Газоразрядный лазер



Газоразрядный лазер
Газоразрядный лазер
Газоразрядный лазер

 


Владельцы патента RU 2519867:

Общество с ограниченной ответственностью "РнД-ИСАН" (RU)

Изобретение относится к лазерной технике. В газоразрядном лазере конденсаторы, малоиндуктивно подключенные к электродам лазера, размещены вблизи первого электрода в керамических контейнерах. При этом части каждого протяженного керамического контейнера размещены сбоку от области разряда, образуя расположенные вверх и вниз по потоку от области разряда направляющие газового потока/спойлеры, значительно изменяющие направление газового потока при прохождении области разряда. Конденсаторы малоиндуктивно соединены с импульсным источником питания через токовводы каждого контейнера, высоковольтные токовводы металлической лазерной камеры и протяженные заземленные токопроводы, расположенные по обе стороны электродов. Технический результат заключается в увеличении мощности лазера. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники.

Изобретение относится к устройству мощных газоразрядных, в частности эксимерных лазеров.

Уровень техники

Эксимерные лазеры являются наиболее мощными источниками направленного излучения в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне спектра. В зависимости от состава газа эксимерные лазеры излучают на переходах различных молекул: ArF (193 нм), KrCl (222 нм), KrF (248 нм), XeBr (282 нм), XeCl (308 нм), XeF (351 нм). Лазеры на молекулярном фторе F2 (157 нм) близки к эксимерным лазерам по составу газа и способу накачки. Наиболее эффективными, с кпд около 3%, высокоэнергетичными, до ~1 Дж/импульс, и мощными, до 600 Вт, являются KrF и XeCl лазеры, нашедшие наибольшее применение в различных технологиях. К ним относятся производство плоских LCD и OLED дисплеев, 3D-микрообработка материалов, производство высокотемпературных сверхпроводников методом лазерной абляции, мощные УФ-лидары. ArF лазеры благодаря оптимально короткой длине волны, позволяющей использовать надежную кварцевую оптику, широко применяются в крупномасштабном литографическом производстве интегральных схем с характерным размером элементов лишь в несколько десятков нм. Для литографии применяются узкополосные ArF лазеры с относительно небольшой энергией генерации 5-10 мДж/импульс и высокой (4-6 кГц) частотой повторения импульсов.

В соответствии с потребностями современных высокопроизводительных технологий с использованием эксимерных лазеров их мощность постоянно возрастает. Однако повышение энергии и мощности излучения газоразрядных эксимерных лазеров имеет фундаментальные физические ограничения, которые при превышении оптимальных значений энергии генерации и частоты повторения импульсов обусловливают уменьшение эффективности лазера, снижение надежности и стабильности его работы и в конечном счете увеличение затрат на эксплуатацию лазера.

Все это определяет актуальность поиска решений, позволяющих оптимизировать конструкцию и метод работы эксимерных лазеров, повысить их мощность и снизить затраты на получение энергии генерации при различных сочетаниях энергии генерации и частоты повторения импульсов.

Из United States Patent 6782030 известен импульсно-периодический газоразрядный лазер с предыонизацией слаботочным коронным разрядом, в котором с целью уменьшения индуктивности разрядного контура, что обеспечивает высокую эффективность лазера, конденсаторы, подсоединенные к электродам, размещены вблизи высоковольтного электрода, размещенного со стороны стенки лазерной камеры. Для совместимости с агрессивной средой лазера предложено использовать конденсаторы с покрытием из инертного материала.

Недостатком данного технического решения является то, что в состав керамических конденсаторов входят компоненты, например припой, которые в случае нарушения защитного слоя при воздействии на них F2 или HCl приведут к выходу конденсатора и затем лазера из строя. Кроме этого, в газовой среде лазера паразитный пробой по поверхности существующих керамических конденсаторов, предназначенных для работы в электрически прочной среде, не позволяет заряжать их до номинального напряжения. Это резко снижает энергозапас конденсаторов при их размещении в газовой среде лазера, не позволяя достичь высоких уровней энергии генерации и мощности лазера.

Этого недостатка лишен газоразрядный эксимерный лазер с рентгеновской предыонизацией киловаттного уровня средней мощности излучения, в котором высоковольтный электрод размещен на протяженном керамическом фланце металлического лазерной камеры, к которому подсоединена дополнительная камера с электрически прочным газом, Laser Focus World, 25, N10, 23, 1989. Устройство лазера и способ генерации лазерного излучения позволяют увеличивать апертуру разряда и, соответственно, энергию генерации, и среднюю мощность излучения лазера. Малая индуктивность разрядного контура, необходимая для высокой эффективности лазера, достигается за счет минимизации толщины диэлектрического фланца в результате уменьшения механической нагрузки на нем при выравнивании внутреннего и наружного давлений.

Недостатком указанного устройства является сложность его эксплуатации и большие габариты, так как наличие рентгеновского блока предыонизации обуславливает применение слишком сложной лазерной камеры, поперечное сечение которой имеет трековую конфигурацию. Кроме этого, деформация лазерной камеры сложной формы при ее заполнении газом высокого давления может приводить к разрушению жестко закрепленного на нем керамического фланца.

