FR2569062A1 - Gas laser device - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF LASER A FLUX GAZEUX. L'AZOTE EXCITE PAR UNE DECHARGE ELECTRIQUE PENETRE DANS DES TUYERES SUPERSONIQUES DANS LE COL DESQUELLES DEBOUCHENT DES FENTES INJECTANT UN MELANGE DE GAZ CARBONIQUE ET D'HELIUM, LE MELANGE DES TROIS GAZ SE DETENDANT JUSQU'A UNE CAVITE OPTIQUE PERMETTANT UNE EMISSION LASER PAR LE GAZ CARBONIQUE EXCITE PAR INTERACTION MOLECULAIRE. APPLICATION A L'AUGMENTATION DU RENDEMENT ENERGETIQUE DES LASERS AZOTE-GAZ CARBONIQUE.THE INVENTION RELATES TO A GAS FLOW LASER DEVICE. NITROGEN EXCITED BY AN ELECTRICAL DISCHARGE ENTERS SUPERSONIC PIPES IN THE NECK FROM WHICH SLOTS OPEN INJECTING A MIXTURE OF CARBON GAS AND HELIUM, THE MIXTURE OF THE THREE GASES EXTENDING UNTIL AN OPTICAL CAVITY ALLOWS THE LASTING. CARBON GAS EXCITED BY MOLECULAR INTERACTION. APPLICATION TO INCREASING THE ENERGY EFFICIENCY OF NITROGEN-CARBON GAS LASERS.

Description

La Drsente invention concerne un dispositif laser à flux gazeux, OnThe present invention relates to a gaseous laser device,

connaît des générateurs lasers dans lesquels on produit une décharge  knows laser generators in which a discharge is produced

électrique dans un gaz primaire que l'on mélange ensuite à un gaz secondaire.  electric in a primary gas which is then mixed with a secondary gas.

La décharge électrique a pour effet de fournir au gaz primaire une énergie d'excitation qui est ensuite transférée au gaz secondaire par intéraction molé- culaire. L'excitation de ce deuxième gaz permet à ce dernier une émission de  The electric discharge has the effect of supplying the primary gas with excitation energy which is then transferred to the secondary gas by molecular interaction. The excitation of this second gas allows the latter to emit

lumière stimulée au sein d'une cavité optique, c' est-à-dire une émission laser.  stimulated light within an optical cavity, ie a laser emission.

Les molécules du gaz primaire, par exemple de l'azote, possèdent trois modes d'excitation possibles, thermique, rotationnelle et vibrationnelle. Les temps de relaxation des deux premiers modes sont très faibles, d'oi il résulte que lorsque  The molecules of the primary gas, for example nitrogen, have three possible modes of excitation, thermal, rotational and vibrational. The relaxation times of the first two modes are very low, so that when

les molécules d'azote et les molécules du gaz secondaire, par exemole du gaz car-  nitrogen molecules and secondary gas molecules, for example carbon dioxide

bonique, se mélangent, c'est l'énergie vibrationnelle de l'azote qui produit au  good, mix, it's the vibrational energy of nitrogen that produces at

sein du gaz carbonique l'inversion de population qui donne naissance à une impul-  carbon dioxide, the inversion of the population which gives rise to an impulse

sion laser de forte puissance. Le gaz secondaire pourrait cependant être aussi,  high power laser. The secondary gas could be, however, too,

par exemple, de l'oxyde de carbone CO.  for example, carbon monoxide CO.

Pour un fonctionnement efficace du laser, il faut que l'azote se mélange au  For efficient operation of the laser, it is necessary for the nitrogen to mix with

gaz carbonique et que le mélange parvienne rapidement dans la cavité optique.  carbon dioxide and that the mixture reaches the optical cavity quickly.

C'est pourquoi il est connu de donner à l'azote une vitesse supersonique dans des tuyères faisant communiquer la chambre d'excitation avec une chambre d'expansion, dans laquelle la pression est inférieure à environ la moitié de la pression dans  That is why it is known to give the nitrogen a supersonic velocity in nozzles communicating the excitation chamber with an expansion chamber, in which the pressure is less than about half of the pressure in the nozzle.

la chambre d'excitation.the excitation chamber.

