RU2713915C1 - Method of producing oxide film of cold cathode of gas laser in glow discharge of direct current - Google Patents
Method of producing oxide film of cold cathode of gas laser in glow discharge of direct current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713915C1 RU2713915C1 RU2019128431A RU2019128431A RU2713915C1 RU 2713915 C1 RU2713915 C1 RU 2713915C1 RU 2019128431 A RU2019128431 A RU 2019128431A RU 2019128431 A RU2019128431 A RU 2019128431A RU 2713915 C1 RU2713915 C1 RU 2713915C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cold cathode
- cathode
- glow discharge
- gas
- gas laser
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
Abstract
Description
Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при изготовлении газоразрядных приборов, в частности, холодных катодов моноблочных газовых лазеров.The invention relates to the field of quantum electronics and can be used in the manufacture of gas-discharge devices, in particular, cold cathodes of monoblock gas lasers.
Известен способ изготовления полого холодного катода газового лазера [1], включающий изготовление заготовки катода, ее монтаж в стеклянный технологический прибор, напыление на ее внутреннюю поверхность эмитирующей пленки и окисление ее в кислороде, причем, заготовку катода и эмигрирующую пленку выполняют из алюминия, проводят термообработку катода при давлении не выше 0,00133 Па при температуре 573…593 К в течение 30…40 мин с последующим ступенчатым окислением эмитирующей пленки при нормальной температуре разрядом в кислороде при плотностях тока 0,15…0,9 мА/см и давлении кислорода 40…80 Па в течение 45…55 мин, затем при плотности тока 0,15…0,3 мА/см и давлении кислорода 150…200 Па в течение 25…35 мин.A known method of manufacturing a hollow cold cathode of a gas laser [1], including the manufacture of a cathode blank, its installation in a glass technological device, spraying on its inner surface of the emitting film and oxidizing it in oxygen, moreover, the cathode blank and emigrating film is made of aluminum, heat treatment is carried out cathode at a pressure of no higher than 0.00133 Pa at a temperature of 573 ... 593 K for 30 ... 40 min, followed by stepwise oxidation of the emitting film at normal temperature by discharge in oxygen at densities eye 0.15 ... 0.9 mA / cm and an oxygen pressure of 40 ... 80 Pa for 45 ... 55 min, then at a current density of 0.15 ... 0.3 mA / cm and an oxygen pressure of 150 ... 200 Pa for 25 ... 35 minutes
Недостатком этого способа является необходимость напыления алюминиевой эмитирующей пленки чистоты не ниже 99,995% на внутреннюю поверхность алюминиевой заготовки полого холодного катода, а также монтажа заготовки катода в стеклянный технологический прибор, что усложняет способ. Кроме того, необходимость последующего демонтажа катода из стеклянного прибора и его установка в резонатор приводит к наличию дополнительных загрязнений поверхности катода при проведении сборочных операций. Это не позволяет обеспечить стабильные характеристики катода.The disadvantage of this method is the necessity of spraying an aluminum emitting film with a purity of at least 99.995% on the inner surface of the aluminum billet of the hollow cold cathode, as well as mounting the cathode billet in a glass processing device, which complicates the method. In addition, the need for subsequent dismantling of the cathode from the glass device and its installation in the resonator leads to the presence of additional contamination of the cathode surface during assembly operations. This does not allow for stable cathode characteristics.
Известно [3], что работа выхода электронов из металла, определяющая интенсивность эмиссии электронов в газоразрядный промежуток, сильно зависит от состояния чистоты его поверхности и меняется в зависимости от типа загрязняющих поверхность атомов. В рассматриваемом случае вследствие наличия загрязнений имеет место непредсказуемая величина работы выхода и, как следствие, нестабильность параметров разряда, проявляющаяся в изменении напряжения зажигания и напряжения горения разряда и приводящая к колебательным и шумовым процессам в резонаторе газового лазера. Эти процессы недопустимы в моноблочном гелий-неоновом лазере, в котором для обеспечения рабочих параметров требуются особенно стабильные электрические характеристики холодного катода.It is known [3] that the work function of electrons from a metal, which determines the intensity of electron emission into the gas-discharge gap, strongly depends on the state of cleanliness of its surface and varies depending on the type of surface-polluting atoms. In this case, due to the presence of contaminants, an unpredictable value of the work function takes place and, as a consequence, the instability of the discharge parameters, which manifests itself in a change in the ignition voltage and the burning voltage of the discharge and leading to vibrational and noise processes in the gas laser cavity. These processes are unacceptable in a monoblock helium-neon laser, in which particularly stable electrical characteristics of the cold cathode are required to ensure operating parameters.
