Способ изготовления активного элемента лазера на парах щелочноземельных металлов

Авторы патента:

H01S3/036 - средства для получения или сохранения заданного давления газа внутри трубки, например, путем газопоглощения, пополнения; средства для циркуляции газов, например для выравнивания давления внутри трубки (устройства для охлаждения газовых лазеров H01S 3/041; газодинамические лазеры H01S 3/0979)

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании активных элементов лазеров (АЭЛ) на парах щелочно-земельных металлов как импульсного, так и непрерывного действия. Цель изобретения - увеличение срока службы за счет повышения степени обезгаживания и уменьшение потерь рабочего вещества - достигается за счет повышения температуры термовакуумной обработки АЭЛ до 1000 - 1050°С при использовании в качестве рабоего вещества окисла щелочно-земельного металла, например CaO, SrO, BaO, предварительно смешанного с порошком металловосстановителя, например Al или Mg. Срок службы лазера с активным элементом увеличивается в 2,5 - 3 раза.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании активных элементов лазеров на парах щелочно-земельных металлов как импульсного, так и непрерывного действия. Целью изобретения является увеличение срока службы за счет повышения степени обезгаживания и уменьшение потерь рабочего вещества, которые обеспечиваются при повышении температуры термовакуумной обработки активного элемента лазера до 1000-1050^оС при использовании в качестве рабочего вещества окисла щелочно-земельного металла, предварительно смешанного с порошком металла-восстановителя. Способ осуществляется следующим образом. Порошок окисла щелочно-земельного металла (CaO, SrO или BaO) смешивают с порошком металла-восстановителя (Al или Mg) марки ч. д. а. Относительное массовое содержание в смеси окисла и металла-восстановителя определяют из уравнения реакции. Например, при использовании в качестве восстановителя алюминия уравнения реакции имеет вид 3MeO+2Al=Al₂O₃+3Me, где Me - один из щелочно-земельных металлов. Приготовленную смесь можно размешать непосредственно на стенке разрядного канала. Однако в процессе обезгаживания при нагревании она "вскипает", частично диафрагмируя при этом разрядный канал. Для исключения этого отрицательного эффекта указанную смесь следует помещать в негерметичный контейнер, выполненный из фольги тугоплавкого металла, и устанавливать на внутренней стенке разрядного канала. Разрядную трубку с помещенной в ней смесью подсоединяют к вакуумному посту и откачивают до 1,3510^-4 Па. Затем приступают к обезгаживанию разрядного канала и содержащейся в нем смеси окисла рабочего вещества и порошка металла-восстановителя. Для этого через разрядную трубку прокачивают инертный газ (например, неон) так, чтобы его давление поддерживалось на уровне 1,3310³-2,010³ Па, и зажигают импульсный разряд. Подводимая к разряду мощность должна быть достаточной для нагревания разрядного канала до 1000-1050^оС и определяется длиной разрядного канала, толщиной и качеством теплоизоляции. В качестве теплоизолятора можно использовать коалиновую вату с толщиной слоя около 3 см. Для нагревания стенок разрядного канала до 1000-1050^оС требуется средняя погонная мощность 30-33 Вт/см. Температуру можно контролировать оптическим пирометром ВИМП-0,15 М. На этом уровне температура стенок разрядного канала поддерживается до тех пор, пока разряд по всей длине не станет светиться чистым неоном. Известно, что реакция восстановления металла из окислов щелочно-земельных металлов алюминием проходит при 1150-1200^оС, поэтому в процессе обезгаживания в разрядном канале пары рабочего металла отсутствуют. По завершению процесса обезгаживания, при котором одновременно идет процесс тренировки, так как режим горения разряда при обезгаживании превышает номинальный рабочий режим данного лазера, осуществляется введение рабочего вещества в разрядный канал. Для этого прекращают прокачку газа, увеличивают давление неона в разрядной трубке до 4,010³-6,610³ Па и доводят температуру разрядного накала до 1200^оС путем увеличения введенной в разряд мощности до 40-45 Вт/см. О поступлении паров рабочего вещества в разрядный канал в результате окислительно-восстановительной реакции можно судить по появлению в спектре линий восстановленного металла либо, поместив разрядную трубку в оптической резонатор, по наличию стимулированного излучения на соответствующей длине волны. Восстановленный из оксида металл получают в газовой фазе. Высокое давление неона предотвращает потери рабочего вещества вследствие ухода его паров из разрядного канала в холодные зоны разрядной трубки. Разряд выключают и при остывании разрядного канала пары рабочего вещества конденсируют на его стенках. Давление неона доводят до рабочего 1,3010³ - 2,010³ Па и разрядную трубку отпаивают от вакуумной установки. На этом процесс изготовления активного элемента лазера завершается. В результате использования способа достигается снижение в 3-5 раз интенсивности линий примесных газов что свидетельствует о высокой степени обезгаживания активного элемента лазера. Срок службы лазера с активным элементом, выполненным по данному способу, увеличивается в 2,5-3 раза.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА ЛАЗЕРА НА ПАРАХ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий размещение рабочего вещества внутри разрядного канала, обезгаживание и тренировку разрядного канала и рабочего вещества при нагревании разрядом с одновременной прокачкой инертного газа, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы за счет повышения степени обезгаживания и уменьшения потерь рабочего вещества, в качестве рабочего вещества используют окисел щелочно- земельного металла, который смешивают с порошком металла-восстановителя, а после тренировки и обезгаживания повышают температуру разряда до начала окислительно-восстановительной реакции в смеси. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окисла щелочноземельного металла используют CaO или SrO, или BaO. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве металла-восстановителя используют алюминий или магний.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000