Известна одна из наиболее мощных газоразрядных эксимерных лазерных систем для индустриальных применений - двухлучевой лазер VYPER, Coherent Inc. ExcimerProductGuide2011, включающий размещенные на общем шасси два идентичных компактный лазера, аналогичных описанным в United States Patent 6,757,315, каждый из которых содержит корпус в виде металлической трубы, на которой крепится компактная керамическая разрядная камера с протяженным металлическим фланцем. На высоковольтном металлическом фланце керамической камеры установлены высоковольтный электрод и блок предыонизации.

Данное устройство обеспечивает параметры лазерного излучения, оптимально соответствующие ряду технологических применений при уровне энергии генерации 1 Дж/импульс и мощности лазерного УФ- излучения 600 Вт на каждый лазер с длиной электродов около 1 м.

Однако дальнейшее повышение энергии генерации лазерной системы затруднено из-за использования в каждом из ее лазеров предыонизации слаботочным коронным разрядом и ограниченных размеров керамической разрядной камеры, установленной на металлическом корпусе с системой циркуляции газа. Поскольку в разрядной камере поток газа резко меняет направление, это не позволяет эффективно увеличивать скорость газа в межэлектродном промежутке, приводя к ограничению дальнейшего повышения частоты повторения разрядных импульсов и средней мощности лазерного излучения.

Наиболее близким техническим решением, которое может быть выбрано в качестве прототипа, является газоразрядный, в частности эксимерный, лазер, известный из Патента РФ №2446530 от 28.01.2011, опубликованного 27.03.2012 RU БИМП №9.

Лазер включает в себя:

заполненную газовой смесью лазерную камеру, состоящую главным образом из металла и имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый и второй электроды, определяющие область разряда между ними, с первым электродом, расположенным со стороны внутренней поверхности лазерного камеры, по меньшей мере, один протяженный блок предыонизации для предыонизации газа между первым и вторым электродами; систему циркуляции газа для обновления газа в области разряда между очередными разрядными импульсами; набор конденсаторов, подсоединенных к первому и второму электродам, импульсный источник питания, подключенный к конденсаторам и предназначенный для их импульсной зарядки до напряжения пробоя, обеспечивающего газовый разряд между первым и вторым электродами для возбуждения газовой смеси лазера и генерации лазерного излучения, а также расположенные вблизи первого электрода два протяженных керамических контейнера, в которых для уменьшения индуктивности разрядного контура и обеспечения высокой эффективности лазера размещен набор конденсаторов, подключенных к первому и второму электродам через высоковольтные и заземленные токовводы каждого керамического контейнера и через заземленные газопроницаемые обратные токопроводы, расположенные по обе стороны электродов.

В указанном устройстве контейнеры выполнены в виде круглых цилиндрических труб, установлены по обе стороны плоскости, проходящей через оси электродов. Поверхности контейнеров, обращенные к области разряда и расположенные заподлицо с первым электродом, служат в качестве направляющих газового потока.

Лазер характеризуется простой, дешевой и надежной конструкцией лазерной камеры, в которой обеспечивается высокая скорость потока газа между электродами, и возможность достижения высокой средней мощности лазерного излучения.

В прототипе ограничена скорость зарядки импульсных конденсаторов, осуществляемая через торцы керамических контейнеров, приводя к уменьшению кпд лазера. Кроме этого, для зажигания вспомогательного разряда предыонизатора в металлическом лазерной камере необходимо наличие изолированных токовводов, что усложняет конструкции лазерной камеры. Геометрия керамических контейнеров в виде круглых цилиндров, расположенных заподлицо с первым электродом, не полностью удовлетворяет условиям минимизации индуктивности разрядного контура, что может снижать кпд лазера при увеличении энергии генерации.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание мощных эксимерных лазеров, отличающихся простотой, малой стоимостью и технологичностью конструкции, обеспечивающей высокоскоростной поток газа между электродами при малой индуктивности разрядного контура.

Техническим результатом изобретения является улучшение конструкции металлокерамического лазера, увеличение энергии генерации, средней мощности излучения при высоком кпд лазера и, в целом, уменьшение затрат на получение энергии генерации.

Для решения указанных задач предлагается газоразрядный, в частности эксимерный, лазер или лазер на молекулярном фторе, включающий в себя: заполненную газовой смесью лазерную камеру, состоящую главным образом из металла и имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый и второй электроды, определяющие область разряда между ними, с первым электродом, расположенным со стороны внутренней поверхности лазерного камеры, по меньшей мере, один протяженный блок предыонизации; систему циркуляции газа; расположенные вблизи первого электрода два протяженных керамических контейнера, в которых размещен набор конденсаторов, подключенных к первому и второму электродам через высоковольтные и заземленные токовводы каждого керамического контейнера и заземленные обратные токопроводы, расположенные по обе стороны электродов.

