УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ РАЗРЯДА В ГАЗАХ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ПОЛЕМ Советский патент 1969 года по МПК H01J11/00 

Изобретение относится к области электрического разряда в газах на сверхвысоких частотах. Оно мол-сет быть исиользовано для получения однородного столба илазмы сверхвысокочастотиого разряда в длинных разрядных иромежутках, например в оптических квантовых генераторах (ОКГ), где неоднородность разряда вдоль газоразрядной трубки существенно снижает выходную мощность. Известно устройство для возбуждения разряда в газах сверхвысокочастотным полем, в котором газоразрядная трубка установлена по оси волновода, возбуледаемого стоячей волной от генератора СВЧ иодачей мощности в середину короткозамкнутого с концов волновода. Недостаток этого устройства заключается в том, что однородный по длине трубки разряд можио осуществить в весьма ограниченной области давлений газа. В гелии при давлениях порядка единиц мм рт. ст. неоднородность разряда, возбуждаемого на волнах трехсантиметрового диапазона, уже заметна. Неоднородность усиливается при увеличении давления и наиболее сильна в газах с большим атомиым весом. При этом в месте ввода мощности СВЧ в разрядную секцию устанавливается наибольшая концентрация электронов и, следовательно, наибольшая яркость свечения. По мере удаления от этого места вследствие поглощения мощности СВЧ концентрация электронов и яркость свечения убывают. Кроме того, при таком сиособе возбул дения разряд возникает и иоддгрлчивается только при значительных концентрациях электронов, что в некоторых случаях нел елательно. Например, в непрерывном гелий-неоновом лазере при генерации на волнах 0,63 и 1,15 мк оптимальная коицентрация электронов ириблизительно на порядок ниже минимально возможной при возбулчдении этим способом. Предлолченное устройство отличается тем, что, с целью увеличения однородности разряда по длине прибора, упрощения согласования разрядной секции с волноводным трактом и увеличения к.п.д., в волноводном тракте параллельно оси волновода по одну сторону газоразрядного прибора установлены две диэлектрические пластины с зазором ними. В разрядную секцию вдоль волновода вводят диэлектрическую пластину из материала с большой диэлектрической ироницаемостыо () и малыми иотерямп (например, из кварца). Длина пластины равна длине разряда. Если разрезать пластину поперек на две части, можно путем взаимного перемещения этих частей и подбором их длины добиться согласования разрядной секции с трактом СВЧ без доиолнительного согласующего устройства. Таким образом, основное назначение пластин быть совмещено с функцией трансформатора импедансов.

Устройство схематически изображено на чертеже. Оно содержит волноводную секцию 1, разрядную трубку 2, диэлектрические пластины 3 и 4.

Существенное улучшение условий поджига и горения СВЧ-разряда связано со следующим. При возбуждении разряда в режиме стоячих волн, когда СВЧ-мощность иодается в волновод с обеих концов или из середины, разряд возбуждается локально - вблизи нучностей стоячей волны, откуда электроны диффундируют в стороны узлов стоячей волны. Для возникновения , и иоддержания разряда в таком режиме требуется более высокая мощность, но при этом можно получить разряд на длине, вдвое большей. В этом случае разряд возникает и поддерживается при концентрациях электронов на порядок выше, чем в разряде постоянного тока.

При введении в разрядную секцию диэлектрических пластин с длина волны уменьшается в раз, благодаря чему число полуволн на длине разряда возрастает, а расстояние между пучностями сокращается. Это приводит к тому, что для поддерлсания разряда нужна меньшая концентрация электронов в пучностях и, следовательно, снижается минимально возможная концентрация электронов, при которой поддерживается разряд. Это в

свою очередь приводит к тому, что уменьшаются потери мощности СВЧ на единицу длины разряда и разряд возникает на большей длине. Достоинства предложенного устройства следующие:

1)возможность создания однородного по концентрации СВЧ-разряда на длине, равной нескольким длинам волн;

2)возможность снижения мощности, необходимой для пробоя и поддержания разряда;

3)лучшее согласование разрядной секции с волноводным трактом;

4)возможность поддержания разряда ири более низких плотностях электронов.

Предмет изобретения

Устройство для возбуждения разряда в газах сверхвысокочастотным полем, содержащее газоразрядный прибор, установленный в волновод, отличающееся тем, что, с целью увеличения однородности разряда по длине газоразрядного прибора, упрощения согласования разрядной секции с волноводным трактом и увеличения к.п.д., в волноводном тракте параллельно оси волновода по одну сторону газоразрядного прибора установлены две диэлектрические пластины с зазором между ними.