Устройство для возбуждения разряда в газах сверхвысокочастотным полем

 

234526

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

Заявлено 10,V(1.1967 (№ 1170413/26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 10.1.1969. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 22Л .1969

Кл. 21g, 12/01

21g, 53 00

МПК H Olj

Н Ols

УДК 621.316.933.6(088.8) 621.375.8 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Лвторы изобретения

И. H Кальвина, С. М. Леонтьева и Л. Г. Шувалова

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ РАЗРЯДА

В ГАЗАХ СВЕРХВЬ1СОКОЧАСТОТНЫМ ПОЛЕМ

Изобретение относится к области электрического разряда в газах на сверхвысоких частотах. Оно может быть использовано для получения однородного столба плазмы сверхвысокочастотного разряда в длинных разрядных промежутках, например в оптических квантовых генераторах (ОКГ), где неоднородность разряда вдоль газоразрядной трубки существенно снижает выходную мощность.

Известно устройство для возбуждения разряда в газах сверхвысокочастотным полем, в котором газоразрядная трубка установлена по оси волновода, возбуждаемого стоячей волной от генератора СВЧ подачей мощности в середину короткозамкнутого с концов волновода.

Недостаток этого устройства заключается в том, что однородный по длине трубки разряд можно осуществить в весьма ограниченной области давлений газа. В гелии при давлениях порядка единиц мм рт. ст. неоднородность разряда, возбуждаемого на волнах трехсантпметрового диапазона, уже заметна. Неоднородность усиливается при увеличении давления и наиболее сильна в газах с большим атомным весом. При этом в месте ввода мощности СВЧ в разрядную секцию устанавливается наибольшая концентрация электронов и, следовательно, наибольшая яркость свечения. По мере удаления от этого места вследствие поглощения мощности СВЧ концентрация электронов и яркость свечения убывают. Кроме того, при таком способе возбуждения разряд возникает и поддгря ивается только при значительных концентрациях электронов, что в некоторых

5 случаях нежелательно. Например, в непрерывном гелий-неоновом лазере при генерации на волнах 0,63 и 1,15 л к оптимальная концентрация электронов приблизительно на порядок ниже минимально возможной IlpH Воз10 буждении этим способом.

Предложенное устройство отличается тем, что, с целью увеличения однородности разряда по длине прибора, упрощения согласования разрядной секции с волноводным трактом и

15 увеличения к.п.д, в волноводном тракте параллельно осп волновода по одну сторону газоразрядного прибора установлены две диэлектрические пластины с зазором между ними. В разрядную секцию вдоль волновода вво20 дят диэлектрическую пластину из материала с большой диэлектрической проницаемостыо (е)1) и малыми потерями (например, из кварца). Длина пластины равна длине разряда. Если разрезать пластину поперек на две

25 части, можно путем взаимного перемещения этих частей и подбором их длины добиться согласования разрядной секции с трактом

СВЧ без дополнительного согласующего устройства. Таким образом, основное назначение

30 пластин может быть совмещено с функцией трансформатора импедансов.

234526

Предмет изобретения

Составитель И. Б. Старосельская

Редактор Б. Б. Федотов Телред Л. Я. Левина Корректор С. М. Сигал

Заказ 662r9 Тираж 4б5 Подписное

ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр, Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

Устройство схематически изображено на чертеже. Оно содержит волноводную секцию 1, разрядную трубку 2, диэлектрические пластины 3и4.

Существенное улучшение условий поджига и горения СВЧ-разряда связано со следу1ощим. При возбуждении разряда в режиме стоячих волн, когда СВЧ-мощность подается в волновод с обеих концов или из середины, разряд возбуждается локально — вблизи пучностей стоячей волны, откуда электроны диффундируют в стороны узлов стоячей волны.

Для возникновения и поддержания разряда в таком режиме требуется более высокая мощность, но при этом можно получить разряд на длине, вдвое большей. В этом случае разряд возникает и поддерживается при концентрациях электронов на порядок выше, чем в разряде постоянного тока.

При введении в разрядную секцию диэлектрических пластин с в)1 длина волны уменьшается в V å раз, благодаря чему число полуволн на длине разряда возрастает, а расстояние между пучностями сокращается. Это приводит к тому, что для поддержания разряда нужна меньшая концентрация электронов в пучностях и, следовательно, снижается минимально возможная концентрация электронов, при которой поддерживается разряд. Это в свою очередь приводит к тому, что уменьшаются потери мощности СВЧ на едииицу. длины разряда и разряд возникает на оольшей длине.

Достоинства предложенного устройства сле5 дующие:

1) возможность создания однородного по концентрации СВЧ-разряда на длине, равной нескольким длинам волн;

2) возможность снижения мощности, необ10 ходимой для пробоя и поддержания разряда;

3) лучшее согласование разрядной секции с волноводным трактом;

4) возможность поддержания разряда пр» более низких плотностях электронов.

Устройство для возбуждения разряда в га20 зах сверхвысокочастотным полем, содержащее газоразрядный прибор, установленный в волновод, отличающееся тем, что, с целью увеличения однородности разряда по длине газоразрядного прибора, упрощения согласования

25 разрядной секции с волноводным трактом и увеличения к.п.д., в волноводном тракте параллельно ос» волновода по одну сторону газоразрядного прибора установлены две диэлектрические пластины с зазором между

30 ними.