Газодинамический разрядный источникизлучения

 

О П И С А Н И Е (и) 430772

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.02.71 (21) 1629580/24-7 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.76. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 12.04.76 (51) М, Кл. H 01J 61/90

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621,327:771.

448 6(088 8) (72) Автор изобретения

В. В. Сысун (71) Заявитель (54) ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЯ РАЗРЯДНЫД ИСТОЧНИК

ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к газор азрядным источникам света, в частности к газодинамическим импульсным устройствам, генерирующим излучение оптического диапазона длин волн при взаимодействии встречно направленных сверхзвуковых потоков газоразрядной плазмы и ударных волн, предназначено для получения многократно повторяющихся мощных световых вспышек относительно короткой длительности и может быть использовано для оптической накачки химических лазеров с газообразной активной средой, жидкостных лазеров на основе органических красителей, а также в физико-химических исследованиях по импульсному фотолизу газов и растворов.

Известны газодинамические разрядные источники света, основанные на явлении взаимодействия встречных ударных волн и потоков плазмы, генерируемых одновременно в аксиально размещенных двух конических метателях, сопряженных с оптически прозрачной трубой.

Обладая определенными преимуществами в отношении уменьшения собственной индуктивности, более высоким к. п.д. преобразования -uaaoaHMoA электрической энергии в свет по сравнению с другими известными газодинамическими источниками и цилиндрическими метателями, эти источники одного недостаточно эффективны для генерирования излучения повышенной мощности, так как сопряжение конусной разрядной камеры с оптически прозрачной трубой через промежуточный кольцевой электродный узел не обеспечивает достаточной механической прочности, не является надежным, а средства герметизации указанного узла находятся в непосредственной близости к рабочей части

10 кольцевого электрода и в жестком электрическом режиме эксплуатации истчники подвержены интенсивному нагреву.

С целью увеличения предельно допустимой энергии разряда с повышенной плотностью

15 ионизованных частиц рабочего газа обе цилиндрические разрядные камеры, наполненные рабочим газом, размещены своими открытыми частями внутри соединяющей их между собой оптически прозрачной трубы и установки между стенками этой трубы и каждой разрядной камеры металлического стакана, электрически соединенного со стороны открытой части разрядной камеры с кольцевым электродным узлом и с противоположной стороны — с токоподводом. Каждый из указанных металлических стаканов снабжен кольцевым выступом, упирающимся в торец открытой части соответствующей разрядной камеры и служащим кольцевым электродным

30 узлом, и таким же кольцевым выступом у

430772 противоположного конца, упирающимся в торец оптически прозрачной трубы.

На фиг. 1 показан предлагаемый газодинамический разрядный источник излучения, вид спереди с частичным продольным разрезом; на фиг. 2 — блок-схема включения источника света в качестве общего элемента двух разрядных контуров.

Газодинамический разрядный источник излучения содержит две аналогичные по конструкции разрядные камеры 1 и 2, соединенные между собой оптически прозрачной трубой 3, изготовленной из плавленного кварцевого стекла или другого подходящего оптически прозрачного материала, например из прозрачной поликристаллической окиси алюминия.

Указанная труба на противоположных концах через конусные участки с углом раствора — 40 переходит в цилиндрические части большого диаметра, в которых размещаются камеры 1 и 2.

Каждая из двух разрядных камер 1 и 2 выполнена в виде полого цилиндра 4 из термостойкого диэлектрического материала, выбранного преимущественного из группы окислов бериллия, алюминия, циркония и т. п., со светоотражающими внутренними стенками и закрыта с одного конца собранным в нем электродным узлом. Электродный узел состоит из стержневого электрода 5 с плоско полированной либо с вогнутой сферической рабочей поверхностью, выполненного из тугоплавкого материала, например из молибдена или вольфрама, держатель б и средств 7 герметизации его в цилиндрической камере.

Цилиндр 4 каждой разрядной камеры заключен в металлический стакан 8, выполненный в виде цельного или состоящего из трех частей цилиндрического элемента. Этот стакан 8 снабжен кольцевым выступом, упирающимся в торец открытой части разрядной камеры и служащим кольцевым электродным узлом 9, и таким же кольцевым выступом 10 у противоположного конца стакана, упирающимся в торец расширяющейся части оптически прозрачной трубы 3. Выступ 10 предназначен для монтажа средств герметизации, включающих металлический цилиндр li u подходящий припой 12 либо кремний-органическую смолу с наполнителем из нитрида бора, и для присоединения элементов токоподвода.

