal electric discharge | |
| RU2557325C2 (en) | Discharge system for excimer laser (versions) | |
| RU2506671C1 (en) | Gas-discharge laser and method of generating radiation | |
| Ghorbanzadeh et al. | Surface plasma preionization produced on a specially patterned PCB and its application in a pulsed CO2 laser | |
| RU2679453C1 (en) | Method of creating pulsed repetitive discharge in gas and device for its implementation | |
| RU2598142C2 (en) | Powerful pulse-periodic excimer laser for technological applications | |
| RU2510109C1 (en) | Gas discharge laser and method of radiation generation | |
| RU2575142C1 (en) | METHOD OF PRODUCING ACTIVE MEDIUM OF KrF LASER | |
| RU2089981C1 (en) | Set of electrodes for shaping self-maintained space discharge | |
| RU2313872C2 (en) | Nitrogen laser | |
| RU2548240C1 (en) | Discharge system of high-efficiency gas laser | |
| Christov et al. | An efficient and compact discharge-excited XeCl laser | |
| RU2536094C1 (en) | Device for shaping volumetric self-sustained discharge |