Усовершенствование лазера состоит в том, что со стороны первого электрода в металлической стенке лазерной камеры вдоль нее установлены герметичные высоковольтные токовводы, каждый из которых включает в себя керамический изолятор,

внутри лазерной камеры по обе стороны керамических контейнеров размещены соединенные с металлической стенкой лазерной камеры протяженные заземленные токопроводы,

и импульсный источник питания малоиндуктивно подключен к конденсаторам через указанные высоковольтные токовводы и заземленные токопроводы лазерной камеры, а также токовводы каждого контейнера.

Предпочтительно, что, по меньшей мере, часть каждого протяженного керамического контейнера размещена сбоку от области разряда, образуя расположенные вверх и/или вниз по потоку от области разряда направляющие газового потока/спойлеры, значительно изменяющие направление газового потока при прохождении области разряда.

Предпочтительно, что, по меньшей мере, в одном керамическом контейнере размещены вспомогательные конденсаторы, емкость которых многократно меньше емкости конденсаторов, вдоль длины контейнера установлены вспомогательные герметичные токовводы, через которые одна из обкладок вспомогательных конденсаторов подсоединена к блоку предыонизатора.

В лазере первый электрод и второй электрод могут быть выполнены сплошными, и, по меньшей мере, один блок предыонизации может быть установлен сбоку одного из двух указанных электродов.

В другом варианте реализации изобретения либо первый электрод, либо второй электрод выполнен частично прозрачным, и блок предыонизации установлен с обратной стороны частично прозрачного электрода.

Предпочтительно, что блок предыонизации содержит систему формирования протяженного однородного скользящего разряда по поверхности диэлектрика.

В другом варианте реализации изобретения блок предыонизации содержит систему формирования коронного разряда.

Контейнеры могут иметь форму прямоугольной трубы.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами, которые представлены в виде, достаточном для понимания принципов изобретения, и ни в коей мере не ограничивают объема настоящего изобретения.

Фиг.1 - поперечное сечение лазера с керамическими контейнерами, формирующими поток газа по обе стороны области разряда.

Фиг.2 - поперечное сечение широкоапертурного лазера с предыонизацией излучением скользящего разряда через частично прозрачный электрод.

Фиг.3 - поперечное сечение лазера с предыонизацией излучением коронного разряда.

На чертежах совпадающие элементы устройства обозначены одинаковыми номерами позиций.

Варианты осуществления изобретения.

В соответствии с изобретением газоразрядный, в частности эксимерный, лазер или лазер на молекулярном фторе, поперечное сечение которого схематично показано на фиг.1, включает в себя: заполненную газовой смесью лазерную камеру 1, состоящую главным образом из металла и имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый электрод 2 и второй электрод 3, определяющие область разряда 4 между ними. Первый электрод 1 расположен со стороны внутренней поверхности лазерного камеры 1. В лазерной камере также размещен, по меньшей мере, один протяженный блок предыонизации 5 для предыонизации газа в области разряда 4. В варианте реализации лазера, показанном на фиг.1, два идентичных блока предыонизации 5 расположены сбоку от первого электрода 2 и выполнены в виде системы формирования скользящего разряда по поверхности диэлектрической (сапфировой) пластины 6, покрывающей инициирующий электрод 7, с поджигающим электродом 8, расположенным на поверхности диэлектрической пластины 6. При этом электрод 7 блока предыонизации соединен с первым электродом 2 лазера. Для обновления газа в области разряда между очередными разрядными импульсами в керамической трубе 1 лазерной камеры также размещена система циркуляции газа, содержащая диаметральный вентилятор 9, охлаждаемые водой трубки 10 теплообменника, систему направляющих лопастей 11 и спойлеров 12, 13 для формирования высокоскоростного потока газа в области разряда. Также лазер содержит набор конденсаторов 14, подсоединенных к первому и второму электродам 2, 3, и импульсный источник питания 15, подключенный к конденсаторам и предназначенный для их импульсной зарядки до напряжения пробоя, обеспечивающего газовый разряд между первым и вторым электродами 2, 3 для возбуждения газовой смеси лазера и генерации луча лазера с помощью резонатора (не показан). Вблизи первого электрода 2 расположены два протяженных керамических контейнера 16, в которых для уменьшения индуктивности разрядного контура и обеспечения высокой эффективности лазера размещен набор конденсаторов 14. Конденсаторы подключены к первому и второму электродам 2, 3 через высоковольтные и заземленные токовводы 17, 18 каждого керамического контейнера и через заземленные газопроницаемые обратные токопроводы 19, расположенные по обе стороны электродов 2, 3.

Со стороны первого электрода в металлической стенке 20 лазерной камеры вдоль нее установлены герметичные высоковольтные токовводы 21, каждый из которых включает в себя керамический изолятор 22. Внутри лазерной камеры по обе стороны керамических контейнеров/контейнера размещены соединенные с металлической стенкой 20 лазерной камеры протяженные заземленные токопроводы 23. Импульсный источник питания 15 малоиндуктивно подключен к конденсаторам 14 через высоковольтные токовводы 21 и заземленные токопроводы 23 лазерной камеры, а также токовводы 17, 18 каждого контейнера 16.