Изобретение относится к квантовой электронике и позволяет увеличить мощность излучения лазера на парах химических элементов путем выравнивания концентрации паров химического элемента в полости катода прокачкой газовой смеси

Активный элемент ионного газового лазера // 1267906

Активный элемент отпаянного газового со @ -лазера // 1232092

Активный элемент газового лазера // 1099806

Газовый лазер на парах химических элементов // 1031397

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при конструировании газовых лазеров на парах химических элементов с полым катодом

Импульсно-периодический газовый лазер // 867263

Импульсно-периодический газовый лазер // 797512

Отпаянный газовый лазер на со @ // 741748

Способ стабилизации состава газовогонаполнения молекулярных оптических квантовыхгенераторов на углекислом газе // 432854

Газовый оптический кваитовый геиератор // 297224

Способ смешения газов в лазере со сверхзвуковым потоком и устройство для его осуществления // 2312438

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в сверхзвуковых газовых лазерах смесевого типа, в частности газодинамическом и химическом лазерах

Газовый лазер с возбуждением высокочастотным разрядом // 2411619

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к области лазерной техники, и предназначено для использования при создании высокоэффективных и компактных газовых лазеров высокой мощности для индустриального применения, например для высокоточной сварки и резки металлов

Отпаянный газовый co2-лазер с поперечным разрядом // 2012112

Газовый проточный лазер // 1375058

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к конструкциям газоразрядных проточных лазеров

Способ стабилизации состава рабочей среды импульсно- периодического со @ -лазера // 1681361

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в им пул ьсно-перио дичее ких С02-лазерах

Газовый лазер // 1778838

Способ получения импульсного излучения в лазере с замкнутым контуром на рабочей смеси из co2,n2 и he // 1814472