Il est, par ailleurs, connu d'introduire le gaz carbonique dans la chambre d'expansion au moyen d'injecteurs alimentés en gaz sous forte pression et percés d'orifices d'injection à travers lesquels le gaz prend une vitesse égale à celle du son. Cette disposition Dermet une détermination précise du débit de gaz carbonique. Il est également connu de disposer les injecteurs de gaz carbonique de manière à ce que les intervalles entre deux injecteurs voisins forment les tuyères à travers lesquelles l'azote passe de la chambre d'excitation vers la chambre d'expansion. Les orifices d'injection de gaz carbonique sont percés dans la face "aval" de ces injecteurs de manière à diriger le jet vers la chambre  It is, moreover, known to introduce carbon dioxide into the expansion chamber by means of injectors fed with gas under high pressure and pierced with injection orifices through which the gas takes a speed equal to that of the his. This arrangement provides an accurate determination of the flow rate of carbon dioxide. It is also known to arrange the carbon dioxide injectors so that the intervals between two adjacent injectors form the nozzles through which the nitrogen passes from the excitation chamber to the expansion chamber. The carbon dioxide injection ports are drilled in the "downstream" face of these injectors so as to direct the jet towards the chamber

d'expansion, parallèlement au flux d'azote.  expansion, parallel to the flow of nitrogen.

La cavité optique est disposée à faible distance de la sortie des tuyères  The optical cavity is arranged at a short distance from the outlet of the nozzles

pour éviter que le gaz carbonique n'ait le temps de perdre une trop grande pro-  to avoid carbon dioxide having the time to lose too much

portion de l'énergie d'excitation qu'il a reçue de l'azote. Cette distance doit cependant être suffisante pour que le transfert d'énergie résultant du mélange des deux gaz ait le temps de se faire de manière efficace. Quelle que soit la distance choisie, une fraction importante de l'énergie d'excitation de l'azote  portion of the excitation energy he received from the nitrogen. This distance must, however, be sufficient so that the energy transfer resulting from the mixing of the two gases has time to be effective. Whatever the distance chosen, a significant fraction of the excitation energy of nitrogen

est perdue.is lost.

La présente invention a pour but la réalisation d'un dispositif laser à flux  The object of the present invention is to provide a flow laser device

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gazeux à rendement énergétique accru.  gas with increased energy efficiency.

Elle a pour objet un dispositif laser à flux gazeux comportant: - une chambre d'excitation allongée s'ouvrant à son extrémité aval dans une chambre d'expansion, - au moins un injecteur primaire pour introduire un gaz primaire à l'extrémité amont de cette chambre d'excitation en créant dans cette chambre un écoulement turbulent,  It relates to a gas-flow laser device comprising: an elongated excitation chamber opening at its downstream end in an expansion chamber; at least one primary injector for introducing a primary gas at the upstream end of this excitation chamber by creating in this chamber a turbulent flow,

- au moins deux électrodes pour créer dans cette chambre d'excitation une déchar-  at least two electrodes for creating in this excitation chamber a discharge

ge électrique "d'excitation" stable et diffuse pour exciter ce gaz primaire, - une pluralité d'injecteurs secondaires étant disposés à l'extrémité aval de cette chambre d'excitation en formant une barrière la séparant de la chambre d'expansion, les intervalles entre deux injecteurs secondaires formant des  stable and diffuse electrical "excitation" gege to excite this primary gas, - a plurality of secondary injectors being disposed at the downstream end of this excitation chamber by forming a barrier separating it from the expansion chamber, intervals between two secondary injectors forming

tuyères à travers lesquelles le gaz primaire peut passer de la chambre d'excita-  nozzles through which the primary gas can pass from the excitatory chamber

tion à la chambre d'expansion, chacune de ces tuyères présentant un col de section minimale et à partir de ce col, une partie divergente débouchant dans la chambre  to the expansion chamber, each of these nozzles having a neck of minimum section and from this neck, a diverging portion opening into the chamber

d'expansion, ce qui permet au gaz primaire d'acquérir dans cette partie diver-  of expansion, which allows the primary gas to be acquired in this diverse part of

gente une vitesse supersonique lorsqu'il existe un rapport de pression suffisant entre la chambre d'excitation et la chambre d'expansion, chacun des injecteurs secondaires possédant des orifices d'injection disposés de manière à introduire un gaz secondaire dans l'écoulement du gaz primaire, certaines molécules de ce gaz secondaire étant propres à être excitées par transfert d'énergie à partir des molécules excitées du gaz primaire et à émettre alors de la lumière, - des moyens optiques pour permettre l'émission stimulée de lumière cohérente  a supersonic velocity when there is a sufficient pressure ratio between the excitation chamber and the expansion chamber, each of the secondary injectors having injection ports arranged to introduce a secondary gas into the gas flow primary, some molecules of this secondary gas being adapted to be excited by energy transfer from the excited molecules of the primary gas and then emit light, - optical means to allow the stimulated emission of coherent light

par le gaz secondaire dans une zone d'émission de la chambre d'expansion.  by the secondary gas in an emission zone of the expansion chamber.