На фиг.1 каждый керамический контейнер 16 имеет форму прямоугольной трубы. При этом части 24, 25 протяженных керамических контейнеров 16 размещены сбоку от области разряда 4, образуя расположенные вверх и вниз по потоку от области разряда направляющие газового потока/спойлеры, значительно изменяющие направление газового потока при прохождении области разряда 4.

Для автоматической предыонизации, упрощающей эксплуатацию лазера, по меньшей мере, в одном керамическом контейнере 16 размещены вспомогательные конденсаторы 26, емкость которых многократно меньше емкости конденсаторов 14. Вдоль длины каждого контейнера 16, содержащего вспомогательные конденсаторы 26, установлены вспомогательные герметичные токовводы 27. Одна из обкладок вспомогательных конденсаторов 26 подсоединена к блоку предыонизатора 5 через вспомогательные токовводы 27 керамических контейнеров.

Газоразрядный лазер работает следующим образом. Производится включение импульсного источника 15, расположенного снаружи металлической лазерной камеры 1. Осуществляется импульсная зарядка подключенных к первому и второму электродам 2, 3 конденсаторов 14, размещенных в керамических контейнерах 16 (фиг.1), а также вспомогательных конденсаторов 26, размещенных, по меньшей мере, в одном керамическом контейнере 16. Зарядка конденсаторов 14 осуществляется по малоиндуктивной электрической цепи, включающей в себя герметичные высоковольтные токовводы 21, изолированные от металлической стенки 20 керамическими изоляторами 22, герметичные токовводы 17, 18 керамических контейнеров 16 и протяженные соединенные с лазерной камерой 1 заземленные токопроводы 23, установленные внутри металлического лазерной камеры 1 по обе стороны керамических контейнеров 16. Одновременно осуществляется зарядка вспомогательных конденсаторов 26 по электрической цепи, включающей в себя разрядные промежутки между электродами 7, 8 блоков предыонизации 5 и вспомогательные токковводы 27 контейнеров 16. УФ-излучение вспомогательных разрядов по поверхности диэлектрика 6 осуществляет предыонизацию газа в области разряда 4. При этом оптимизированная величина емкости вспомогательных конденсаторов 26 во много раз меньше емкости конденсаторов 14, что определяет относительно малый энерговклад во вспомогательный разряд каждого блока предыонизации 5. При достижении напряжения пробоя на электродах 2, 3 между ними зажигается объемный газовый разряд. Энергия, запасенная в конденсаторах 14, вкладывается в разряд по малоиндуктивному разрядному контуру, включающему в себя распределенные по длине контейнеров 16 токовводы 17, 18 и газопроницаемые обратные токопроводы 19, расположенные по обе стороны электродов 2, 3. Разряд обеспечивает возбуждение газовой смеси в области разряда 4, что позволяет получить генерацию луча лазера. Когда охлаждаемый трубками теплообменника 10 высокоскоростной поток газа, обеспечиваемый диаметральным вентилятором 9 и направляющими газового потока, к которым относятся система лопастей 11, спойлеры 12, 13 и расположенные заподлицо с первым электродом части поверхности 24, 25 керамических контейнеров 16, сменит газ в области разряда 4, цикл работы лазера повторяется.

Малоиндуктивное подключение импульсного источника питания 15 к конденсаторам через высоковольтные токовводы 21 и заземленные токопроводы 23 лазерной камеры, а также токовводы 17, 18 каждого контейнера 16 уменьшает время импульсной зарядки конденсаторов 14. Для обеспечения малой индуктивности контура зарядки конденсаторов 14 количество изолированных токовводов 21 в лазерной камере должно быть около 6 штук в расчете на 1 м длины электродов. По сравнению с прототипом увеличивается скорость нарастания электрического поля и величина напряженности электрического поля в области разряда 4 на стадии пробоя. Это улучшает однородность объемного разряда лазера и повышает устойчивость однородной формы разряда к акустическим возмущениям, возникающим в лазерной камере при высокой частоте повторения разрядных импульсов. В результате достигается увеличение кпд лазера и снижается минимальный, достаточный для поддержания максимального кпд лазера, коэффициент К смены газа в разрядном объеме при высокой частоте повторения импульсов. Вследствие этого возрастает средняя мощность излучения при высоком кпд лазера и снижаются его эксплуатационные расходы.

Размещение, по меньшей мере, в одном керамическом контейнере 16 вспомогательных конденсаторов 26, подключенных к блоку предыонизатора 5, позволяет осуществлять высокоэффективную автоматическую УФ-предыонизацию, При этом упрощается схема импульсного источника питания 15 и устраняется необходимость специальных изолированных токовводов в лазерной камере для питания блока предыонизатора. Все это упрощает конструкцию и эксплуатацию лазера.

Выполнение токовводов 21 лазерной камеры и токовводов 17, 18, 27 керамических контейнеров 16 герметичными необходимо для отделения газовой среды лазера от наружной атмосферы.

Использование в высоковольтных токовводах 21 изоляторов 22, выполненных из керамики, обеспечивает большое время газовой смеси лазера.

Форма контейнеров 16 в виде прямоугольных труб позволяет обеспечить малую индуктивность разрядного контура и повысить кпд лазера.