Известен также способ формирования и окисления пленки катода, который реализован в газовом лазере на тлеющем разряде [2], в котором на холодный катод, выполненный в виде проводящего покрытия на боковой поверхности герметизированной цилиндрической катодной полости, и на собственные аноды лазера подается постоянное напряжение для обработки в тлеющем разряде. Сначала обрабатывают холодный катод в паре с собственным анодом лазера в тлеющем разряде неона, затем после высоковакуумной откачки и смены полярности напряжения, подаваемого на электроды, наполняют лазер кислородом и окисляют холодный катод при положительной полярности в тлеющем разряде кислорода, далее после высоковакуумной откачки и смены полярности напряжения, подаваемого на электроды, наполняют лазер неоном и обрабатывают холодный катод в тлеющем разряде неона. Заканчивают обработку стабилизацией катода в гелий-неоновой смеси.There is also known a method of forming and oxidizing a cathode film, which is implemented in a glow-discharge gas laser [2], in which a constant voltage is applied to the laser’s own anodes for processing, onto a cold cathode made in the form of a conductive coating on the side surface of a sealed cylindrical cathode cavity in glow discharge. First, the cold cathode is treated in conjunction with the laser’s own anode in a neon glow discharge, then after high-vacuum pumping and polarity reversal of the voltage supplied to the electrodes, the laser is filled with oxygen and the cold cathode is oxidized with a positive polarity in the oxygen glow discharge, then after high-vacuum pumping and polarity reversal voltage supplied to the electrodes, fill the laser with neon and process the cold cathode in a glow discharge of neon. Finish the treatment by stabilizing the cathode in a helium-neon mixture.
Недостатком этого способа является относительно узкая область применения, что не позволяет обеспечить стабильные характеристики катода. Это обусловлено тем, что чистота внутренней поверхности газового лазера является одним из основных параметров, обеспечивающих его работоспособность в течение заданного срока службы. В этом способе наряду с подачей напряжения положительной полярности на холодный катод в разряде кислорода вторым электродом, находящимся под отрицательным потенциалом напряжения, служит собственный анод газового лазера. Обладая значительно меньшими геометрическими размерами, чем собственный холодный катод, анод неизбежно должен распыляться и загрязнять внутреннюю поверхность газового лазера при плотностях тока разряда с катода до 0,45 мА/см и давлении кислорода 66,5 Па в течение предлагаемого времени горения разряда, равного 30 минутам. Поэтому из-за распыления собственного анода газового лазера такой способ окисления холодного катода не позволяет обеспечить стабильные характеристики катода.The disadvantage of this method is the relatively narrow scope, which does not allow for stable characteristics of the cathode. This is due to the fact that the cleanliness of the inner surface of a gas laser is one of the main parameters ensuring its operability for a given service life. In this method, along with applying a voltage of positive polarity to the cold cathode in the oxygen discharge, the second electrode under the negative voltage potential serves as its own anode of the gas laser. Having significantly smaller geometrical dimensions than its own cold cathode, the anode must inevitably sputter and contaminate the internal surface of the gas laser at discharge current densities from the cathode up to 0.45 mA / cm and an oxygen pressure of 66.5 Pa during the proposed discharge burning time of 30 minutes. Therefore, due to the sputtering of the intrinsic anode of a gas laser, such a method of oxidizing a cold cathode does not provide stable cathode characteristics.
