Лазер на парах твердых веществ

 

ЛАЗЕР НА ПАРАХ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ, соцержаций газовую кювету с 8пектроцамИ| основной высоковольтный ге:нератор , поасоедвневный к эпектроцам гаво вой кюветы, ускоритель электронов резонатор, отличаюшнйса тем, что с целью повышения анергии излучения в КПД лазера, рабочее вещество в вице мелкодисперсных частид расположено на одном из алектроцов газовой кюветы, в устройство введен дсяюлннтепышй высоко вольтныи генератор, высоковольтшлй вывод которого связан 4epeia лиянн аздержки с ускорителем электронов в основным генератором, а также через ВйоуктввнОоность с электродом газовой кюветы, на котором расположено рабочее вешество а заземленный вывод првсоеавнен к арУгому электроду газовой кюветы, кото| 1й служит одновременно электродом ускори-. теля электронов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

O% <111 зов

Ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю Ь

Э °

»

ЪЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 2787065/18-25 (22) 29.06.79 !

: (46) 07.07.83. Бюл. М. 25 (72) Г. А. Месяц, В, М. Орловский, В. В. Осипов н В. С. Соловьев (71) Институт снльноточной электроники

Сибирского отцеления А Н, СССР (53) 621.375.8(088.8) (56) 1. Федоров А. И. и цр. Установка цля исслецования генерации на парах металлов с импульсным созданием паров.

Квантовая электроника, 1977, т. 4, М .9, с. 2036 2038.

2. Патент США И 3.956711, . кл. 331-94, S, опублнк. 1976 (прототнп). (54)(57) ЛАЗЕР НА ПАРАХ TBEPQblX

ВЕЩЕСТВ," содержаций газовую кювету c . электродами, основнойвысоковольтныйге:нератор, подсоединенный к электроцам гаво вой кюветы, ускоритель электронов резоивтор, отличающийся тем, что, с целью повышения энергии излучения и

КПД лазера, рабочее вещество в вице мелкодисперсных частиц расположено иа одном из электроцов газовой кюветы, в устройство ввецен дополнительный высоко. вольтный генератор, высоковольтный вы вод которого связан через линии вацерж» ки с ускорителем электронов и основФ м . генератором, а также через ивцуктивнос ность с электроцом газовой кюветы, на котором расположено рабочее вацество, а заземленный вывоц присоединен к другому электроцу газовой кюветы, который Е служит оцновременыо электродом ускори-, теля электронов.

Ф 8823

Изобретение относится к области кванто; вой электроники а может быть использовано йри соецании мсацных лазеров на парах вепеств и в тех областях, гце требуется соэдани.е паров высокого давления иэ 5 тугоплавких . тверцьа веществ.

Ивеэстиы лазеры иа парах металлов с полеречной системой электродов, в которых совцание паров проиэвоцится посрецством взрыва металлических провоц« ников jl) .

Наиболее близким по конструктивным признакам к прецложенному является лазер на парах тверцых веществ, соцер» жашйй газовую кювету с электродами, основ- 35 ной высоковольтный генератор, подсоединен-. ный к электродам газовой кюветы ускоритеиа аиеитроноа и рееонатор (2 . В известном устройстве используется конденсаторная батарея или высоковольт-20 ный генератор Маркса, плоская пластина перецакмдей линии, формирующей импульс, -напряжения, циоцная секция, в которой катод прецставляет собой набор ниэкоиндуктивных бритвенных лезвий, тонкий ти- 5 тановый анод, через который вывоцится

1 . ускоренный пучок электронов. Ускоренные электроны (цо 200-400 кэв) возГбуждают в кювете газ или лары металлов, которые созцаются при испарении З0 мишени с помощью излучения лазера, вво» цимого через сйепиальное окно.

Нецостатком устройства является малый рабочий объем, а следовательно, низкая энергия излучения. По мере распрост- 35 . ранения от мишени пары рабочего вещества охлаждаются и конденсируют, по.этому максимальный рациус сферы рабочего объема не может быть больше расстояния

1, на котором происходит конценсирова 40 ние паров

М Vntk) шество в рабочем лазерном объеме, соединен с сеткой 10 и через инцуктивность

17 с основанием 12. Основной генератор

18, осуществляющий накачку рабочего объема, соединен с основанием 12 и сеткой 10. Основной и цополнительный гце Чл - скорость разлета паров;

1 время конценсапии паров,"

- . взаимосвязанные параметры и и опрецеляются режимом ввода энергии в мишень.

Недостатком известного устройства является также наличие цополнительного лазера и специального устройства (окна) цпя ввоца лазерного излучения.

Белью изобретения является увеличение

КПД и энергии, излучения, а также позы-55 шение универсальности лазера.