Применение для предыонизации УФ-излучения скользящего разряда в виде протяженного плазменного листа на поверхности диэлектрика (сапфира) 6 позволяет реализовать в области разряда 4 однородный и оптимально высокий уровень предыонизации за счет возможности регулировки энерговклада в скользящий разряд. Это обеспечивает высокие эффективность лазера, качество лазерного луча и стабильность работы лазера в долговременном режиме, что является несомненным достоинством предыонизации данного типа.

Увеличение апертуры разряда и повышение энергии генерации при высоком кпд лазера и снижении расхода газа достигается при использовании частично прозрачного электрода. В варианте изобретения, иллюстрируемом фиг.2, автоматическая предыонизация осуществляется высокоэффективным блоком предыонизатора 5, выполненным в виде компактной симметричной системы формирования скользящего разряда, через щелевые окна 33 тонкостенной рабочей части электрода. В остальном работа лазера не отличается от описанной ранее. Выполнение лазера в таком варианте, фиг.2, позволяет увеличить разрядный объем, повысить его энергию генерации и мощность лазера.

На фиг.3 блок предыонизатора 5 включает в себя расположенные по бокам первого электрода 2 две идентичные системы формирования протяженного коронного разряда, каждая из которых выполнена в виде диэлектрической трубки 29 из керамики Al2O3 или сапфира, внутренняя поверхность которой совмещена с поверхностью размещенного в диэлектрической трубке внутреннего электрода 30, который с торца трубки электрически связан с противоположным вторым электродом 3 лазера (соединение для упрощения не показано). В варианте лазера, показанном на фиг.3, при подаче напряжения на первый электрод 2 автоматически осуществляется коронный разряд между электродом 2 и внутренним электродом 30 каждого блока предыонизатора 5 через диэлектрический барьер трубки 29. УФ-излучение коронных разрядов по бокам электрода 2 лазера осуществляет предыонизацию области разряда 4. Использование для предыонизации двух идентичных компактных систем формирования протяженного коронного разряда (фиг.3) позволяет упростить разрядную систему лазера и уменьшить индуктивность разрядного контура.

В соответствии с изобретением (фиг.1-3) два протяженных керамических контейнера 16 расположены по обе стороны от области разряда 4. В такой разрядной конфигурации, аналогичной реализуемой как в лазере, известном из US Patent 6757315, так и в лазерной системе VYPER, направление газового потока достаточно резко меняет направление, проходя через область разряда 4. Такая геометрия газового потока может быть достаточно эффективна, поскольку она легко устраняет нежелательный эффект отрыва газового потока от второго электрода после прохождения потоком области разряда. Настоящее изобретение позволяет в более широких пределах оптимизировать геометрию газового потока по сравнению с указанным аналогом. Кроме этого, за счет размещения керамических контейнеров 16 по бокам области разряда 4 расположенные в них конденсаторы 14 могут быть максимально приближены к области разряда 4. При этом в предложенном изобретении стенка контейнера может быть тоньше, чем стенка разрядной камеры лазеров, известных из US Patent 6757315 и применяемых в мощной лазерной системе VYPER. Соответственно, индуктивность разрядного контура может быть уменьшена, что обеспечивает увеличение кпд лазера и возможность высокоэффективного повышения энергии генерации.

Предложенная конструкции лазеров отличается достаточной простотой и технологичностью, а также малой стоимостью, обеспечивает большое время жизни газовой смеси, высокоскоростной поток газа между электродами, малую индуктивность разрядного контура, возможность увеличении апертуры лазера и его мощности при высокой эффективности.

Выполнение газоразрядного, в частности эксимерного лазера в предложенном виде позволяет значительно увеличить энергию генерации, среднюю мощность излучения при высоком кпд лазера простой и надежной конструкции и, в целом, уменьшить эксплуатационные расходы при получении лазерного излучения.

Список обозначений

1 - лазерная камера

2 - первый электрод

3 - второй электрод

4 - область разряда

5 - блок предыонизации

6 - диэлектрическая пластина системы формирования скользящего разряда

7 - инициирующий электрод системы формирования скользящего разряда

8 - поджигающий электрод системы формирования скользящего разряда

9 - диаметральный вентилятор

10 - трубки теплообменника

11 - направляющие лопасти газового потока

12 - направляющие лопасти газового потока

13 - направляющие лопасти газового потока

14 - конденсаторы, расположенные в керамическом контейнере/контейнерах

15 - импульсный источник питания

16 - керамические контейнеры/ контейнер

17 - высоковольтные герметичные токовводы керамического контейнера

18 - заземленные герметичные токовводы керамического контейнера

19 - протяженные заземленные газопроницаемые обратные токопроводы

20 - металлическая стенка лазерной камеры

21 - герметичные высоковольтные токовводы лазерной камеры

22 - керамические изоляторы

23 - протяженные заземленные токопроводы, соединенные с лазерной камерой

24, 25 - части поверхности керамического контейнера, образующие направляющие газового потока вверх и вниз по потоку от первого электрода