Кроме указанных выше, известен способ окисления полого холодного катода в газовом разряде, который реализован в технологическом приборе [4], при котором после его сборки и установки в нем холодного катода и составного анода, расположенного коаксиально внутри катода и равноудаленного от его поверхности, технологический прибор напаивают на вакуумный пост, проверяют на вакуумную плотность, откачивают до высокого вакуума, наполняют неоном до давления в несколько мм рт.ст. (несколько сотен Па), присоединяют отрицательный вывод от источника питания постоянного тока к токоподводу холодного катода, положительный вывод - к выводу составного анода. Зажигают газовый разряд между рабочей частью анода, контактирующей с газовым разрядом, и внутренней поверхностью холодного катода. Проводят ионное травление (очистку) холодного катода. Затем снимают напряжение с токовых вводов, откачивают технологический прибор до высокого вакуума, наполняют кислородом до давления в несколько мм рт.ст. (несколько сотен Па). Меняют полярность постоянного тока на выводах электродов: отрицательный вывод источника присоединяют к выводу анода, положительный вывод - к токоподводу катода. Зажигают газовый разряд между рабочей частью анода и внутренней поверхностью катода. Проводят анодное окисление катода в течение нескольких десятков минут при плотности тока 0,1-0,4 мА/см. Затем откачивают технологический прибор до высокого вакуума, наполняют рабочей лазерной смесью, например гелий-неоновой, до давления в несколько мм рт.ст. (несколько сотен Па), присоединяют отрицательный вывод от источника питания постоянного тока к выводу холодного катода, положительный вывод - к выводу составного анода. Зажигают газовый разряд между рабочей частью составного анода и внутренней поверхностью холодного катода. Проводят тренировку и стабилизацию рабочих свойств холодного катода при рабочих токах в течение времени, достаточного для достижения его стабильных электрических параметров. Далее технологический прибор с рабочим наполнением спаивают с откачного поста и передают на следующую технологическую операцию.In addition to the above, a method for oxidizing a hollow cold cathode in a gas discharge is known, which is implemented in a technological device [4], in which, after assembling and installing a cold cathode and a composite anode located coaxially inside the cathode and equidistant from its surface, a technological device soldered to a vacuum post, checked for vacuum density, pumped out to a high vacuum, filled with neon to a pressure of several mm Hg (several hundred Pa), connect the negative terminal from the DC power source to the cold cathode current supply, the positive terminal - to the composite anode terminal. A gas discharge is ignited between the working part of the anode in contact with the gas discharge and the inner surface of the cold cathode. Carry out ion etching (cleaning) of the cold cathode. Then the voltage is removed from the current inputs, the technological device is pumped out to a high vacuum, it is filled with oxygen to a pressure of several mmHg. (several hundred Pa). The polarity of the direct current at the terminals of the electrodes is changed: the negative terminal of the source is connected to the terminal of the anode, the positive terminal is connected to the current supply of the cathode. A gas discharge is ignited between the working part of the anode and the inner surface of the cathode. Anode oxidation of the cathode is carried out for several tens of minutes at a current density of 0.1-0.4 mA / cm. Then the technological device is pumped out to a high vacuum, filled with a working laser mixture, for example helium-neon, to a pressure of several mm Hg. (several hundred Pa), connect the negative terminal from the DC power source to the terminal of the cold cathode, the positive terminal to the terminal of the composite anode. A gas discharge is ignited between the working part of the composite anode and the inner surface of the cold cathode. They conduct training and stabilization of the working properties of the cold cathode at operating currents for a time sufficient to achieve its stable electrical parameters. Next, the technological device with the working filling is soldered from the pumping station and transferred to the next technological operation.
Этот способ также обладает относительно узкой областью применения, что не позволяет обеспечить стабильные характеристики катода. Это вызвано тем, что, согласно этому способу, сначала проводят ионное травление (очистку) холодного катода при давлении неона в несколько мм рт.ст. (несколько сотен Па), затем - анодное окисление холодного катода в течение нескольких десятков минут при плотности тока 0,1-0,4 мА/см. При таких параметрах обработки толщина окисной пленки на рабочей поверхности холодного катода на порядок превышает толщины пленок, пописанных в первом и втором аналогах. Это приводит к повышенным напряжениям горения газового разряда в гелий-неоновых лазерах и, как следствие, к повышенному энергопотреблению. Кроме того, данному способу присущи недостатки, показанные в критике способа, приведенного в первом аналоге. Следует отметить также, что на этапе анодного окисления катода в стеклянном приборе в тлеющем разряде подвергаются, наряду с материалом холодного катода, также оставшиеся на нем загрязнения. Получающиеся в результате окислы с различной по величине работой выхода электронов приводят к непостоянной эмиссии с холодного катода как с его поверхности, так и во времени работы. Это препятствует получению холодных катодов с близкими по величине электрическими параметрами (напряжением горения, напряжением зажигания), определяемыми чистотой и однородностью эмитирующей