Токоведущий металлический стакан 8, изготовленный из ковара, молибдена или другого подходящего материала, механически упрочняет стенки соответствующей разрядной камеры. Высота стакана 8 выбирается такой, чтобы она превышала длину разрядного промежутка, образованного кольцевым электродчым узлом 9 и стержневым электродом 5.

Средства герметизации токоведущего металлического стакана между стенками разрядной камеры и оп-.ически прозрачной трубы монтируются на уровне, не превышающем

65 уроьня рабочей поверхности электрода 5, что уменьшает воздействие интенсивного нагрева, исходящего из разрядной камеры, на зону герметизации источника при эксплуатации его в режиме увеличенных энергий разряда. В одном из возможных вариантов конструкции газодинамического разрядного источника света каждая из двух цилиндрических разрядных камер выполняется из оптически прозрачного материала, например из плавленного кварцевого стекла. Часть ее, прилегающая к стенкам металлического стакана, покрывается светоотражающим слоем, например алюминия, серебра, отражающим излучение внутрь камеры. Указанный зеркально отражающий слой может быть нанесен также на внутренние стенки металлического стакана, охватывающего прозрачные стенки разрядной камеры.

Наполненный инертным газом, например ксеноном, до давления, выбранного в пределах от 10 до 200 мм рт, ст., газодинамический разрядный источник (см. фиг. 2) включается в два независимых малоиндуктивных контура 13 и 14 через управляемые разрядники 15 и lб соответственно, срабатывающие от двухканального блока последовательного поджига 17, инициирующего разряд одновременно в обеих разрядных камерах. Блок задания режима 18 обеспечивает возможность управления блоком поджига и началом разряда в камерах при выборе режима эксплуатации.

Оба кольцевых электродных узла источника подключены к накопителям электрической энергии малоиндуктивных контуров 13 и 14 в качестве анода. При этом направления разрядных токов в камерах 1 и 2 противоположны направлениям токов в соответствующих металлических стаканах, охватывающих указанные камеры.

Принцип работы предлагаемого источника света заключается в следующем.

После пробоя разрядного промежутка в каждой разрядной камере в процессе короткого импульсного разряда образуется газоразрядная плазма, которая расширяется вдоль оси, устройства и одновременно радиально сжимается за счет пинч-эффекта и электром агнитного взаимодействия обратно направленных токов плазмы и токоведущего стакана. Нагретая до высокой температуры сжатая плазма одновременно выплескивается со сверхзвуковой скоростью из межэлектродных областей обеих разрядных камер в оптически прозрачную трубу, порождая сильные ударные волны. Последние, распространяясь по частично ионизованному за счет фотоионизации газу, впереди движущихся навстречу сверхзвуковых плазменных потоков дополнительно ионизуют его, способствуя более эффективному заполнению плазмой оптически прозрачной трубы. При взаимодействии встречных ударных волн в центральной части трубы наблюдается интенсивное свечение.

Подобное излучение наблюдается также при взаимодействии отраженных одна от другой

430772

Формула изобретения

У ф

Раг. Z

1g

11

Составитель Л. Сольц

Р еда к тор В. Л ев я то в

Те хр ед Е. П оду руш и н а

Корректор Е. Рожкова

Заказ 75972 Изд. № 1127 Тираж 963 Подписное

llHHHIIH Государственного комитета Совета Министров ССС. ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Риг.1

Типография, пр. Сапунова, 2 ударных волн с потоками плазмы. Температура плазмы в трубе существенно повышается при распространении по ней ударных волн.

1. Газодинамический р азрядный источник излучения, содержащий две цилиндрические, выполненные из диэлектрического материала разрядные камеры, расположенные соосно и наполненные рабочим газом, оптически прозрачную трубу, соединяющую указанные камеры, и токоведущие проводники, охватывающие эти камеры и размещенные вдоль разрядных промежутков, образованных между кольцевыми и стержневыми электродными узлами, в которых одновременно генерируются и ускоргнотся в указанную трубу встречныепотоки газоразрядной плазмы и ударные волны, отлпч ающий с я тем, что, с целью увеличения предельно допустимой энергии разряда с повышенной плотностью ионизованных частиц рабочего газа, обе разрядные камеры разме5 щены своими открытыми частями внутри общей оптически прозрачной трубы на ее противоположных концах, и между стенками этой трубы и каждой разрядной камеры помещен металлический стакан, электрически соеди10 ненный со стороны открытой части камеры с кольцевым электродным узлом и с противоположной стороны — с токоподводом.

2. Источник излучения по п. 1, отличаю шийся тем, что металлический стакан

15 снабжен кольцевым выступом, упирающимся в торец открытой части разрядной камеры и служащим кольцевым электродным узлом, и таким же выступом у противоположного конца, служащим элементом токоподвода.