ЭЛЕКТРОДНАЯ СИСТЕМА ТЕ-ЛАЗЕРА Российский патент 2008 года по МПК H01S3/977 

Предлагаемое техническое решение относится к области квантовой электроники, в частности к электродным системам газовых ТЕ-лазеров, таких как азотные, CO₂, эксимерные.

Известно устройство коронной предыонизации ТЕ-лазера, патент США №6654402, в котором для работы устройства коронной предыонизации, образованного изолирующей трубкой, внутренним и внешним электродами, используют электрическую цепь с конденсатором коронной предыонизации, обеспечивающим более низкое напряжение между внешним и внутренним электродами предыонизации. Однако для обеспечения работы системы используются дополнительные высоковольтные элементы делителя напряжения и применяется герметичный высоковольтный ввод электропитания к электродам предыонизации через корпус лазера, что усложняет конструкцию и снижает ее надежность.

Известно устройство коронной предыонизации ТЕ-лазера, патент США №5337330. Устройство коронной предыонизации представляет собой изолирующую трубку с внутренним и внешним электродами. При подаче напряжения между внутренним и внешним электродами устройства на внешней поверхности трубки образуется коронный разряд, ультрафиолетовое излучение которого ионизует газ в зоне разрядного промежутка, образованного основными электродами.

Однако при работе устройства коронной предыонизации напряжение, прикладываемое к электродам предыонизации, равно по величине высокому напряжению, прикладываемому к основному разрядному промежутку. Высокий уровень напряжения на внутреннем электроде устройства предыонизации снижает надежность высоковольтной изоляции электрического подсоединения внутреннего электрода предыонизатора и существенно усложняет конструкцию диэлектрической трубки.

Задачей изобретения является создание надежной, эффективной и экономичной электродной системы ТЕ-лазера с коронной предыонизацией.

Электродная система ТЕ-лазера, содержащая пару основных протяженных электродов, соединенных с источником питания и образующих разрядный промежуток, и устройство коронной предыонизации, содержащее изолирующую трубку с внутренним и внешним электродами, причем внешний электрод устройства соединен с одним из основных электродов, дополнительно установлено второе устройство коронной предыонизации, содержащее изолирующую трубку с внутренним и внешним электродами, внешний электрод второго устройства коронной предыонизации соединен со вторым основным электродом, внутренние электроды устройств предыонизации электрически замкнуты хотя бы одним проводником.

Устройство предыонизации на основе коронного разряда работает при возникновении достаточного уровня напряженности электрического поля между внутренним и внешним электродами. При этом плазма коронного разряда распространяется по поверхности изолирующей трубки, увеличивая площадь внешней обкладки и соответственно емкость конденсатора, образованного предыонизатором. При соединении внутренних электродов предыонизации емкости трубчатых конденсаторов предыонизаторов соединяются последовательно. При одинаковости конструкций предыонизаторов напряжение, возникающее между внешним и внутренним электродами устройства коронной предыонизации, вдвое ниже напряжения, подаваемого на основные электроды. Этого половинного напряжения вполне достаточно для возникновения коронного разряда на поверхности трубки. При таком существенном снижении напряжения габариты высоковольтного изолятора соответственно уменьшаются, а конструкция становится более простой. Кроме того, так как внутренние электроды устройств коронной предыонизации электрически замкнуты только между собой, то не требуется подключения дополнительной цепи питания предыонизации, а также выполнения высоковольтных вводов электропитания через корпус, что исключает возникновение паразитных пробоев, повышает надежность и упрощает конструкцию электродной системы.

Проводник, соединяющий внутренние электроды, имеет изолирующую оболочку. Это исключает возникновение паразитных пробоев с проводника, соединяющего внутренние электроды устройств коронной предыонизации, на элементы конструкции электродной системы.

Изолирующая трубка первого устройства коронной предыонизации, изолирующая оболочка проводника, соединяющего внутренние электроды устройств предыонизации, изолирующая трубка второго устройства предыонизации образуют единый изолирующий элемент. То есть в изолирующем элементе отсутствуют зазоры. Это обеспечивает более надежную защиту от пробоев из-за отсутствия соединений изоляторов при сохранении качества предыонизации разрядного промежутка.

Внешними электродами устройств коронной предыонизации служат боковые поверхности основных электродов. Это упрощает конструкцию и уменьшает габариты электродной системы при сохранении качества предыонизации.

Установлено более двух устройств предыонизации, внутренние проводники которых замкнуты между собой. Еще одним вариантом исполнения является расположение более двух устройств коронной предыонизации, что обеспечивает более интенсивную и равномерную засветку разрядного промежутка ультрафиолетовым излучением от коронного разряда.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание простой, компактной электродной системы ТЕ-лазера с коронной предыонизацией, надежной в работе и не требующей высоковольтного ввода через корпус к электродам коронной предыонизации.

На фиг.1 представлено поперечное сечение электродной системы ТЕ-лазера.

На фиг.2 представлено продольное сечение устройств предыонизации.