_ la pression d'alimentation des injecteurs secondaires étant choisie suffisante  _ the supply pressure of the secondary injectors being chosen sufficient

pour que le deuxième gaz atteigne une vitesse sonique dans les orifices d'injec-  so that the second gas reaches a sonic velocity in the injection orifices

tion, - des moyens d'évacuation étant prévus pour maintenir la pression dans la chambre d'expansion à une valeur suffisamment basse pour assurer une vitesse au moins sonique au gaz primaire à la sortie des tuyères primaires, caractérisé par le  an evacuation means is provided for maintaining the pressure in the expansion chamber at a sufficiently low value to ensure at least sonic velocity at the primary gas outlet at the outlet of the primary nozzles, characterized by the

fait que lesdits orifices d'injection débouchent dans lesdites tuyères au voisi-  said injection ports open into said nozzles in the vicinity of

nage du col de celles-ci de manière à ce que lesdits gaz primaire et secondaire se détendent ensemble tout en se mélangeant dans lesdites parties divergentes  swimming the neck thereof so that said primary and secondary gases relax together while mixing in said divergent portions

des tuyères.nozzles.

A l'aide des figures schématiques I et 2 ci-jointes, on va décrire ciaprès, à titre non limitatif, un mode de mise en oeuvre de l'invention. Les éléments qui se correspondent sur ces deux figures y sont désignés par les memes numéros  With the aid of the schematic figures I and 2 attached, will be described below, without limitation, an embodiment of the invention. The corresponding elements in these two figures are designated by the same numbers

de référence.reference.

La figure I représente une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention.  Figure I shows a sectional view of a device according to the invention.

La figure 2 représente un agrandissement d'une partie de la figure 1.  Figure 2 shows an enlargement of a part of Figure 1.

Le dispositif représenté comporte une chambre d'excitation 2, de forme cv-  The device shown comprises an excitation chamber 2 of shape cv-

lindrique de révolution, avec un diametre de 5cm et une longueur de 33cm. & une extrmit é amont de cette chambre sont disposés deux injecteurs primaires 4 et 6 reliés à une source d'azote sous pression SN. Ces deux injecteurs sont métalliques et se terminent chacun par une tuyère permettant la formation d'un jet d'azote supersonique. La chambre d'excitation 2 se raccorde à son extrémité aval à une chambre  lindrique of revolution, with a diameter of 5cm and a length of 33cm. and an upstream end of this chamber are arranged two primary injectors 4 and 6 connected to a nitrogen source under pressure SN. These two injectors are metallic and each end with a nozzle allowing the formation of a supersonic nitrogen jet. The excitation chamber 2 is connected at its downstream end to a chamber

d'expansion 8 prismatique h section rectangulaire, avec une hauteur de 18mm per-  8 prismatic expansion h rectangular section, with a height of 18mm

nendiculairement au plan de la figure et une largeur de 126mm dans le plan de  nnedicularly to the plane of the figure and a width of 126mm in the plane of

la figure.the figure.

L'extremité amont de la chambre d'expansion 8 est partiellement obturée par 21 barreaux métalliques tels que 10 et 12, équidistants avec un pas de 6mm et disposés perpendiculairement au plan de la figure X travers toute la hauteur de cette chambre. Les intervalles entre ces barreaux forment des tuyères telles que 14, qui sont d'abord convergentes jusqu'à un col, puis divergentes à partir de ce col et à travers lesquelles l'azote peut passer de la chambre 2 a la chambre 8. La largeur de ces tuyères au col de lmm. La largeur au col est divisée par deux pour les deux tuyères latérales situées entre une paroi latérale de la chambre 8 et un barreau tel que 10 voisin de cette paroi. La longueur totale de ces tuyères, c'est-à-dire la longueur des barreaux tels que 10 parallèlement h  The upstream end of the expansion chamber 8 is partially closed by 21 metal bars such as 10 and 12, equidistant with a pitch of 6 mm and arranged perpendicularly to the plane of Figure X through the entire height of this chamber. The intervals between these bars form nozzles such as 14, which are first convergent to a neck, then divergent from this neck and through which nitrogen can pass from the chamber 2 to the chamber 8. width of these nozzles at the neck of lmm. The width at the neck is halved for the two lateral nozzles located between a side wall of the chamber 8 and a bar such as 10 adjacent to this wall. The total length of these nozzles, that is to say the length of the bars such as 10 parallel to

l'coulement de l'azote, est de 16,5mm.  the flow of nitrogen, is 16.5mm.

