СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА Российский патент 1994 года по МПК H01S3/97 

Изобретение относится к технике газового разряда, в частности к способам возбуждения газового разряда высокого давления, используемым для получения излучения в газоразрядных лазерах.

Известен способ возбуждения газового разряда, заключающийся в сближении электродов до их соприкосновения и последующем их размыкании, что приводит к возникновению дугового разряда [1].

Недостаток такого способа состоит в невозможности получения самостоятельного тлеющего разряда, используемого, в частности, в газоразрядных лазерах.

Известен также способ возбуждения разряда, включающий, вдвигание в межэлектродный промежуток металлической вставки, изолированной от земли, до соприкосновения ее с электродами и последующее ее удаление из межэлектродного промежутка [2].

Недостатками этого способа являются высокое напряжение зажигания и малая надежность при высоких давлениях рабочей среды и протяженных разрядных промежутках.

Цель изобретения - снижение напряжения и повышение надежности зажигания газового разряда при больших рабочих давлениях и разрядных промежутках.

Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу в разрядный промежуток вдвигают изолированную от электродов и земли металлическую вставку, выполненную в виде по крайней мере одного вытянутого вдоль оси разрядной камеры проводника.

На чертеже показана схема устройства для осуществления способа.

Сущность способа заключается в следующем. Известно, что незаземленное металлическое тело, помещенное в электростатическое поле, искажает это поле, концентрируя около себя его силовые линии и повышая тем самым напряженность поля. На основе этого можно показать, что вблизи концов удлиненного проводника - эллипсоида напряженность поля повышается в 3 раза по сравнению с напряженностью однородного поля, не возмущенного проводником.

Поэтому, если до включения источника напряжения в разрядный промежуток вдвинуть указанную выше вставку, то в окрестности его концов возникают сильные локальные электрические поля, в этой области газ ионизируется, что существенно облегчает возникновение разряда во всем разрядном промежутке. После зажигания и установления разряда вставку удаляют из разрядного промежутка и разряд продолжает гореть.

Опытная проверка показала, что напряжение зажигания по данному способу разряда уменьшалось в 3 раза при прочих равных условиях и приблизилось к напряжению поддержания тлеющего разряда при высоких рабочих давлениях и больших разрядных промежутках (большом объеме разряда). При последующем удалении вставки из разрядного промежутка продолжалось устойчивое горение разряда, заполняющего весь разрядный промежуток.

Устройство для осуществления способа содержит разрядную камеру 1 с размещенными в ней электродами 2, соединенными с источником 3 питания (он включает блоки зажигания и поддержания разряда). Камера 1 может быть отпаянной или проточной с постоянным или переменным сечением. В разрядном промежутке 4 на державке 5 (изолятор) установлена параллельно оси камеры, но не обязательно вдоль самой оси, металлическая вставка 6. Эта вставка не заземлена, отделена от электродов зазором, не имеет с ними электроконтакта. Вставка выполнена по крайней мере из одного вытянутого проводника, например куска проволоки, ориентированного большей осью параллельно оси камеры. Державка 5 снабжена приводом 7 и выполнена с возможностью ее перемещения для вдвигания вставки 6 в разрядный промежуток 4 и удаления из него (на чертеже пунктиром показано положение удаленной вставки).

Перед включением источника 3 в разрядный промежуток 4 вдвигают вставку 6 приводом 7, зажигают разряд, затем удаляют вставку приводом 7 из промежутка 4. В опытах использовались проводники с поперечным размером в 10... 100, меньшим характерного поперечного размера разрядного промежутка.

Зазоры между электродами и ближайшими к ним концами проводников устанавливались равными 10-50 мм. Влияния удаления проводника (отношения продольного к поперечным размерам) не наблюдалось. Продольный размер просто должен превышать поперечный.

Предложенный способ имеет следующие преимущества по сравнению с известными снижает напряжение, повышает эффективность зажигания газового разряда при высоких рабочих давлениях и больших разрядных промежутках, сближает напряжение зажигания и поддержания разряда, уменьшает весогабаритные характеристики источника питания разряда, позволяет использовать запас по напряжению, заложенный в имеющихся блоках питания.

Использование способа позволяет упростить разрядное устройство и его эксплуатацию. Благодаря снижению уровней напряжения увеличивается надежность устройства, повышается КПД разряда, так как не используются балластные сопротивления.

Способ прост в реализации и может найти применение в лазерной технике и других приложениях.

Использование: в газоразрядных лазерах для возбуждения газового разряда. Сущность изобретения: сначала в разрядный промежуток вдвигают изолированную от электродов и земли металлическую вставку, выполненную в виде по крайней мере одного вытянутого проводника, затем включают источник напряжения, а затем зажигают разряд и устанавливают устойчивый самостоятельный разряд после удаления металлической вставки из разрядного промежутка. 1 ил.

СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА, включающий вдвигание в межэлектродный промежуток разрядной камеры изолированной от земли металлической вставки, подачу напряжения на электроды разрядной камеры и удаление из межэлектродного промежутка вставки после поджигания разряда, отличающийся тем, что, с целью снижения напряжения зажигания преимущественно тлеющего разряда и повышения надежности зажигания при повышенных рабочих давлениях и увеличенных разрядных промежутках, в межэлектродный промежуток вдвигают металлическую вставку, изолированную от электродов и выполненную в виде по крайней мере одного вытянутого вдоль оси разрядной камеры проводника.