Система восстановления состава и давления газа в лазере // 2536095

Изобретение относится к устройствам для восстановления давления газа в лазере в процессе его работы. Система восстановления давления газа в лазере состоит из устройства регулирования подачи газа и трубопроводов. Устройство регулирования содержит баллон с газом, соединенный трубопроводом с лазером через регулятор давления, соединенный с устройством контроля давления. Внутри лазера размещены два коаксиально расположенных и заглушенных с торцов трубопровода, образующих общую полость с трубопроводом, соединяющим регулятор давления с лазером. Во внутреннем коаксиально расположенном трубопроводе выполнено отверстие, при этом наружный трубопровод содержит отверстия, выходящие в полость лазера. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения времени работы лазера и обеспечении требуемых энергетических и спектральных параметров лазерного излучения. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ контроля герметичности отсоединенных от вакуумного поста моноблочных газовых лазеров методом эмиссионного спектрального анализа // 2541707

Изобретение относится к лазерной технике. Способ контроля герметичности отсоединенных от вакуумного поста моноблочных газовых лазеров включает использование для оценки герметичности пробного газа, выбор аналитических пар спектральных линий пробного и рабочего газов, для оценки концентрации пробного газа, построение калибровочной зависимости относительной интенсивности выбранной аналитической пары от концентрации пробного газа, регистрацию спектра излучения тлеющего разряда контролируемого лазера, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа, создание замкнутого объема вокруг контролируемой оболочки лазера, заполнение указанного замкнутого объема пробным газом, накопление в контролируемом лазере пробного газа, регистрацию линий пробного газа в спектре излучения тлеющего разряда после хранения в среде пробного газа, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа и оценку герметичности изделия по разности измеренных концентраций пробных газов до и после контрольного времени хранения. В качестве пробного используют газ, не являющийся рабочим газом для данного лазера или типичным примесным газом и имеющий в выбранной спектральной области линии, не перекрывающиеся линиями основных газов или молекулярных полос типичных примесных газов, обладающих высокой интенсивностью при низких концентрациях пробного газа. При этом время, в течение которого выдерживают контролируемое изделие в среде этого газа, определяют по формуле: где Δt - время выдержки в среде пробного газа, сек; Pмин - минимальное давление пробного газа, которое можно зарегистрировать, Па; V - объем газовой смеси моноблочного газового лазера, м3; Q - минимальный поток натекания, который необходимо зарегистрировать, Па·м3/сек. Технический результат заключается в сокращении времени контроля. 2 ил.

Способ масс-спектрометрического контроля герметичности моноблочных газовых лазеров // 2555185

Изобретение относится к области контроля герметичности изделий. Способ масс-спектрометрического контроля герметичности моноблочных газовых лазеров включает создание замкнутых объемов с обеих сторон контролируемой оболочки лазера, откачку внутреннего объема вместе с анализатором пробного газа до высокого вакуума, накопление в контролируемой оболочке, соединенной с анализатором, пробного газа путем прекращения откачки пробного газа при откачке остальных газов и регистрацию изменения фоновой величины пика пробного газа за контрольное время Tк, выбираемое при выходе на линейный участок нарастания величины пика пробного газа, которое определяется до тех пор, пока зависимость интенсивности фонового потока пробного газа от времени при соседних измерениях не будет совпадать по крутизне и интенсивности с точностью до 10%, но не менее 3 раз. Осуществляют возобновление откачки контролируемого объема вместе с газоанализатором, подачу пробного газа во внешний замкнутый объем, выжидают время не меньше установления стационарного потока пробного газа через дефекты поверхностей, соединяемых вакуумно-плотно способом оптического контакта, накопление пробного газа в контролируемом объеме, регистрацию изменения суммарного пика давления пробного газа за контрольное время Tк путем прекращения откачки из газоанализатора пробного газа при откачке остальных газов. Оценку герметичности изделия производят по разности суммарной и фоновой величин пика пробного газа в момент времени Tк. Накопление пробного газа во внутреннем объеме контролируемой оболочки проводят с откачивающимся газоанализатором, отключенным от контролируемого объема. Регистрацию накопленного пробного газа проводят через время Tp, определяющееся конструкцией лазера, пробным газом и являющееся большим, чем время установления стационарного потока пробного газа через дефекты поверхностей, минимум в четыре раза. Технический результат заключается в повышении процента определения течей, а также в повышении точности определения их местоположения.