A condition que la pression dans l'enceinte 8 soit sufflsament basse, l'amte prend une vitesse sonique au col des tuyères primaires telle que 14, et une vitesse supersonique dans la partie divergente de ces tuyres. Le débit des injecteurs primaires 4 et 6 est choisi de façon a ce que la pression dans l'enceinte 2 soit de I atmosphère environ. La grande vitesse du jet d'azote qu'ils fournissent, ainsi que le choix des dimensions de la chambre d'excitation 2 et des tuyères telles que 14 font qu'il se produit un écoulement tourbillonnaire de - l'azote dans cette chambre. Cet écoulement permet de rendre stable une décharge électrique d'excitation établie entre d'une part les injecteurs primaires 4 et 6 relies à la borne positive d'un générateur électrique 6 à travers une résistance de stabilisation R, et d'autre part les barreaux tels que 10 et 12. L'énergie de  Provided that the pressure in the chamber 8 is sufflsament low, the amte takes a sonic velocity at the neck of the primary nozzles such as 14, and a supersonic velocity in the divergent portion of these tuyères. The flow rate of the primary injectors 4 and 6 is chosen so that the pressure in the chamber 2 is about 1 atmosphere. The high speed of the nitrogen jet which they provide, as well as the choice of the dimensions of the excitation chamber 2 and the nozzles such as 14 cause a vortex flow of nitrogen in this chamber. This flow makes it possible to make stable an electric discharge of excitation established between on the one hand the primary injectors 4 and 6 connected to the positive terminal of an electric generator 6 through a stabilizing resistor R, and on the other hand the bars such as 10 and 12. The energy of

cette décharge est comprise de préférence entre 500 et 5000 kilojoules par kilo-  this discharge is preferably between 500 and 5000 kilojoules per kilo

grammes d'azote injecté-, par exemmple 1.500 kj/kg avec une tension comprise  grams of nitrogen injected, for example 1,500 kj / kg with a voltage of

entre 20 et 70 kV.between 20 and 70 kV.

Les barreaux tels que 10 et 12 constituent des injecteurs secondaires per-  The bars such as 10 and 12 constitute secondary injectors

mettant d'injecter vers la chambre d'expansion un gaz secondaire constitué par un mélange de gaz carbonique et d'hélium, ou de gaz carbonique et de vapeur d'eau. Ces injecteurs secondaires sont disposés de manière h ce que le gaz secondaire se détende en meme temps que 1 'azote et se mélange h ce dernier dans  injecting to the expansion chamber a secondary gas consisting of a mixture of carbon dioxide and helium, or carbon dioxide and water vapor. These secondary injectors are arranged in such a way that the secondary gas relaxes at the same time as the nitrogen and mixes with the latter in

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les tuyères. Pour cela ces injecteurs secondaires sont alimnentés en parallèles sous pression à partir d'un réservoir SC et sont munis chacun de deux fentes latérales verticales telles que 16 et 18, s'étendant sur toute la hauteur de l'injecteur des deux côtés de celui-ci et à travers lesquelles le gaz secondaire atteint une vitesse sonique. Ces fentes débouchent dans les tuyères telles que 14 à leur col et sont dirigées vers l'aval en formant un angle d'environ 450 avec la direction de  the nozzles. For this, these secondary injectors are fed in parallel under pressure from a tank SC and are each provided with two vertical lateral slots such as 16 and 18, extending over the entire height of the injector on both sides of the tank. ci and through which the secondary gas reaches a sonic velocity. These slots open into the nozzles such as 14 at their neck and are directed downstream at an angle of about 450 with the direction of

l'écoulement. Elles ont une largeur de 0,25mm.  flow. They have a width of 0.25mm.

