[發明專利]用于重頻藍綠激光器的自動化大流量XeF2氣體供給裝置

在審

• 申請號: 201410727710.4
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN104466658A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 黃超;于力;馬連英;錢航;安曉霞;沈炎龍;朱峰;趙柳;欒昆鵬;諶鴻偉;易愛平
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: H01S3/22
• 分類號: H01S3/22
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 李中群

技術領域

本發明涉及XeF(C-A)藍綠激光器氣體介質供給裝置，尤其涉及開放式重頻XeF(C-A)藍綠激光器XeF₂氣體供給裝置。

背景技術

XeF(C-A)藍綠激光器的輸出波長為460nm～520nm，處于水下和大氣傳輸窗口，單脈沖能量達到了十焦耳級，與激光水下通信對激光源的要求相吻合，并且還具有增益帶寬很寬，輸出波長可調諧的優點，因此大功率高重頻的XeF(C-A)藍綠激光器在激光水下通信與水下探測領域有著很好的應用前景。從XeF(C-A)藍綠激光輸出的過程看，XeF₂蒸氣分子吸收表面放電產生的紫外波段(130～180nm)的光子，光解離形成激光輸出后，產生Xe和F，不能再復合生成XeF₂分子，因此在XeF藍綠激光器重頻運行過程中需要XeF₂氣體供給裝置不斷向激光器腔室內補充XeF₂氣體，特別地，激光器重復頻率較高時，需要大流量的自動化XeF₂氣體供給裝置。

為了實現XeF(C-A)藍綠激光器重頻運行，2006年第33卷的《中國激光》“十焦耳級重復頻率光抽運XeF(C-A)激光器”和2006年第18卷的《強激光與粒子束》“重頻XeF(C-A)藍綠激光器中XeF₂濃度的監測與控制”中公開了一種基于分路混合原理的XeF₂氣體供給裝置，它的工作原理是將氬氮混合氣體分成兩路，主氣流經流量計和加熱器進入預混罐，小流量的支氣流經流量計從XeF₂氣體發生器中帶出XeF₂氣體進入預混罐，兩路氣體在預混罐中混合后流入激光氣室。該裝置將XeF₂氣體濃度控制在1.0×10¹⁷cm³附近同時，可輸出最大流量約為十幾升每秒，滿足了開展Hz級低重頻率開放式XeF(C-A)激光器研制工作。但是這個XeF₂氣體供給裝置存在以下不足：第一，對XeF₂氣體濃度的控制和調節不方便、調節時間長，造成了大量XeF₂氣體浪費；第二，采用預混罐，裝置結構復雜，體積較大；第三，準備時間長；第四，輸出氣體流量較小，只有每秒十幾升。這些不足導致了XeF₂氣體供給裝置不能用于開展更高重頻開放式XeF(C-A)藍綠激光器研制。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可輸出大流量的、濃度穩定的、自動化的XeF₂氣體供給裝置，可用于開放式10Hz重頻XeF(C-A)藍綠激光器研制。該裝置通過利用自動化控制技術，使輸出氣體流量可達到100L/s量級，XeF₂氣體濃度可控制在(0.5～1.2)×10¹⁷cm^-3范圍內調節，穩定時間約30s，同時裝置摒棄了預混罐，結構簡單。

本發明的技術方案如下：

一種用于重頻藍綠激光器的自動化大流量XeF₂氣體供給裝置，包括主氣路單元、支氣路單元、XeF₂氣體發生器、混合管和用于控制氣體流量和開關閥門的控制單元；

其中主氣路單元包括通過管路和閥門聯接的主氣源、流量控制器和主氣體加熱器；支氣路單元包括通過管路和閥門聯接支氣源、流量控制器和支氣體加熱器；

XeF₂氣體發生器包括存儲罐、內加熱單元和外加熱單元，存儲罐內放置的XeF₂晶體，并通過罐蓋密封；外加熱單元包裹在存儲罐的底部和外圍，內加熱單元為設置在存儲罐下部的多根串接的U形盤管，所述U形盤管內置有加熱電阻絲，所述的電阻絲與存儲罐外部的電源電聯接；

混合管為二進一出的Y型結構，主氣路單元出口和混合管的一個進口通過閥門聯通；混合管的另一進口穿過存儲罐的上端或罐蓋并伸入至存儲罐內的底部；支氣路單元的出口穿過存儲罐的上端或罐蓋，并伸入至存儲罐內的頂部。

上述自動化大流量XeF₂氣體供給裝置中，主氣路單元的管道直徑大于支氣路單元管道的直徑。

上述自動化大流量XeF₂氣體供給裝置中，主氣路單元的管道直徑為支氣路單元管道的直徑的2倍。

上述自動化大流量XeF₂氣體供給裝置中，主氣源(17)和支氣源(16)內的氣體為氬氣和氮氣的混合氣體。