RU993758C - Electronic system of flow-type gas laser - Google Patents

Description

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании быстропроточных газоразрядных лазеров с поперечным возбуждением. The invention relates to quantum electronics and can be used to create high-speed gas-discharge lasers with transverse excitation.

Известна быстропроточная электродная система газоразрядного лазера, содержащая секционированный вдоль и поперек потока катод и общий анод в виде перфорированной пластины, установленной в потоке газовой смеси под углом к направлению его движения. A fast flow electrode system of a gas-discharge laser is known, comprising a cathode sectioned along and across the flow and a common anode in the form of a perforated plate mounted in the gas mixture flow at an angle to the direction of its movement.

В такой электродной системе перфорированная пластина загромождает объем проточной части, вызывает дополнительное гидравлическое сопротивление и поэтому приводит к потерям полного давления, что вызывает дополнительные затраты мощности откачивающего устройства. In such an electrode system, the perforated plate clutters the volume of the flow part, causes additional hydraulic resistance and therefore leads to loss of total pressure, which causes additional power consumption of the pumping device.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является электродная система проточного газового лазера, содержащая секционированный катод и анод в виде медной пластины. В этой системе при повышенных давлениях газовой смеси имеют место низкие значения удельной мощности излучения, обусловленные пониженным энерговкладом в однородный тлеющий разряд. Понижение энерговклада с ростом давления происходит за счет повышения потерь заряженных частиц в элементарных процессах рекомбинации и прилипания в межэлектродном промежутке, при этом генерация положительных ионов у анода не увеличивается из-за низкой плотности тока у анода. The closest in technical essence to the proposed one is the electrode system of a flowing gas laser containing a sectioned cathode and anode in the form of a copper plate. In this system, at elevated pressures of the gas mixture, low values of the specific radiation power occur due to the reduced energy input into a homogeneous glow discharge. The decrease in energy input with increasing pressure occurs due to an increase in the loss of charged particles in elementary processes of recombination and adhesion in the interelectrode gap, while the generation of positive ions at the anode does not increase due to the low current density at the anode.

Цель изобретения - повышение удельного энерговклада в разряд. The purpose of the invention is to increase the specific energy input into the discharge.

Это достигается тем, что в электродной системе проточного газового лазера, содержащей катод и анод, обращенная к катоду поверхность анода покрыта слоем пористого диэлектрического материала. This is achieved by the fact that in the electrode system of a flowing gas laser containing a cathode and an anode, the surface of the anode facing the cathode is covered with a layer of porous dielectric material.

В этой электродной системе в качестве диэлектрического материала может применяться окись алюминия толщиной 0,1-20 мкм. In this electrode system, alumina of a thickness of 0.1-20 microns can be used as the dielectric material.

При пониженном давлении в камере (0,1-0,3)Р_раб. производят электрический пробой окисной пленки с поджигом тлеющего разряда, после чего устанавливают рабочий режим.With reduced pressure in the chamber (0.1-0.3) P _slave. produce an electrical breakdown of the oxide film with ignition of a glow discharge, and then set the operating mode.

На чертеже схематично показана электродная система проточного газоразрядного лазера. The drawing schematically shows the electrode system of a flowing gas discharge laser.

Система содержит секционированный катод 1, блок 2 балластных сопротивлений, анод 3 с диэлектрическим высокотемпературным пористым слоем 4. Диэлектрический слой 4 может быть получен, например, путем оксидирования алюминиевого анода на глубину 0,1-20 мкм. При пониженном давлении газа в разрядной камере (0,1-0,3)Р_раб прикладывают напряжение между секционированным катодом 1 и анодом 3 до электрического пробоя окисного слоя 4 и газового зазора с последующим поджигом тлеющего разряда. Такой пробой обычно происходит на микронеровностях поверхности анода и имеет распределенный характер. При этом толщина диэлектрического слоя 4, меньшая 0,1 мкм, неэффективна, так как легко разрушается в тлеющем разряде, при толщине, превышающей 20 мкм, необходимы большие напряжения пробоя, что усложняет источник питания и конструкцию разрядной камеры лазера. Сопротивления обеспечивают стабильность разряда в камере.The system comprises a sectioned cathode 1, a ballast block 2, an anode 3 with a dielectric high-temperature porous layer 4. A dielectric layer 4 can be obtained, for example, by oxidizing an aluminum anode to a depth of 0.1-20 μm. At a reduced gas pressure in the discharge chamber (0.1-0.3), a _slave applies a voltage between the sectioned cathode 1 and anode 3 until the electric breakdown of the oxide layer 4 and the gas gap, followed by ignition of the glow discharge. Such a breakdown usually occurs on the microroughnesses of the surface of the anode and has a distributed character. Moreover, the thickness of the dielectric layer 4, less than 0.1 μm, is ineffective, since it is easily destroyed in a glow discharge, with a thickness exceeding 20 μm, high breakdown voltages are required, which complicates the power source and the design of the laser discharge chamber. Resistance provides stability of the discharge in the chamber.

Увеличение удельного энерговклада в разряд достигается организацией большей плотности тока у поверхности анода, где электрический ток проходит через поры диэлектрического высокотемпературного слоя, которые образуют микроканалы, связывающие поверхность анода с межэлектродным газовым промежутком. С ростом плотности тока на аноде абсолютное значение прианодного падения потенциала падает, а величина приведенного электрического поля увеличивается. Это вызывает дополнительную ионизацию газа у анода и рост концентрации заряженных частиц в плазме тлеющего разряда. An increase in the specific energy input into the discharge is achieved by organizing a higher current density at the anode surface, where the electric current passes through the pores of the dielectric high-temperature layer, which form microchannels connecting the anode surface with the interelectrode gas gap. With increasing current density at the anode, the absolute value of the anode potential drop decreases, and the magnitude of the reduced electric field increases. This causes additional gas ionization at the anode and an increase in the concentration of charged particles in the glow discharge plasma.

Сравнительные испытания данной электродной системы показали увеличение удельного энерговклада в потоке азота технической чистоты при давлении 130 Торр примерно в 2 раза. Comparative tests of this electrode system showed an increase in the specific energy input in a nitrogen stream of technical purity at a pressure of 130 Torr by about 2 times.

Claims (2)

1. ЭЛЕКТРОДНАЯ СИСТЕМА ПРОТОЧНОГО ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА, содержащая катод и анод, отличающаяся тем, что, с целью повышения удельного энерговклада в разряд, обращенная к катоду поверхность анода покрыта слоем пористого диэлектрического материала. 1. ELECTRODE SYSTEM OF A FLOW GAS LASER containing a cathode and anode, characterized in that, in order to increase the specific energy input into the discharge, the surface of the anode facing the cathode is covered with a layer of porous dielectric material. 2. Электродная система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве диэлектрического материала применена окись алюминия толщиной 0,1 - 20 мкм. 2. The electrode system according to claim 1, characterized in that aluminum oxide with a thickness of 0.1 - 20 microns is used as the dielectric material.

Images