Tous les injecteurs secondaires sont constitués comme l'injecteur 12 qui 0 comportent un tube d'alimentation 30 en acier inoxydable. Ce tube est cylindrique de révolution, avec un diamètre extérieur de 4mm et une épaisseur de 0,2mm. Il  All secondary injectors are constituted as the injector 12 which 0 comprise a feed tube 30 of stainless steel. This tube is cylindrical of revolution, with an outer diameter of 4mm and a thickness of 0.2mm. he

s'étend perpendiculairement au plan des figures sur toute la hauteur de l'injec-  extends perpendicular to the plane of the figures over the entire height of the injection.

teur en dépassant aux deux extrémités de manière a permettre sa fixation dans les parois de la chambre d'expansion 8 qui sont parallèles au plan des figures. Les deux extrémités de ce tube sont raccordées au réservoir SC qui lui fournit le gaz  the protrusion of the two ends so as to allow its attachment in the walls of the expansion chamber 8 which are parallel to the plane of the figures. The two ends of this tube are connected to the tank SC which supplies the gas

secondaire sous pression.secondary pressure.

L'injecteur secondaire 12 comporte encore une partie amont en laiton 32 située en amont des fentes 16 et 18 et du tube 30. La face amont de cette partie  The secondary injector 12 further comprises a brass upstream portion 32 located upstream of the slots 16 and 18 and the tube 30. The upstream face of this part

amont est cylindrique avec une section semi-circulaire concentrique au tube 30.  upstream is cylindrical with a semicircular section concentric with the tube 30.

Le diamètre de cette face à section semi-circulaire est de 5cm. La face aval de cette partie amont est constituée dans son milieu, par la surface extérieure du tube 30, et sur ses bords, par les parois des fentes 16 et 18 qui débouchent sensiblement dans un même plan passant par les axes de tous les tubes tels que 30. Les extrémités latérales des parties amont telles que 32 ont donc une forme  The diameter of this semi-circular section face is 5cm. The downstream face of this upstream part is constituted in its middle, by the outer surface of the tube 30, and on its edges, by the walls of the slots 16 and 18 which open substantially in the same plane passing through the axes of all the tubes such as that 30. The lateral ends of the upstream parts such as 32 therefore have a shape

en lame de couteau,c'est-à-dire qu'elles se terminent par une arête vive, perpen-  knife-edge, that is to say that they end with a sharp edge,

diculaire au plan des figures, les deux c6tés de cette arête formant un angle de  dicular to the plane of the figures, the two sides of this ridge forming an angle of

environ.  about.

L'injecteur secondaire 12 comporte encore une partie aval 34 en laiton. La face amont de cette partie aval est constituée dans sa partie médiane par la surface extérieure du tube 30 et, sur ses bords, par les parois des fentes 16  The secondary injector 12 further comprises a downstream portion 34 made of brass. The upstream face of this downstream part is constituted in its median part by the outer surface of the tube 30 and, on its edges, by the walls of the slots 16

et 18.and 18.

La largeur de la partie aval 34 est la plus grande dans le plan passant par les axes de tous les tubes tels que 30. Cette largeur la plus grande est la distance qui sépare les extrémités latérales de cette partie aval, ces extrémités latérales constituent le bord intérieur de l'ouverture des fentes 16 et 18. Cette ouverture a une largeur de 0,35rm environ et est située sensiblement dans le plan passant par les axes de tous les tubes tels que 30, alors que la largeur des  The width of the downstream portion 34 is largest in the plane passing through the axes of all the tubes such as 30. This largest width is the distance that separates the lateral ends of this downstream part, these lateral ends constitute the edge interior of the opening of the slots 16 and 18. This opening has a width of about 0.35rm and is located substantially in the plane passing through the axes of all the tubes such as 30, while the width of the

fentes 16 et 18, mesurée perpendiculairement à ces fentes est de 0,25Nm environ.  slits 16 and 18, measured perpendicularly to these slots is about 0.25Nm.

Ces fentes se prolongent à travers la paroi du tube 30 pour assurer leur ali-  These slots extend through the wall of the tube 30 to provide their food.

mentation.mentation.

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La largeur de la partie aval 34 décroit ensuite progressivement vers l'aval jusqu'à l'extrémité aval en forme de lame de couteau, dont l'arête vive est parallèle a l'axe du tube 30 et située à une distance de 14 mm de celui-ci, le  The width of the downstream portion 34 then decreases progressively downstream to the downstream end in the shape of a knife blade, the sharp edge of which is parallel to the axis of the tube 30 and located at a distance of 14 mm. of it, the

plan passant par cette arête et cet axe étant parallèle à la direction de l',cou-  plane passing through this ridge and this axis being parallel to the direction of the

lement. Entre les extrémités latérales et l'extrîmité aval de la partie aval 34 les parois de celles-ci sont planes et forment chacune l'une des parois de la  LEMENT. Between the lateral ends and the downstream end of the downstream portion 34, the walls thereof are flat and each form one of the walls of the

partie divergente d'une tuyère telle que 14.  divergent part of a nozzle such as 14.