поверхности.This method also has a relatively narrow scope, which does not allow to provide stable characteristics of the cathode. This is due to the fact that, according to this method, ion etching (cleaning) of the cold cathode is first carried out at a neon pressure of several mmHg. (several hundred Pa), then the anodic oxidation of the cold cathode for several tens of minutes at a current density of 0.1-0.4 mA / cm. With such processing parameters, the thickness of the oxide film on the working surface of the cold cathode is an order of magnitude greater than the thickness of the films written in the first and second analogues. This leads to increased combustion voltages of the gas discharge in helium-neon lasers and, as a result, to increased energy consumption. In addition, this method has inherent disadvantages, shown in criticism of the method described in the first analogue. It should also be noted that at the stage of anodic oxidation of the cathode in a glass device in a glow discharge, along with the material of the cold cathode, also contaminants remaining on it are exposed. The resulting oxides with different electron work function lead to unstable emission from the cold cathode both from its surface and in operating time. This prevents the production of cold cathodes with similar electrical parameters (burning voltage, ignition voltage), determined by the purity and uniformity of the emitting surface.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ создания анодной окисной пленки холодного катода газового лазера в тлеющем разряде постоянного тока [RU 2581610, С1, H01J 1/30, 20.04.2016], включающий сборку технологического прибора, установку холодного катода газового лазера и составного анода в конструкцию, напайку на вакуумный пост, проверку на вакуумную плотность, откачку до высокого вакуума, наполнение газом, зажигание тлеющего разряда постоянного тока между рабочей частью составного анода и холодным катодом, ионное травление и анодное окисление холодного катода, тренировку и стабилизацию рабочих свойств холодного катода, при этом, после высоковакуумной откачки технологический прибор наполняют газообразным кислородом, проводят очистку рабочей поверхности холодного катода газового лазера в тлеющем разряде кислорода посредством зажигания и поддержания тлеющего разряда между холодным катодом, находящимся под отрицательным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом, после высоковакуумной откачки технологического прибора его наполняют инертным газом с массовым числом не менее 20, проводят ионную очистку рабочей поверхности холодного катода газового лазера в тлеющем разряде инертного газа с массовым числом не менее 20 посредством зажигания и поддержания тлеющего разряда между холодным катодом, находящимся под отрицательным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом, после высоковакуумной откачки наполняют технологический прибор газообразным кислородом до давления, превышающего давление наполнения кислородом на этапе очистки рабочей поверхности холодного катода, проводят очистку рабочей поверхности холодного катода газового лазера в тлеющем разряде кислорода посредством зажигания и поддержания тлеющего разряда между холодным катодом, находящимся под отрицательным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом, после высоковакуумной откачки наполняют технологический прибор газообразным кислородом, изменяют полярности напряжения, подаваемого на холодный катод газового лазера и составной анод, на противоположные, проводят анодное окисление рабочей поверхности холодного катода газового лазера в тлеющем разряде кислорода посредством зажигания и поддержания тлеющего разряда между холодным катодом, находящимся под положительным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом, изменяют полярности напряжения, подаваемого на холодный катод газового лазера и технологический анод, на противоположные, проводят измерение величины напряжения горения в тлеющем разряде газообразного кислорода между холодным катодом, находящимся под отрицательным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом при выбранном для измерения напряжения токе разряда в течение минимального времени, достаточного для проведения измерения, после этого меняют полярности напряжения, подаваемого на холодный катод газового лазера и составной анод, на противоположные, продолжают анодное окисление рабочей поверхности холодного катода газового лазера, находящегося под положительным потенциалом в тлеющем разряде кислорода, и заканчивают анодное окисление в тот момент, когда во время очередного измерения напряжения горения после смены полярности величина напряжения горения между холодным катодом, находящимся под отрицательным потенциалом, и технологическим анодом, стабилизируется или пройдет минимум при величине тока разряда, выбранной для измерения напряжения, причем величину тока тлеющих разрядов на всех этапах обработки устанавливают не ниже величины рабочего тока газового лазера, а величину давления газового наполнения технологического прибора на любом этапе обработки устанавливают не выше половины величины давления рабочего наполнения газового лазера.The closest in technical essence to the proposed one is a method of creating an anode oxide film of a cold cathode of a gas laser in a DC glow discharge [RU 2581610, C1,
Наиболее близкое техническое решение обладает относительно узкой областью применения, поскольку не позволяет обеспечить более высокую стабильность характеристик катода в процессе эксплуатации моноблочных газовых лазеров.The closest technical solution has a relatively narrow scope, since it does not allow for a higher stability of the cathode characteristics during operation of monoblock gas lasers.