26 - вспомогательные конденсаторы

27 - вспомогательные токовводы контейнера/дополнительного контейнера

28 - щелевые окна на рабочей поверхности частично прозрачного электрода

29 - диэлектрическая трубка системы формирования коронного разряда

30 - внутренний электрод системы формирования коронного разряда

1. Газоразрядный, в частности, эксимерный лазер или лазер на молекулярном фторе, включающий в себя: заполненную газовой смесью лазерную камеру, состоящую, главным образом, из металла и имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый и второй электроды, определяющие область разряда между ними, с первым электродом, расположенным со стороны внутренней поверхности лазерного камеры, по меньшей мере, один протяженный блок предыонизации; систему циркуляции газа; расположенные вблизи первого электрода два протяженных керамических контейнера, в которых размещен набор конденсаторов, подключенных к первому и второму электродам через высоковольтные и заземленные токовводы каждого керамического контейнера и заземленные обратные токопроводы, расположенные по обе стороны электродов,
при этом со стороны первого электрода в металлической стенке лазерной камеры вдоль нее установлены герметичные высоковольтные токовводы, каждый из которых включает в себя керамический изолятор, внутри лазерной камеры по обе стороны керамических контейнеров размещены соединенные с металлической стенкой лазерной камеры протяженные заземленные токопроводы, и импульсный источник питания малоиндуктивно подключен к конденсаторам через указанные высоковольтные токовводы и заземленные токопроводы лазерной камеры, а также токовводы каждого контейнера,
кроме того, часть каждого протяженного керамического контейнера размещена сбоку от области разряда, образуя расположенные вверх и/или вниз по потоку от области разряда направляющие газового потока или спойлеры, значительно изменяющие направление газового потока при прохождении области разряда.

2. Лазер по п.1, в котором контейнеры имеют форму прямоугольной трубы.

3. Лазер по п.1, в котором, по меньшей мере, в одном керамическом контейнере размещены вспомогательные конденсаторы, емкость которых многократно меньше емкости конденсаторов, вдоль длины контейнера установлены вспомогательные герметичные токовводы, через которые одна из обкладок вспомогательных конденсаторов подсоединена к блоку предыонизатора.

4. Лазер по п.1, в котором первый электрод и второй электрод выполнены сплошными, и, по меньшей мере, один блок предыонизации установлен сбоку одного из двух указанных электродов.

5. Лазер по п.1, в котором либо первый электрод, либо второй электрод выполнен частично прозрачным, и блок предыонизации установлен с обратной стороны частично прозрачного электрода.

6. Лазер по п.1, в котором блок предыонизации содержит систему формирования протяженного однородного скользящего разряда по поверхности диэлектрика.

7. Лазер по п.1, в котором блок предыонизации содержит систему формирования коронного разряда.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для возбуждения активных сред газовых лазеров. Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах содержит источник высокого напряжения, соединенный с протяженными коронирующим и токосъемным электродами ножевой формы, установленными вдоль диэлектрического цилиндра, выполненного с возможностью вращения.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для возбуждения активных сред газовых лазеров. Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах содержит источник высокого напряжения, соединенный с протяженными коронирующим и токосъемным электродами ножевой формы, установленными вдоль диэлектрического цилиндра, выполненного с возможностью вращения.

Изобретение относится к квантовой электронике. Устройство для формирования объемного самостоятельного разряда (ОСР) содержит разрядную камеру, в которой установлены подключенные к источнику накачки три электродные пары, каждая из которых состоит из пластинчатых профилированных электродов.

Изобретение относится к лазерной технике. Газоразрядный лазер включает в себя: лазерную камеру (1), состоящую из керамического материала и заполненную газовой смесью, протяженные электроды (2, 3), определяющие область разряда (4), блок предыонизации (5); систему циркуляции газа (9, 10, 11, 12, 13); набор конденсаторов (14), расположенных вне лазерной камеры (1) и соединенных с первым и вторым электродами (2, 3) через электрические вводы (17, 18) лазерной камеры (1) и газопроницаемые обратные токопроводы (19), расположенные в лазерной камере по обе стороны электродов; источник питания, подключенный к конденсаторам, и резонатор.

Изобретение относится к лазерной технике. Газоразрядный лазер включает в себя: заполненную газовой смесью лазерную камеру, состоящую из керамического материала и имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый и второй электроды, определяющие область разряда между ними, протяженный блок предыонизации и систему циркуляции газа.

Изобретение относится к лазерной технике. Газоразрядный лазер включает в себя: лазерную камеру, имеющую отстоящие друг от друга протяженные электроды, протяженный блок предыонизации; систему циркуляции газа; набор конденсаторов, размещенных в керамических контейнерах, установленных вблизи первого электрода, указанные конденсаторы подключены к электродам через токовводы керамических контейнеров и через токопроводы, расположенные по обе стороны электродов.

Изобретение относится к лазерной технике. В газоразрядном лазере конденсаторы (11), малоиндуктивно подключенные к электродам (2, 3) лазера, размещены вблизи первого электрода (2) в керамических контейнерах (10) и малоиндуктивно соединены с импульсным источником питания (15) через токовводы (12, 13) каждого контейнера, высоковольтные токовводы (21) металлической лазерной камеры (1) и протяженные заземленные токопроводы (23), расположенные по обе стороны керамических контейнеров (10).

