[發明專利]一種用于電激勵激光器放電管的陽極組件

有效

• 申請號: 201810067952.3
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108336633B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 袁圣付;趙柳;房曉婷
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01S3/038
• 分類號: H01S3/038
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉;戴玲

本發明公開了一種用于電激勵激光器放電管的超音速陽極組件，包括導電通氣銅管和超音速噴管放電頭，導電通氣銅管內設有依次連通的進氣通道、定位孔段和內螺紋孔段，內螺紋孔段設于導電通氣銅管的前端，超音速噴管放電頭包括前后設置的定位段和外螺紋段，定位段與定位孔段配合，外螺紋段與內螺紋孔段螺紋配合，超音速噴管放電頭內沿氣體流動方向設有依次連通的進氣段、收縮錐段、喉道和出氣擴張錐段，進氣段與進氣通道連通。本發明的超音速陽極組件能夠自冷卻，具有放電效率高、抗燒蝕的優點。

技術領域

本發明涉及電激勵化學激光器技術領域，尤其涉及一種用于電激勵激光器放電管的陽極組件。

背景技術

電激勵氟化氫/氟化氘化學激光器通過放電方式產生氟原子，再通過氟原子與氫氣/氘氣分子進行泵浦反應，把放熱置換化學反應過程釋放的能量轉化為氟化氫/氟化氘分子內能，改變氟化氫/氟化氘分子振動-轉動態分布，產生粒子數反轉，進而激射輸出中心波長2.7/3.8微米的具有重要用途的氟化氫/氟化氘多波長激光。整個激光器包括高壓直流電源、進氣組件、放電管組件、光腔組件、增益段以及排氣通道組件等。通過高壓直流電源在放電管兩端施加高電壓而引起低壓氣流的輝光放電，放電解離六氟化硫/三氟化氮/氟氣(SF₆/NF₃/F₂)等氣體化合物而產生氟原子(F)，解離過程如下：

SF₆+e→(6-i)F+SF_i(i＝2、3、4、5)

上述的放電管是電激勵氟化氫/氟化氫化學激光器中至關重要的部件之一，直接關系著激光器的功率水平，放電管主要包括陽極、陰極和放電管(石英管或陶瓷管)，陽極安裝在陽極體上。輝光放電是低氣壓氣體放電，特點是高電壓、小電流，具有相對低溫的特性，適合長時間穩定運行，且放電管注入功率可隨氣流量大小改變而提升方便，是電激勵氟化氫/氟化氘激光器使用最多的放電方式之一。美國航空研究實驗室J.J.Hinchen研發的小型電激勵連續波氟化氫/氟化氘化學激光器放電管陽極為10根Φ3mm×100mm的長鎳針。他在文章中記載，這個設計是為了利用整個氣體體積，但因輝光放電在多根鎳針電極間跳移，所以無法保證在所有情況下成功。美國D.J.Spencer設計的電激勵氟化氫/氟化氘激光器放電管陽極為采用8根Φ1.59mm×152mm對稱分布的氣冷鎳針。中國科學院大連化學物理研究所的黃瑞平、孫以珠研發的電激勵氟化氫化學激光器使用的陽極為8根Φ2mm×200mm的銅針，陰極為水冷鋁環。國防科技大學后期研發的電激勵氟化氫/氟化氘化學激光器放電管陽極為1根Φ10mm的321不銹鋼棒。綜上所述，先前的電激勵氟化氫/氟化氘化學激光器放電管陽極一般使用多針型或棒狀結構，如圖1和圖2所示。針狀結構有效放電截面面積小，導致含氟氣體的解離效率不高，總電效率也不高。此外，兩種電極在長時間多次放電后，由于放電解離出的氟原子與陽極金屬材料直接接觸，會產生氧化反應或燒蝕沾染，特別是在放電電流較大的運行參數條件下，需要頻繁維護或定期更換，對電激勵激光器的使用帶來很多不便。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種放電效率高、抗燒蝕、自冷卻的用于電激勵激光器放電管的陽極組件。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種用于電激勵激光器放電管的陽極組件，包括導電通氣銅管和超音速噴管放電頭，所述導電通氣銅管內設有依次連通的進氣通道、定位孔段和內螺紋孔段，所述內螺紋孔段設于導電通氣銅管的前端，所述超音速噴管放電頭包括外螺紋段和定位段，所述定位段與定位孔段配合，所述外螺紋段與內螺紋孔段螺紋配合，所述超音速噴管放電頭內沿氣流方向依次設有連通的進氣段、進氣收縮錐段、喉道和出氣擴張錐段，所述進氣段與所述進氣通道連通。

作為上述技術方案的進一步說明：