Задачей настоящего изобретение является расширение арсенала технических средств, которые могут быть использованы для создания окисной пленки холодного катода газового лазера в тлеющем разряде постоянного тока для обеспечения стабильных характеристик катода в процессе эксплуатации моноблочных газовых лазеров.The objective of the present invention is to expand the arsenal of technical means that can be used to create an oxide film of a cold cathode of a gas laser in a DC glow discharge to ensure stable cathode characteristics during operation of monoblock gas lasers.
Требуемый технический результат заключается в расширении области применения способа с целью обеспечения повышенной стабильности характеристик катода в процессе эксплуатации моноблочных газовых лазеров.The required technical result is to expand the scope of the method in order to provide increased stability of the cathode characteristics during operation of monoblock gas lasers.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в способе создания окисной пленки холодного катода газового лазера в тлеющем разряде постоянного тока, согласно которому холодный катод газового лазера и составной анод устанавливают в резонатор кольцевого лазера, производят напайку на вакуумный пост, формируют тлеющий разряд постоянного тока между составным анодом и холодным катодом и производят ионное травление и окисление холодного катода с целью тренировки и стабилизации рабочих свойств холодного катода, согласно изобретению, в качестве материала холодного катода используют сплав А1 Д16, а ионное травление и окисление холодного катода производят при давлении 170 Па в кислороде в течение десяти перенаполнений по пять минут при общем токе на холодном катоде 8 мА.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that, in the method of creating an oxide film of a cold cathode of a gas laser in a DC glow discharge, according to which the cold cathode of a gas laser and a composite anode are installed in a ring laser resonator, soldered to a vacuum post, form a direct current glow discharge between the composite anode and the cold cathode and produce ion etching and oxidation of the cold cathode in order to train and stabilize the working properties of the cold of the cathode according to the invention as a cold cathode material is an alloy A1 D16, and ion etching and oxidation of a cold cathode produced at a pressure of 170 Pa for oxygen during refilling of ten for five minutes at a total current of the
Существенными отличиями предложенного способа от способа-прототипа [6], как и близкого аналога [7] являются:Significant differences of the proposed method from the prototype method [6], as well as a close analogue [7] are:
- отсутствие необходимости использования стеклянных приспособлений для автономного окисления катодов;- no need to use glass devices for the autonomous oxidation of the cathodes;
- проведение окисление катодов непосредственно в составе резонатора кольцевого лазера, что исключает возможность загрязнения катода при его технологических операциях в стеклянных приспособлениях;- conducting oxidation of the cathodes directly in the composition of the resonator of a ring laser, which eliminates the possibility of contamination of the cathode during its technological operations in glass devices;
- в отличие от способа-прототипа [6] и близкого аналога [7], обработка холодного катода производится в более щадящем режиме при плотность тока 0,6 мА/см2, давлении кислорода 170 Па и только при десяти переполнениях в кислороде.- unlike the prototype method [6] and a close analogue [7], the cold cathode is processed in a more sparing mode with a current density of 0.6 mA / cm 2 , oxygen pressure of 170 Pa and only with ten overflows in oxygen.
На чертеже представлены:The drawing shows:
на фиг. 1 - результаты измерения давления рабочей смеси при соотношении He/Ne и напряжения горения двух зеемановский лазерных гироскопов (ЗЛГ) с холодными катодами из сплава А1 АД1 - график 1 и сплава А1 Д16 - график 2 при рабочих токах (суммарный ток на катоде 2.4 мА) и при повышенных токах (суммарный ток на катоде 6 мА);in FIG. 1 - the results of measuring the pressure of the working mixture at the He / Ne ratio and the burning voltage of two Zeeman laser gyroscopes (ZLG) with cold cathodes made of A1 AD1 alloy -
на фиг. 2 - иллюстрация поведения частоты выходного сигнала ЗЛГ с холодным катодом из А1 Д16 при ресурсных испытаниях в течение 800 часов при токах 2.4 мА в трех температурах (-60°С, 25°С, +60°С).in FIG. 2 - illustration of the behavior of the frequency of the output signal of a ZLG with a cold cathode from A1 D16 during a life test for 800 hours at 2.4 mA currents at three temperatures (-60 ° C, 25 ° C, + 60 ° C).
Способ изготовления окисной пленки холодного катода газового лазера в тлеющем разряде постоянного тока реализуется следующим образом.A method of manufacturing an oxide film of a cold cathode of a gas laser in a DC glow discharge is implemented as follows.