Изобретение относится к лазерной технике. Газоразрядный лазер включает в себя: заполненную газовой смесью лазерную камеру, имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый и второй электроды, блок предыонизации, систему циркуляции газа, набор конденсаторов, расположенных вне лазерной камеры и соединенных с электродами через электрические вводы лазерной камеры и газопроницаемые обратные токопроводы, расположенные в лазерной камере по обе стороны электродов, источник питания, подключенный к конденсаторам и предназначенный для их импульсной зарядки до напряжения пробоя, и резонатор для генерации луча лазера.

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер, преимущественно эксимерный, включает в себя лазерную камеру, состоящую из керамического материала и имеющую протяженные первый и второй электроды, первый из которых расположен вблизи внутренней поверхности лазерной камеры, блок предыонизации; систему циркуляции газа; набор конденсаторов, расположенных вне лазерной камеры, и источник питания, подключенный к конденсаторам.

Изобретение относится к лазерной технике. В газоразрядном лазере конденсаторы, малоиндуктивно подключенные к электродам лазера, размещены вблизи первого электрода в керамических контейнерах и малоиндуктивно соединены с импульсным источником питания через токовводы каждого контейнера, высоковольтные токовводы металлической лазерной камеры и протяженные заземленные токопроводы, расположенные по обе стороны контейнеров.

Изобретение относится к лазерной технике. Эксимерная лазерная система содержит шасси, на котором размещены: импульсный источник питания, выводы которого малоиндуктивно подсоединены к конденсаторам каждого лазерного модуля; дополнительный источник питания с полярностью, противоположной полярности источника питания, подключенный к дополнительным конденсаторам через торцы каждого керамического контейнера; первый лазерный модуль и второй лазерный модуль, идентичный первому. Каждый модуль включает в себя протяженный керамический корпус, в котором расположены система формирования газового потока, предыонизатор, первый и второй электроды, расположенные снаружи корпуса конденсаторы, подсоединенные к первому электроду через высоковольтные токовводы корпуса. Также в корпусе установлены либо один, либо два протяженных керамических контейнера, расположенные так, что стенки каждого керамического контейнера, обращенные к разрядной области, образуют часть системы формирования газового потока в приэлектродной области. В каждом контейнере размещены дополнительные конденсаторы, подключенные ко второму электроду через заземленные токовводы корпуса, протяженные заземленные газопроницаемые токопроводы, расположенные по обе стороны электродов, токовводы каждого керамического контейнера, и дополнительные конденсаторы. Технический результат заключается в обеспечении возможности увеличения мощности лазера и уменьшении затрат на получение энергии генерации. 2 н. и 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области технологии изготовления оптических элементов и касается способа изготовления матриц сложной формы для заготовок элементов светоотражающих систем. Способ включает предварительную химико-механическую обработку поверхности, нанесение промежуточную цинкового слоя методом химического осаждения из многосоставного цинксодержащего раствора с последующим удалением этого слоя, повторное нанесение слоя цинка аналогичным методом и нанесение путем химического восстановления целевого никель-фосфорного слоя из раствора смеси многосоставных соединений никеля и фосфора. В состав раствора дополнительно вводят технологическую добавку аминоуксусной кислоты в количестве 10-15 г/л. Процесс получения целевого покрытия ведут за один прием при температуре 80-90°C. После нанесения никель-фосфорного слоя производят термообработку при температуре не более 400°C. Технический результат заключается в обеспечении высокой адгезии и прочности покрытия. 1 ил.