Il résulte de cette disposition que le gaz secondaire sortant des fentes 16 et 18 trouve un espace libre de 0,35mm de large le long des parois divergentes, des tuyères telles que 14. Il se mélange au gaz primaire tout en se détendant  It follows from this arrangement that the secondary gas leaving the slots 16 and 18 finds a free space of 0.35mm wide along the diverging walls, nozzles such as 14. It mixes with the primary gas while relaxing

avec lui. Les pressions des gaz primaire et secondaire sont choisies sensible-  with him. Primary and secondary gas pressures are selected

ment égales au col des tuyères. La pression dans les tubes tels que 30 est de 0,7 ou 0,8 bars environ, avec une proportion de 16 % de 2 et de 84 % d'hélium,  equal to the neck of the nozzles. The pressure in the tubes such as is about 0.7 or 0.8 bar, with a proportion of 16% 2 and 84% helium,

en volume.in volume.

Le débit d'azote est de 20 % du débit gazeux total, en volume. La pression dans la chambre d'expansion 8 est de 8 torrs pour l'azote et de 32 torrs pour le  The nitrogen flow rate is 20% of the total gas flow, by volume. The pressure in the expansion chamber 8 is 8 torr for nitrogen and 32 torr for nitrogen.

mélange CO2 + He.CO2 + He mixture.

Immédiatement en aval des injecteurs secondaires tels que 10 et 12 les deux parois latérales de la chambre d'expansion 8 perpendiculaires au plan de la  Immediately downstream of the secondary injectors such as 10 and 12 the two side walls of the expansion chamber 8 perpendicular to the plane of the

figure sont remplacées par deux miroirs métalliques 20 et 22, de forme rectangu-  figure are replaced by two metal mirrors 20 and 22, of rectangular

laire, de 8cm de longueur parallèlement à l'écoulement gazeux. Le miroir 20 est concave et plein. Le miroir 22 est plan et perce d'une ouverture centrale de  8cm long, parallel to the gas flow. The mirror 20 is concave and full. The mirror 22 is plane and pierces with a central opening of

12mm de diamètre, obtur5e par une fenetre 24 constituée de chlorure de sodium.  12mm in diameter, closed by a window 24 consisting of sodium chloride.

On constitue ainsi une cavité optique résonante permettant une émission stimulée  Thus, a resonant optical cavity is formed allowing stimulated emission

de lumière à partir de l'énergie d'excitation fournie par l'azote au gaz carbo-  light from the excitation energy supplied by the nitrogen to the carbon gas

nique, la lumière ainsi produite pouvant sortir par la fenêtre 24. L'espace intérieur à cette cavité a été précédemment appelée zone d'émission. La position de cette zone reste la même la meme si l'on remplace les miroirs 20 et 22 par des  The light thus produced can exit through the window 24. The space inside this cavity has previously been called the emission zone. The position of this zone remains the same the same if we replace the mirrors 20 and 22 with

fengtres pour utiliser le dispositif décrit commne un amplificateur laser.  fengtres to use the device described as a laser amplifier.

La chambre d'expansion 8, dont l'extrémité aval peut coïncider avec celle  The expansion chamber 8, whose downstream end may coincide with that

des miroirs 20 et 22, se continue par une tubulure d'évacuation 26 qui est éga-  mirrors 20 and 22, is continued by a discharge pipe 26 which is also

lement prismatique et de même section et qui débouche dans une enceinte évacuée  prismatic and of the same section and which opens into an evacuated enclosure

28 communiquant avec un ensemble de pompage 29.  28 communicating with a pumping assembly 29.

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Claims (7)

