[其他]一種氣體輝光放電腔

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85107747
• 申請(qǐng)日: 1985-10-04
• 公開（公告）號(hào): CN85107747A
• 公開（公告）日: 1987-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王福敦;龔光源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): H01S3/03
• 分類號(hào): H01S3/03;H01S3/09;H01J61/00
• 代理公司: 中國(guó)科學(xué)院上海專利事務(wù)所
• 代理人: 李蘭英

本發(fā)明屬于用在氣體激光器或氣體放電燈上一種氣體輝光放電裝置。

一般大氣壓或高于一個(gè)大氣壓的橫向放電激發(fā)氣體極容易產(chǎn)生弧光，造成放電不均勻。為此，氣體激光器的橫向放電裝置上通常采用特殊面型的電極或者采用予電離的措施，如電子束予電離、X光予電離、紫外光予電離，以及雙放電等，由此帶來一整套的予電離設(shè)備，予電離與主放電之間，不僅要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精確，而且要求增加予電離的電源和同步觸發(fā)放電系統(tǒng)，既使如此，放電均勻的穩(wěn)定性、重復(fù)性仍然難于達(dá)到要求，因?yàn)椴僮鲝?fù)雜，難于推廣應(yīng)用。

Blumlein快放電系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但放電激活體積無(wú)法擴(kuò)大，對(duì)激活的氣體選擇性強(qiáng)，限制了應(yīng)用范圍。

美國(guó)專利（United????States????Patent????№3745481）采用電介質(zhì)做電極的放電腔，結(jié)構(gòu)也大大簡(jiǎn)化了。但是，放電腔的縱向體積無(wú)法擴(kuò)大，儲(chǔ)能密度低，著火電壓高。

加拿大（A.K.Laflamme）采用電介質(zhì)電容觸發(fā)的雙放電系統(tǒng)（“Dauble Discharge Excitation For Atmosphere Pressure CO₂Laser”Rev.Sci.Inetri.41、1578.1970年）其放電腔與儲(chǔ)能系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的，增加了儲(chǔ)能電容器，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

本發(fā)明目的為了克服上述種種困難，采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，便可獲得均勻穩(wěn)定的橫向放電。放電腔內(nèi)既可充入高于一個(gè)大氣壓的氣體又可充入多種類的氣體，做為氣體激光器，可以獲得多種波長(zhǎng)的激光輸出，因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，操作程序簡(jiǎn)單化，也就便于推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的氣體放電腔其結(jié)構(gòu)如圖（一）所示，放電腔由兩塊外表面鍍有金屬膜層。（如銀，金或鋁膜），介電常數(shù)ε＞200的電介質(zhì)板（1）和四塊絕緣板（2）密封而成。放電腔內(nèi)，距兩電介質(zhì)板（1）的內(nèi)表面分別置放二層金屬絲網(wǎng)（3），金屬絲網(wǎng)平行于電介質(zhì)板（1）并與之內(nèi)表面有一距離D，一端由導(dǎo)線（4）引出放電腔外，兩導(dǎo)線（4）之間用聯(lián)接元件（5）連接。聯(lián)接元件（5）可以用電感、電阻、二極管或用導(dǎo)線直接連接。電介質(zhì)板（1）外表面鍍有金屬膜層作為連接電極用。

放電腔通過高速開關(guān)（6）和限流電阻（7）與直流電源（8）連成回路，如圖（二）所示。高速開關(guān)（6）可以用火花隙、閘流管、繼電器場(chǎng)畸變等開關(guān)元件。

將開關(guān)（6）轉(zhuǎn)向限流電阻（7）位置，電源對(duì)電介質(zhì)板施加大于腔內(nèi)氣體擊穿電壓的直流電壓，放電腔經(jīng)過金屬絲網(wǎng)開始電荷裝填式充電，然后開關(guān)（6）轉(zhuǎn)向，與限流電阻（7）斷開，使放電腔兩外表面短路，致已裝填在介質(zhì)板（1）表面的“自由”電子彈射到放電腔中，其中小部分電子被金屬絲網(wǎng)（3）吸收，引起金屬絲網(wǎng)（3）與介質(zhì)板（4）之間的氣體放電，其余大部分“自由”電子穿過空間直接泵浦氣體，完成放電過程。

若在放電腔兩端各置放一反射鏡（其中之一為輸出反射鏡）形成激光諧振腔，當(dāng)放電腔內(nèi)激光工作氣體被直接泵浦造成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)時(shí)，即有激光束輸出。

根據(jù)激光束要求，激光工作氣體的性質(zhì)以及電介質(zhì)材料的特性，可以確定放電腔的尺寸，電介質(zhì)板（1）的厚度以及需要加在介質(zhì)板上的電壓。

放電腔的長(zhǎng)度L可以由下面公式（1）求出。

L＝ (We)/(W_λ·A·P) （1）

其中，We-為激光單個(gè)脈沖的能量

A-為輸出激光束橫截面積

A＝G×H，G-兩縱向絕緣板之間的距離，H-兩金屬絲網(wǎng)（3）之間距離。

P-為放電腔里充入的激光工作的氣體壓強(qiáng)

W_λ-為某一特定波長(zhǎng)λ的氣體單位氣壓激光輸出的體能量密度。

對(duì)于某一特定波長(zhǎng)λ的激光工作氣體最佳激發(fā)條件：E/P值，（E-電場(chǎng)強(qiáng)度，P-氣體壓強(qiáng)），可以從“激光手冊(cè)”中查出。

電介質(zhì)板（1）的厚度d可由公式（2）求出。

d= (ε·n_i·E²·H)/(16π·W_λ·P) （2）

其中n_i-激光效率，ε-電介質(zhì)板（1）的介電常數(shù)。

若滿足E_do·d≥E·H+Vi關(guān)系式，其中Vi為著火電壓，E_do-為電介質(zhì)板（1）正常工作電場(chǎng)強(qiáng)度。則加在電介質(zhì)板（1）上的電壓，即稱為使用電壓V，由公式（3）求出。

V＝E·H+Vi????（3）