Эта цель цостигается тем, что в лазере на парах твердых веществ, соцержашем газовую кювету с электроцами, основ» ной высоковольтный генератор, поцсоединенный к электродам газовой кюветы, ускоритель электронов и резонатор, рабочее вещество в виде мелкодисперсных частил расположено на оцном иэ электродов газовой кюветы, в устройство ввецен цополнительный высоковольтный генератор, высоковольтный вывод которого связан через линии задержки с ускорителем электронов и основным генератором, а также через ннцуктивность с электроцом газовой кюветы, на котором расположено рабочее вещество, а заземленный вывоц присоецинен к цругому электроцу газовой кюветы, который служит одновременно электроцом ускорителя электронов.

Прецложенное устройство изображено на чертеже.

Устройство соцержит проходной изолятор ускорителя, корпус 1 которого выполнен в виде пилинцра и находится поц.высоким давлением К, Внутри корпуса 1 расположен секциойированнъ|й изолятор, состоящий из чередующихся металлических дисков 2, соециненных между собой через сопротивление большого номинала, и диэлектрических вакуумноплотных пластин 3, Верхняя из пластин 2 совместно с вводом 4 образует обостряющий разряцник. На этой же пластине укреплен цержатель 5 экрана катоца 6, внутри

t которого равномерно расположены острия 7.. Давление в вакуумном диоде 8 составляет 10 мм рт. ст. Анодом 9 вакуумного циода служит сетка, потенциал которой равен потенциалу земли". Высоковольтный выход въ|соковольтного гене ратора ускорителя (генератор Маркса поцсоединен к ввоцу 4 прохоцного иэо лятора, а заземленный - к корпусу вакуумного циоца). Сетка 9 одновременно является электродом рабочего объема. Другим электроцом рабочего объема является сетка 10, расположенная в полости изолятора 11 и соединенная посредством пружин с основанием 12. Межцу основанием 12 и сеткой 10 помещено поршнеобразное рабочее вещество 13.

Зеркала резонатора 14 закреплены на корпусе газовой кюветы 15. Дополнительный генератор 16, рассеивающий рабочее веСоставитель А. Парез

Техрец A. Ач Корректор Л. Бокшан

Рецактор Л. Утехина

Заказ 6374/1 Тираж 590 Поцпи с ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по цепам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц, 4/5

Филиап ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, - 4

3 8823 генераторы, а также генератор 19 ускорителя связаны межцу собой посрецством пиний зацержек 20 и 21.

Устройство работает слецующим обра° эоме 5

После срабатывания генератора 16 импульс напражения через индуктивность

17 поступает на электроцы 9, 10. Поц действием электромагнитных сил микро— частицы рабочего вещества 13 поступают f0 в межалектроцный промежуток (9, 10), В момент, когца микрочастицы рабочего вещества оказываются вблизи алектроца 9, импульс напряжения от генератора 16 через линию задержки 20 поступает на 15 генератор ускорителя 19 и запускает его.

Высоковольтный импульс напражения от генератора 19 через обостряющий разряцник 2-4 поступает на катоц 7 - сеточный, аноц 9. Электроны, эмиттируемые из ка-20 тода 7, под действием напряЖения, приложенного к промежутку 7«9, ускоряются и через электрод 9 поступают в рабочий объем 9, 10. Экран катода 6 зацает поперечный размер электронного пучка и поэвопяет подцерживать пучок цлитепьное время. Попацая в рабочий объем, электронный пучок испаряет. микрочастиды рабочего вещества, ионизирует и возбуждает поцученные пары, т, е. произвоцит их накач З

30 ку. Дополнительное возбужцение. созцанной рабочей срецы осуществляется генератором

18, подбор времени запуска которого осуществляется с помощью линии зацержки 21. Развязка генератора 18 и 16 про67 4 иэвоцится инцуктивностью 17. Вывоц энер гии излучения осуществляется с помощью зеркал 14 резонатора.

Положительный эффект в прецпоженном устройстве достигается за счет того, что в качестве источника паров рабочего вещества используется большое количествс мишений-частиц вещества, равномерно рас предепенных в объеме лазера. Поскольку . расстояние межцу частицами всегда мож но сдепать меньше цпины, на которой про исходят охпаждение и концентрация паров, то, следовательно, рабочую область можно сцелать цостаточно бопьшой и тем самым увеличить полную энергию

- лазерного излучения.

Испопьзование в качестве источника энергии цля взрыва вещества объемного нагревателя электронного пучка позвопяет осуществить режим оцновременного азры ва частиц во всем объеме, В этом сцучае время установления давления в камере поряцка времени переноса парбв на расстояние между частицами. Это дает воэможность повысить оцнороцность пара, а также его конструкцию, а спецоватепь» но, увеличить энергию излучения.

Преимуществам прецпоженного устрой ства явпяется также то, что цля взрыва вещества используется тот же,:". источник эпектронов, который возбуждает сре цу. Отпадает необходимость иметь мсиц ный пазер цпя испарения вещества мишени, что повышает КПД устройства.