REVENDICATIONS 1/ Dispositif laser à flux gazeux comportant: - une chambre d'excitation allongée (2) s'ouvrant à son extrnémité aval dans une chambre d'expansion (8), - au moins un injecteur primaire (6) pour introduire un gaz orimaire à l'extré-  1 / gas flow laser device comprising: - an elongate excitation chamber (2) opening at its downstream end in an expansion chamber (8), - at least one primary injector (6) for introducing an orimary gas at the end mité amont de cette chambre d'excitation en créant dans cette chambre un écou-  upstream of this chamber of excitation by creating in this room a listening lement turbulent, - au moins deux électrodes (6, 12), pour créer dans cette chambre d'excitation une décharge électrique "d'excitation" stable et diffuse pour exciter ce gaz primaire, - une pluralité d'injecteurs secondaires (10, 12) étant disposes à l'extrémité aval de cette chambre d'excitation en formant une barrière la séparant de la chambre d'expansion, les intervalles entre deux injecteurs secondaires formant des tuyères (14) à travers lesquelles le gaz primaire peut passer de la chambre d'excitation (2) à la chambre d'expansion (8), chacune de ces tuyères présentant  turbulent, - at least two electrodes (6, 12), to create in this excitation chamber a stable and diffuse "excitation" electric discharge to excite this primary gas, - a plurality of secondary injectors (10, 12 ) being arranged at the downstream end of this excitation chamber forming a barrier separating it from the expansion chamber, the intervals between two secondary injectors forming nozzles (14) through which the primary gas can pass from the chamber of excitation (2) to the expansion chamber (8), each of these nozzles having un col de section minimale et, à partir de ce col, une partie divergente dgbou-  a neck of minimum section and, from this neck, a divergent part of the chant dans la chambre d'expansion, ce qui permet au gaz primaire d'acqu6rir dans cette partie divergente une vitesse supersonique lorsqu'il existe un rapport de pression suffisant entre la chambre d'excitation et la chambre d'expansion, chacun des injecteurs secondaires possèdant des orifices d'injection (16, 18) disposés de manière à introduire un gaz secondaire dans l'écoulement du gaz primaire, certaines molécules de ce gaz secondaire étant propres ê 'être excitées par transfert d'énergie à partir des molécules excitées du gaz primaire et à émettre alors de la lumière, - des moyens optiques (20, 22) pour permettre l'omission stimulée de lumière cohérente par le gaz secondaire dans une zone d'émission de la chambre d'expansion, - la pression d'alimentation des injecteurs secondaires (10, 12) étant choisie  edge in the expansion chamber, which allows the primary gas to acquire in this diverging portion a supersonic velocity when there is a sufficient pressure ratio between the excitation chamber and the expansion chamber, each of the secondary injectors having injection orifices (16, 18) arranged to introduce a secondary gas into the flow of the primary gas, certain molecules of said secondary gas being adapted to be excited by energy transfer from the excited molecules of the primary gas and then emitting light, - optical means (20, 22) for allowing the stimulated omission of coherent light by the secondary gas in an emission zone of the expansion chamber, - the pressure of supply of the secondary injectors (10, 12) being chosen suffisante pour que le deuxième gaz atteigne une vitesse sonique dans les ori-  sufficient for the second gas to reach sonic velocity in the ori- fices d'injection (16, 18), - des moyens d'évacuation (29) 6tant prévus pour maintenir la pression dans la chambre d'expansion à une valeur suffisament basse pour assurer une vitesse au moins sonique au gaz primaire à la sortie des tuyères primaires, caractérisé par le fait que lesdits orifices d'injection (16, 18) débouchent dans lesdites tuyères (14) au voisinage du col de celles-ci de manière à ce que lesdits gaz primaire et secondaire se détendent ensemble tout en se mélangeant dans lesdites parties  injection plenums (16, 18), - evacuation means (29) being provided to maintain the pressure in the expansion chamber at a low enough value to ensure at least sonic velocity at the primary gas outlet at the exit primary nozzles, characterized in that said injection orifices (16, 18) open into said nozzles (14) in the vicinity of the neck thereof so that said primary and secondary gases relax together while mixing together in said parts divergentes des tuyères.divergent nozzles. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits orifices d'injection (16, 18) sont orientés de manière à ce que la vitesse du  2 / Apparatus according to claim 1, characterized in that said injection orifices (16, 18) are oriented so that the speed of the gaz secondaire dans ces orifices présente une composante dans le sens de l'écou-  secondary gas in these orifices has a component in the direction of lement du gaz primaire.primary gas. 7.25690627.2569062 3/ Dispositif selon la revenidcation I caractérisé par le fait que lecqits injecteurs secondaires (10, 12) présentent la forme de barreaux paralliles, lesdits orifices d'injection (16, 18) formant des fentes d'injection s'étendant  3 / Device according reididcation I characterized in that the secques secondary injects (10, 12) have the form of parallel bars, said injection ports (16, 18) forming injection slots extending selon la longueur de ces barreaux des deux côtés de chaque barreau.  