Вначале производят установку холодного катода газового лазера и составного анода в конструкцию (в резонатор кольцевого лазера), напайку на вакуумный пост, проверку на вакуумную плотность, откачку до высокого вакуума, наполнение газом, зажигание тлеющего разряда постоянного тока между рабочей частью составного анода и холодным катодом, ионное травление и анодное окисление холодного катода, тренировку и стабилизацию рабочих свойств холодного катода.First, the cold cathode of the gas laser and the composite anode are installed in the structure (in the ring laser resonator), soldered to a vacuum post, checked for vacuum density, pumped to high vacuum, filled with gas, ignited a direct current glow discharge between the working part of the composite anode and the cold cathode , ion etching and anodic oxidation of the cold cathode, training and stabilization of the working properties of the cold cathode.
В качестве материала холодного катода используют сплав А1 Д16.As the material of the cold cathode, alloy A1 D16 is used.
При реализации предложенного способа после высоковакуумной откачки резонатор кольцевого лазера наполняют газообразным кислородом, проводят очистку рабочей поверхности холодного катода газового лазера в тлеющем разряде кислорода посредством зажигания и поддержания тлеющего разряда между холодным катодом, находящимся под отрицательным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом..When implementing the proposed method, after high-vacuum pumping, the ring laser cavity is filled with gaseous oxygen, the working surface of the cold cathode of the gas laser in the glow discharge of the oxygen is cleaned by ignition and the glow discharge is maintained between the cold cathode, which is at a negative DC voltage potential, and the composite anode ..
Затем резонатор кольцевого лазера наполняют инертным газом с массовым числом не менее 20, проводят ионную очистку рабочей поверхности холодного катода газового лазера в тлеющем разряде инертного газа с массовым числом не менее 20 посредством зажигания и поддержания тлеющего разряда между холодным катодом, находящимся под отрицательным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом.Then, the cavity of the ring laser is filled with inert gas with a mass number of at least 20, ion cleaning of the working surface of the cold cathode of the gas laser is carried out in a glow discharge of an inert gas with a mass number of at least 20 by ignition and maintaining a glow discharge between the cold cathode, which is at a negative DC voltage potential current, and a composite anode.
Ионное травление и анодное окисление холодного катода производят при давлении 170 Па в кислороде в течение десяти перенаполнений по пять минут при общем токе на холодном катоде 8 мА.Ion etching and anodic oxidation of the cold cathode is carried out at a pressure of 170 Pa in oxygen for ten overfillings of five minutes at a total current of 8 mA on the cold cathode.
Измерения изменения состава рабочей смеси при горении разряда проводились методом эмиссионного спектрального анализа с использованием спектрометра AndorShamrockSR-750.Changes in the composition of the working mixture during discharge burning were measured by the method of emission spectral analysis using an AndorShamrockSR-750 spectrometer.
На фиг. 1 для примера представлены сравнительные результаты по измерению давления рабочей смеси, соотношения He/Ne и напряжения горения двух ЗЛГ с катодами из А1 АД1 и А1 Д16 при рабочих токах (суммарный ток на катоде 2.4 мА) и при повышенных токах (суммарный ток на катоде 6 мА). Катоды окислены на вакуумном посту непосредственно перед проведением операции термовакуммной обработки.In FIG. 1, for example, comparative results are presented on measuring the pressure of the working mixture, the He / Ne ratio and the burning voltage of two ZLGs with cathodes from A1 AD1 and A1 D16 at operating currents (total current at the cathode 2.4 mA) and at increased currents (total current at
Из фиг. 1 следует, что, как при рабочих токах (2.4 мА в двух ГРП), так и при повышенных токах (6 мА в двух ГРП) в резонаторах с катодами, окисленными на вакуумном посту непосредственно перед проведением операции термовакуумной обработки, не происходит поглощения неона, давление рабочей смеси и напряжение горения остается без изменения.From FIG. 1 it follows that, both at operating currents (2.4 mA in two hydraulic fracturing), and at increased currents (6 mA in two hydraulic fracturing) in resonators with cathodes oxidized in a vacuum post immediately before the operation of thermal vacuum treatment, there is no absorption of neon, working mixture pressure and combustion voltage remain unchanged.