Изобретение относится к оптике. Способ оптического усиления лазерного излучения включает разделение исходного излучения по нескольким каналам, усиление излучения в каналах и формирование однонаправленного излучения на выходе из каналов. В качестве каналов используют нелинейно-оптические волноводы с туннельной оптической связью между ними. При этом подбирают интенсивности оптических волн на входе волноводов, и/или коэффициенты туннельной связи между волноводами, и/или длины туннельной связи волноводов, и/или частоты волн таким образом, что волны на выходе волноводов оказываются в одинаковой фазе. Технический результат заключается в повышении скорости формирования усиленного излучения. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике. Лазерная система содержит шасси, на котором размещены первый и второй идентичные лазерные модули. Каждый из модулей включает в себя металлический корпус, в котором размещены протяженные: система формирования газового потока, предыонизатор, первый электрод, расположенный со стороны стенки корпуса, второй электрод. Вблизи первого электрода установлены керамические контейнеры, в каждом из которых размещены конденсаторы, подсоединенные ко второму электроду через расположенные по обе стороны электродов протяженные заземленные газопроницаемые токопроводы. Импульсный источник питания имеет выводы, которые малоиндуктивно подсоединены к конденсаторам в каждом лазерном модуле через изолированные токовводы металлического корпуса и токовводы каждого керамического контейнера. Технический результат заключается в увеличении энергии генерации и средней мощности излучения. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области плазмохимии, в частности к способу и реактору для плазмохимического синтеза, и может быть использовано при создании плазмохимических реакторов на основе лазеров. Способ включает формирование в реакторе, содержащем лазер, оптически связанный с фокусирующим объективом, и систему подачи реагентов посредством источника плазмы, плазменного образования, воздействие на него лазерным излучением, подачу в упомянутое плазменное образование реагентов и вывод полученных продуктов реакции. Используют набор лазеров с различными длинами волн с резонаторами или с резонаторами и с дополнительными резонаторами, причем плазменное образование располагают в упомянутых резонаторах лазеров. Технический результат заключается в снижении энергозатрат при высоком качестве продукции. 2 н.п. ф -лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к медицинской лазерной технике , а именно к лазерной хирургии биотканей. Используют две длины волн в инфракрасном диапазоне, подводимые к месту рассечения по одному и тому же оптоволокну. Первое излучение генерируется волоконным лазером, содержащим Er-активированное волокно. Длина волны излучения 1,5÷1,75 мкм, мощность до 30 Вт. Излучение обеспечивают гемостаз облучаемой области биоткани. Другим излучением осуществляют рассечение участка биоткани внутри области, подвергнутой гемостазу. Длина волны излучения 1,87÷2,05 мкм, мощность до 100 Вт, генерируется импульсным волоконным лазером, содержащим Tm-активированное волокно. Устройство для рассечения биоткани состоит из двух лазерных источников, генерирующих инфракрасное излучение, подводимое через оптический объединитель к месту рассечения по одному оптоволокну. Оптоволокно соединено через оптический разъем с рабочим инструментом. Режимы работы лазерных источников регулируются независимо друг от друга с помощью контроллера, соединенного с панелью индикации и управления. Группа изобретений обеспечивает надежный гемостаз биотканей, включая кровенаполненные органы, при минимальном травматическом воздействии лазерного излучения на прилегающие ткани за счет оптимального сочетания излучения в двух диапазонах и последовательности их воздействия. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к лазерной технике. Устройство для формирования объемного самостоятельного разряда содержит герметичный корпус, в котором вдоль оси установлены два протяженных профилированных электрода, гальванически связанных с импульсным источником питания. Один из электродов закреплен на диэлектрическом основании с развитой поверхностью, а второй - на обратных токопроводах так, что между электродами образован разрядный промежуток. Оба электрода являются сменными и имеют по периметру профильную поверхность, выполненную на основе профиля Степперча, при этом электрод, закрепленный на обратных токопроводах, имеет возможность перемещения относительно другого электрода для регулировки разрядного промежутка. Обратные токопроводы выполнены в виде изогнутых стержней и расположены таким образом, что расстояние от электрода, закрепленного на диэлектрическом основании, до обратных токопроводов по поверхности диэлектрического основания удовлетворяет соотношению Lпов≥2,5D, где D - высота разрядного промежутка. Технический результат заключается в обеспечении возможности формирования однородного и устойчивого объемного самостоятельного разряда за время длительности импульса накачки (~350 нс). 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

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.
Изобретение относится к лазерной технике и технике формирования пучков заряженных частиц и генерации потоков электромагнитного излучения. Изобретение может использоваться, в частности, для разработки и получения источников импульсного (когерентного) электромагнитного ионизирующего излучения в гамма- и рентгеновском диапазонах спектра. Исходный оптический импульс мощного фемтосекундного источника лазерного излучения фокусируется в вакуумном объеме с помощью системы фокусировки на газообразной мишени-конвертере, выполненной, например, в виде газовой струи. Варьированием параметров мощного фемтосекундного источника лазерного излучения и системы фокусировки достигается требуемая интенсивность лазерного импульса для эффективной генерации потока электронов. Поток электронов от мишени-конвертора проходит через селектор-концентратор, в котором выделяют поток электронов с энергиями, достаточными для возбуждения ядерных состояний, и фокусируют на мишени, содержащей ядра возбуждаемого изотопа. Далее излучение, образующееся при распаде возбужденных ядерных состояний, поступает на устройство регистрации. 2 н. и 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области генерирования СВЧ колебаний и может использоваться в системе электропитания, связи, телеметрии. Достигаемый технический результат - повышение качества информации, передаваемой по СВЧ трафику, за счет повышения отношения сигнал/шум, увеличение КПД. Генератор СВЧ квантов на основе электронного пучка, создаваемого электронной пушкой, и электромагнитного датчика содержит электродуговой плазматрон (1); две электронные пушки (2), которые формируют и модулируют рабочей частотой ωp электронные пучки (3); две рабочие полости (5), электроды (4) корректирующего напряжения; барьеры электронов (6), каналы СВЧ квантов (7), в которых размещены электромагнитные датчики (8) СВЧ квантов, с помощью которых получают аналоговую информацию о генерируемых СВЧ квантах, приемо-передающую аппаратуру(9) СВЧ трафика, систему автоматического регулирования параметров генерируемых СВЧ квантов, включающую: аналого-цифровой преобразователь (10), компаратор (11), программатор кодов (12) СВЧ квантов, цифро-аналоговый преобразователь (13); два резонансных контура (14), силовой трансформатор-преобразователь (16), средняя точка (15) первичной цепи которого соединена с катодом электродугового плазматрона (1). 1 ил.
Наверх