Разрядная трубка газового лазера на парах металлов

 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в лазерах на парах металлов. Целью изобретения является повышение мощности излучения за счет улучшения однородности разряда. Разрядная трубка лазера на парах металлов содержит катод с разрядной полостью внутри. Вдоль разрядной полости расположена анодная полость, сообщающаяся по всей длине с разрядной полостью. Внутри анодной полости размещены аноды с зазором один относительно другого, заполненным диэлектриком с коэффициентом аккомодации метастабильных атомов, равным коэффициенту аккомодации материала анода. Зазор между анодом и поверхностью анодной полости не превышает ширины катодного темного пространства. 1 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при конструировании газовых лазеров на парах химических элементов. Целью изобретения является повышение мощности излучения за счет повышения однородности разряда. На чертеже показана разрядная трубка. Трубка содержит катод 1 с сообщающимися продольными разрядной 2 и анодной 3 полостями, расположенные в анодной полости аноды 4, разделенные диэлектрическими вставками 5 и подключенные к источнику питания через отдельные балластные резисторы 6, испарители 7 с рабочим веществом, нагреваемые нагревателями 8 концевые участки 9. Разрядная трубка работает следующим образом. В присутствии буферного газа при подключении источника питания между катодом 1 и анодами 4 возникает разряд, локализованный в разрядной полости 2. За счет нагрева испарителей 7 происходит поступление паров рабочего вещества в разрядную полость 2, где осуществляется их возбуждение. Поскольку катод при работе трубки прогревается до необходимой температуры, конденсации вещества на стенках разрядной полости не происходит и концентрация паров рабочего вещества в разрядной полости определяется температурой испарителей. Выполнение катодной полости без нарушения однородности по длине и увеличение длины анодов в продольном направлении обеспечивают в равномерное распределение плотности разрядного тока по длине трубки. Исследования, выполненные для различных длительностей импульса тока, показали, что предельный ток каждой пары катод анод не зависит от площади катода, уменьшается с ростом длительности импульса тока и для стандартной технологии обработки поверхностей электродов в непрерывном режиме имеет порядок i≈500 мА. Отсюда при заданной (для достижения необходимой мощности излучения) длине L катода и необходимом оптимальном токе I длина каждого анода не должна превышать l ≅ L а число анодов равно ближай- шему большему целому числу к величине L/l. Заполнение зазора между секциями анода диэлектриком с коэффициентом аккомодации метастабильных атомов (т.е. вероятностью тушения возбужденного состояния), равным коэффициенту аккомодации материала анода, не приводит к нарушению геометрической и "аккомодационной" неоднородности разрядного промежутка катодная полость аноды, что не приводит и к возникновению дополнительных нестабильностей при более высоком, по сравнению с конструкцией с секционированным катодом, токе разряда. Паразитный разряд на нерабочие поверхности катода не возникает, если а < t, где t ширина катодного темного пространства; а зазор между анодом и поверхностью анодной полости. Чтобы не возникал паразитный разряд с участка катода, равноудаленного от краев соседних анодов, расстояние S₁ между этим участком и ближайшей точкой анода должно удовлетворять условию S₁= < t откуда получаем S < 2 Отметим, что для всех точек, кроме равноудаленной от соседних концов анодов, вводится требование устойчивого отсутствия разряда, т.е. равенства междуэлектродного зазора а. Для участков анодной полости, расположенных между концами соседних анодных секций это требование менее жесткое, а именно, расстояние S₁ будет а < S₁<t, однако относительная малость площади этих участков практически не увеличит энергетические потери в разрядной трубке. Совмещение функций нагревателя каждого испарителя и балластного сопротивления каждого анода повышает КПД лазера и, кроме того, удерживает разряд от перехода в дугу, т.е. стабилизирует его. Так, случайное повышение тока секции или предшествующие дуге кратковременные периодические скачки тока приведут к повышению температуры испарителя, росту плотности паров металла и импеданса трубки, улучшению очистки за счет ионного травления поверхности катода и, таким образом, обеспечат возвращение данной секции разряда в заданный режим горения.

Формула изобретения

РАЗРЯДНАЯ ТРУБКА ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ, содержащая катод с разрядной полостью внутри, секционированный анод, каждая секция которого соединена с источником питания через балластный резистор, испарители с рабочим веществом и нагревателями, отличающаяся тем, что, с целью увеличения мощности излучения за счет повышения однородности разряда, катод содержит дополнительную полость, размещенную вдоль разрядной полости и сообщающуюся с ней по всей длине, анодные секции расположены в дополнительной полости с зазором одна относительно другой ширины S, причем зазоры заполнены диэлектриком с коэффициентом аккомодации метастабильных атомов, равным коэффициенту аккомодации материала анода, и зазором шириной a относительно стенок дополнительной полости, при этом величины S, a и длина l каждой анодной секции удовлетворяют следующим соотношениям: a < t; где t ширина катодного темного пространства; i величина предельного тока дугообразования на одной анодной секции;
I величина тока в трубке, при которой достигается максимальная мощность генерации;
L длина катода.

РИСУНКИ

Рисунок 1