На фиг.1 основные протяженные электроды 1, 2 образуют основной разрядный промежуток. Первое устройство коронной предыонизации образовано изолирующей трубкой 3, внутренним электродом 4, внешним электродом 5. Внешний электрод 5 соединен проводником 6 с основным электродом 1. Второе устройство коронной предыонизации образовано изолирующей трубкой 7, внутренним электродом 8 и внешним электродом 9. Внешний электрод 9 соединен с основным электродом 2 проводником 10. Внутренний электрод 4 первого устройства коронной предыонизации соединен только с внутренним электродом 8 второго устройства коронной предыонизации проводником 11.

На основные разрядные электроды 1, 2 подается напряжения V. Напряжение V₁ на конденсаторе C₁, образованном первым устройством предыонизации, определяется по формуле V₁=VxC₁/(C₁+C₂), где V - напряжение между основными разрядными электродами 1, 2; C₁ - емкость первого устройства предыонизации, одной обкладкой которого является внутренний электрод 4, а второй обкладкой которого является внешний электрод 5; C₂ - емкость второго устройства предыонизации, одной обкладкой которого является внутренний электрод 8, а второй обкладкой которого является внешний электрод 9. При равенстве емкостей C₁ и C₂ напряжение V₁ на первом устройстве предыонизации равно напряжению на втором устройстве предыонизации и равно половине напряжения на основном разрядном промежутке, образованном основными разрядными электродами 1, 2. Таким образом, на изолятор предыонизатора прикладывается существенно меньшее напряжение, что повышает надежность системы предыонизации. На поверхностях изолирующих трубок 3, 7 возникает коронный разряд, излучение которого ионизирует газ в разрядном промежутке, создавая условия для стабильного зажигания объемного разряда в основном разрядном промежутке. Так как внутренние электроды устройств коронной предыонизации 4, 8 электрически замкнуты проводником 11 только между собой, то не требуется подключения дополнительной цепи питания предыонизации, а также выполнения высоковольтных вводов электропитания через корпус, что исключает возникновение паразитных пробоев, повышает надежность и упрощает конструкцию электродной системы.

На фиг.2. показано соединение внутренних электродов 4, 8 устройств коронной предыонизации проводником 11. Проводник 11 заключен в изолирующую оболочку 12. Внутренние электроды 4, 8 устройств коронной предыонизации соединены только между собой. При подаче напряжения на основные разрядные электроды изолятор 12 исключает возникновение пробоя с проводника 11 на элементы конструкции.

Изолирующие трубки 3, 7 и изолирующий элемент проводника 11 могут представлять собой единый изолирующий элемент, то есть в изолирующем элементе отсутствуют зазоры. При таком исполнении исключается возможность электрических пробоев в местах соединения изолирующих элементов, что существенно повышает надежность работы системы. Изолирующим материалом могут служить такие диэлектрики, как керамика, стекло и другие.

Таким образом, электродная система ТЕ-лазера с коронной предыонизацией, в которой внутренние проводники устройств коронной предыонизации соединены только между собой, обеспечивает эффективную предыонизацию разрядного промежутка, не требующую высоковольтного ввода через корпус к электродам устройств предыонизации. Система надежна в работе, проста и компактна.

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к электродным системам газовых ТЕ-лазеров. Электродная система ТЕ-лазера с коронной предыонизацией, в которой внутренние проводники устройств коронной предыонизации соединены только между собой. Внешние проводники устройств коронной предыонизации соединены с основными разрядными электродами. Технический результат - обеспечение эффективной предыонизации разрядного промежутка, не требующей высоковольтного ввода через корпус к электродам устройств предыонизации. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электродная система ТЕ-лазера, содержащая пару основных протяженных электродов, соединенных с источником питания и образующих разрядный промежуток, и устройство коронной предыонизации, содержащее изолирующую трубку с внутренним и внешним электродами, причем внешний электрод устройства соединен с первым из основных электродов, отличающаяся тем, что дополнительно установлено второе устройство коронной предыонизации, содержащее изолирующую трубку с внутренним и внешним электродами, внешний электрод второго устройства коронной предыонизации соединен со вторым основным электродом, внутренние электроды устройств предыонизации электрически замкнуты хотя бы одним проводником.2. Электродная система лазера по п.1, отличающаяся тем, что проводник, соединяющий внутренние электроды имеет изолирующую оболочку.3. Электродная система лазера по п.2, отличающаяся тем, что изолирующая трубка первого устройства коронной предыонизации, изолирующая оболочка проводника, соединяющего внутренние электроды устройств предыонизации, изолирующая трубка второго устройства предыонизации образуют единый изолирующий элемент.4. Электродная система лазера по п.2, отличающаяся тем, что внешними электродами устройств коронной предыонизации служат боковые поверхности основных электродов.5. Электродная система лазера по п.2 или 4, отличающаяся тем, что установлено более двух устройств предыонизации, внутренние электроды которых замкнуты между собой.