according to the length of these bars on both sides of each bar. 4/ Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que l'ensemble desdits barreaux (10, 12) forme une barrière présentant une largeur, mesurée pernendiculairenent ' la longueur desdits barreaux et à la direction d'écoulement desdits gaz, plus grande que sa-hauteur, mesurée selon la longueur de ces barreaux. 5/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chacun desdits injecteurs secondaires (10, 12) comporte une partie amont (32), située en amont desdites fentes d'injection (16, 18) et une partie aval (34) située en aval de ces fentes, la largeur de la partie amont étant plus grande que la largeur de la partie aval à l'endroit de fentes d'injection de manière à laisser l'espace  4 / Apparatus according to claim 3 characterized in that all of said bars (10, 12) form a barrier having a width, measured pernendiculairenent 'the length of said bars and the direction of flow of said gases, greater than its height, measured according to the length of these bars. 5 / Apparatus according to claim 3, characterized in that each of said secondary injectors (10, 12) comprises an upstream portion (32), located upstream of said injection slots (16, 18) and a downstream portion (34) located downstream of these slots, the width of the upstream portion being greater than the width of the downstream portion at the location of injection slots so as to leave the space nécessaire pour que le gaz secondaire sortant de ces fentes ne vienne pas compri-  necessary so that the secondary gas leaving these slots does not come into mer le gaz primaire dans la tuyère (M4), lesdites largeurs étant mesurées perpen-  the primary gas in the nozzle (M4), the said widths being measured diculairement à la longueur des injecteurs secondaires et à la direction de  to the length of the secondary injectors and to the direction of lVécoulement gazeux dans la tuyère.  gaseous flow in the nozzle. 6/ Di4positif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite partie aval (34) se termine en lame de couteau vers l'avale 7/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite partie amont (32) se termine vers l'aval en formant deux lames de couteau, chacune de ces lames de couteau ayant une face extérleure formant une paroi d'une des  6 / Di4positif according to claim 4, characterized in that said downstream portion (34) ends in knife blade to the downstream 7 / Device according to claim 4, characterized in that said upstream portion (32) ends downstream by forming two knife blades, each of these knife blades having an outer face forming a wall of one of tuyères (14) et une face intérieure formant une pqroi d'ne dite fente d'injec-  nozzles (14) and an inner face forming a half of said injection slot tion (18).tion (18). 8/ Dispositif selon la revendication 4, caractérise par le fait que chacun desdits injecteurs secondaires (10) comporte en tube d'alimentation (30) à section circu= laire s' étendant selon la longueur de cet injecteur et recevant par ses extrémités ledit gaz secondaire sous pression, ce tube étant muni de deux fentes latérales situées dans sa moitié amont et dirigées vers l'aval, ladite partie awF)nt (32) de l'injecteur formant, par rapport à ce tube une saillie vers l'amont a section sensiblement semi-circulaire concentrique à ce tube, lesdites fentes d'injectlon (16, 18) séparant les parties amont (32) et aval (34) de l'injecteur constituant  8 / Apparatus according to claim 4, characterized in that each of said secondary injectors (10) comprises a feed tube (30) circular section extending along the length of the injector and receiving at its ends said gas secondary pressure, this tube being provided with two lateral slots located in its upstream half and directed downstream, said awF portion) (32) of the injector forming, with respect to this tube, an upstream projection a substantially concentric semicircular section to this tube, said injectlon slots (16, 18) separating the upstream (32) and downstream (34) portions of the injector constituting les prolongements des fentes latérales de ce tube.  the extensions of the lateral slots of this tube. 9/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit gaz nr-tiaiire est l'azote et les molécules dudit gaz secondaire susceptibles d'être excitées par les molécules excitées du gaz primaire sont des molécules de gaz carbonique. I0/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux électrodes pour créer ladite décharge d'excitation sont constituées l'une par  9 / Apparatus according to claim 1, characterized in that said nr-tiaiire gas is nitrogen and the molecules of said secondary gas capable of being excited by the excited molecules of the primary gas are carbon dioxide molecules. I0 / Device according to claim 1, characterized in that the two electrodes for creating said excitation discharge are constituted by one 8 25690628 2569062 l'injecteur primaire (4, 6), l'autre par les faces amont des injecteurs secon-  the primary injector (4, 6), the other by the upstream faces of the secondary injectors. daires (10, 12), la chambre d'excitation (2) étant cylindrique de révolution, la longueur de cette chambre d'excitation étant comprise entre 5 et 7 fois son diamètre, l 'énergie de la décharge d'excitation étant comprise entre 500 et 5000 joules par gramme d'azote injecté.  daires (10, 12), the excitation chamber (2) being cylindrical of revolution, the length of this excitation chamber being between 5 and 7 times its diameter, the energy of the excitation discharge being between 500 and 5000 joules per gram of nitrogen injected.