Следует отметить, что в ЗЛГ с катодом из А1 Д16 напряжение горения на 20-30 В ниже, чем с катодом из А1 АД1. Это говорит о лучших эмиссионных свойствах катодов из А1 Д16 при рабочих токах в ЗЛГ. Меньшие значения напряжений горения в ЗЛГ с катодами из А1 Д16 наблюдались во всех изготовленных датчиках.It should be noted that in a ZLG with a cathode from A1 D16, the burning voltage is 20-30 V lower than with a cathode from A1 AD1. This indicates the best emission properties of the cathodes from A1 D16 at operating currents in ZLG. Smaller combustion voltages in ZLG with cathodes from A1 D16 were observed in all manufactured sensors.
Были проведены ресурсные испытания партии ЗЛГ с катодами из А1 Д16 в течение 800 часов при токах 2.4 мА в трех температурах (-60°С, 25°С, +60°С).Life tests of a batch of ZLG with cathodes from A1 D16 were conducted for 800 hours at 2.4 mA currents at three temperatures (-60 ° C, 25 ° C, + 60 ° C).
На фиг. 2 показано поведение частоты выходного сигнала одного из ЗЛГ.In FIG. 2 shows the frequency behavior of the output signal of one of the ZLG.
Результаты испытаний показали, что напряжение горения, параметры выходных параметров также остались без изменений.The test results showed that the burning voltage, the parameters of the output parameters also remained unchanged.
По результатам данной работы в серийное производство был внедрен катод из сплава А1 Д16 и технология его внутрирезонаторного окисления, позволившая существенно сократить трудоемкость при подготовке катода к сборке кольцевого лазера ЗЛГ и повысить его эксплуатационные качества. В частности, катоды из сплава А1 Д16 обладают повышенной механической прочностью, что имеет большое значения для ЗЛГ, к которым предъявляются высокие требования по стойкости к внешним механическим воздействиям.According to the results of this work, the cathode of A1 D16 alloy and the technology of its intracavity oxidation were introduced into serial production, which allowed significantly reducing the laboriousness in preparing the cathode for the assembly of a ZLG ring laser and improving its performance. In particular, the cathodes made of A1 D16 alloy have increased mechanical strength, which is of great importance for ZLG, which have high demands on resistance to external mechanical stresses.
Таким образом, благодаря усовершенствованию известного способа достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении области применения способа с целью обеспечения повышенной стабильности характеристик катода в процессе эксплуатации моноблочных газовых лазеров.Thus, due to the improvement of the known method, the required technical result is achieved, which consists in expanding the scope of the method in order to provide increased stability of the cathode characteristics during operation of monoblock gas lasers.
Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account
1. RU 2419913, C1, H01J 1/30, 27.05.2011.1. RU 2419913, C1,
2. RU 2175804, С1, H01S 3/09, 20.11.2001.2. RU 2175804, C1, H01S 3/09, 11/20/2001.
3. М. Праттон. Введение в физику поверхности. - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. - 256 стр.3. M. Pratton. Introduction to surface physics. - Izhevsk: Research Center “Regular and chaotic dynamics”, 2000. - 256 pp.
4. RU 2525856, C1, H01J 9/02, 20.08.2014.4. RU 2525856, C1, H01J 9/02, 08.20.2014.
5. Никифоров Д.К. Эмигрирующие тонкопленочные структуры А1-Al2O3 и Ве-ВеО в условиях ионно-электронной бомбардировки, автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, М., 2006.5. Nikiforov D.K. Emigrating thin-film structures A1-Al 2 O 3 and Be-BeO under conditions of ion-electron bombardment, dissertation for the degree of candidate of physical and mathematical sciences, M., 2006.
6. RU 2581610, Cl, H01J 1/30, 20.04.2016.6. RU 2581610, Cl,
7. US 3860310, А, 14.01.1975.7. US 3860310, A, 01/14/1975.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019128431A RU2713915C1 (en) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | Method of producing oxide film of cold cathode of gas laser in glow discharge of direct current |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019128431A RU2713915C1 (en) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | Method of producing oxide film of cold cathode of gas laser in glow discharge of direct current |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2713915C1 true RU2713915C1 (en) | 2020-02-11 |
Family
ID=69625621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019128431A RU2713915C1 (en) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | Method of producing oxide film of cold cathode of gas laser in glow discharge of direct current |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2713915C1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3860310A (en) * | 1966-09-14 | 1975-01-14 | Univ Maryland | Method of fabricating a gas laser |
| US4821281A (en) * | 1986-09-15 | 1989-04-11 | Honeywell Inc. | Hollow cathode glow discharge ring laser angular rate sensor |
| JP2000251616A (en) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Toshiba Corp | Field emission type cold cathode device and manufacture thereof |
| RU2175804C1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-10 | Закрытое акционерное общество "Лазекс" | Glow-discharge gas laser |
| WO2008069243A1 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-12 | Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. | Cold-cathode electron source, its manufacturing method, and light-emitting element using same |
| RU2419913C1 (en) * | 2010-03-03 | 2011-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф Стельмаха" (ФГУП "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") | Method of making hollow cold cathode for gas laser |
| RU2525856C1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ОАО "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") | Process device for treatment of hollow cold cathode in gas discharge |
| RU2581610C1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ОАО "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") | Method of creating anode oxide film of cold cathode of gas laser in direct current glow discharge |
-
2019
- 2019-09-11 RU RU2019128431A patent/RU2713915C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3860310A (en) * | 1966-09-14 | 1975-01-14 | Univ Maryland | Method of fabricating a gas laser |
| US4821281A (en) * | 1986-09-15 | 1989-04-11 | Honeywell Inc. | Hollow cathode glow discharge ring laser angular rate sensor |
| JP2000251616A (en) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Toshiba Corp | Field emission type cold cathode device and manufacture thereof |
| RU2175804C1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-10 | Закрытое акционерное общество "Лазекс" | Glow-discharge gas laser |
| WO2008069243A1 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-12 | Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. | Cold-cathode electron source, its manufacturing method, and light-emitting element using same |
| RU2419913C1 (en) * | 2010-03-03 | 2011-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф Стельмаха" (ФГУП "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") | Method of making hollow cold cathode for gas laser |
| RU2525856C1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ОАО "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") | Process device for treatment of hollow cold cathode in gas discharge |
| RU2581610C1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ОАО "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") | Method of creating anode oxide film of cold cathode of gas laser in direct current glow discharge |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Д.К. НИКИФОРОВ "Эмигрирующие тонкопленочные структуры А1-Al2O3 и Ве-ВеО в условиях ионно-электронной бомбардировки", автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Москва, 2006. * |
| М. ПРАТТОН "Введение в физику поверхности"В:НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", Ижевск, 2000, 256 стр. * |
| М. ПРАТТОН "Введение в физику поверхности"В:НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", Ижевск, 2000, 256 стр. Д.К. НИКИФОРОВ "Эмигрирующие тонкопленочные структуры А1-Al2O3 и Ве-ВеО в условиях ионно-электронной бомбардировки", автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Москва, 2006. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3868593A (en) | Hollow-cathode laser tube | |
| US6844664B2 (en) | Field emission electron source and production method thereof | |
| JPH05198873A (en) | Device for pre-ionizing gas in pulse-gas-laser | |
| RU2713915C1 (en) | Method of producing oxide film of cold cathode of gas laser in glow discharge of direct current | |
| US3486058A (en) | Sputter resistive cold cathode for low pressure gas discharge device | |
| RU2525856C1 (en) | Process device for treatment of hollow cold cathode in gas discharge | |
| Allison | A direct extraction H-ion source | |
| US7423369B2 (en) | Cold cathode for discharge lamp having diamond film | |
| US3745483A (en) | Inert gas laser with continuous gas flow | |
| US11749520B2 (en) | Electrode for a discharge chamber | |
| US4788686A (en) | Gas-laser arrangement | |
| CN104810709A (en) | Ring laser | |
| Eichler et al. | Performance of CuII lasers with cylindrical hollow cathodes | |
| RU2419913C1 (en) | Method of making hollow cold cathode for gas laser | |
| RU2581610C1 (en) | Method of creating anode oxide film of cold cathode of gas laser in direct current glow discharge | |
| US3449694A (en) | Gas laser with internal electrodes | |
| US3424997A (en) | Gas laser with gas storage electrode | |
| US3618186A (en) | Method of making vacuum capacitors | |
| US3725813A (en) | Gas laser tube with a discharge path defined by rod-shaped members made of ion bombardment resistive insulator material | |
| RU2199789C2 (en) | Process of manufacture of active element of helium-neon laser with cold cathode | |
| Denbnovetsky et al. | Analytical Relations for Defining of Plasma Boundary Position in the Glow Discharge Electron Guns for Forming of Tube-Like Electron Beams | |
| Lisovskiy et al. | Structure and properties of glow discharge in argon with hollow cathode | |
| MacNair | Study of electron emitters for use in gas lasers | |
| Bánó et al. | 224 nm segmented hollow-cathode silver ion laser | |
| JP4651433B2 (en) | Discharge tube |