[go: up one dir, main page]

RU2141708C1 - Device for pumping high-power pulse-periodic gas laser - Google Patents

Device for pumping high-power pulse-periodic gas laser Download PDF

Info

Publication number
RU2141708C1
RU2141708C1 RU98104806A RU98104806A RU2141708C1 RU 2141708 C1 RU2141708 C1 RU 2141708C1 RU 98104806 A RU98104806 A RU 98104806A RU 98104806 A RU98104806 A RU 98104806A RU 2141708 C1 RU2141708 C1 RU 2141708C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
discharge
circuit
electrodes
anode
electrode
Prior art date
Application number
RU98104806A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.А. Баранов
А.А. Кучинский
С.М. Котов
А.Г. Гордейчик
В.П. Томашевич
Original Assignee
Государственное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова" filed Critical Государственное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова"
Priority to RU98104806A priority Critical patent/RU2141708C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2141708C1 publication Critical patent/RU2141708C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

FIELD: quantum electronics. SUBSTANCE: device used for pumping CO2-lasers incorporating provision for pre-ionizing laser medium with ultraviolet rays has pumping discharge electrodes, pulsed power system using LC-generator circuit arrangement whose electrodes (of which one is connected to common bus of circuit) are connected to series circuit of storage capacitors whose center tap is connected to high-voltage bushing of voltage supply; other pumping discharge electrode is connected through charging resistor to common bus of circuit; lower side of capacitors is connected to main electrodes of high-current switch built around thyratron; circuit is provided with ultraviolet ray pre-ionizator in the form of spark gap arranged in vicinity of gas medium across which firing voltage is built up. Pumping discharge electrode of device connected to charging resistor and functioning as cathode is solid structure made of material possessing high photoemissive properties; other electrode functioning as anode is of planar rectangular shape with central opening in the form of grid transparent to ultraviolet radiation; pre-ionizator spark gap is of linear multiple-gap design arranged directly under anode grid; center tap of storage capacitors is connected to thyratron anode through primary winding of reactor-transformer introduced in circuit, its secondary windings being connected to spark-gap sections. EFFECT: improved mean power and continuous running time of laser, improved service life and reliability of its main parts. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в мощных технологических CO2-лазерах импульсно-периодического действия с предыонизацией лазерной среды ультрафиолетовым (УФ) излучением. В частности изобретение предназначено для использования в составе лазерного комплекса для разделения изотопов углерода.The invention relates to the field of quantum electronics and can be used in powerful technological CO 2 lasers of pulsed-periodic action with preionization of the laser medium with ultraviolet (UV) radiation. In particular, the invention is intended for use in a laser complex for the separation of carbon isotopes.

Для формирования импульсного устойчивого объемного самостоятельного разряда (ОСР) атмосферного давления используется предварительная ионизация газовой среды путем создания минимальной начальной концентрации электронов во всем активном объеме газовой среды и максимально быстрого подъема напряжения до величины выше статического пробивного либо путем предварительного дрейфового заполнения разрядной области электронами производимых внешним источником ионизации в прикатодной области разрядного промежутка. For the formation of a pulsed stable volumetric self-sustained discharge (ODS) of atmospheric pressure, preliminary ionization of the gaseous medium is used by creating a minimum initial concentration of electrons in the entire active volume of the gaseous medium and raising the voltage as quickly as possible to a value above the static breakdown or by pre-drift filling the discharge region with electrons produced by an external source ionization in the cathode region of the discharge gap.

Известна электроразрядная система возбуждения активной среды CO2-лазеров с самостоятельным разрядом и УФ-предварительной ионизацией, содержащая сплошной алюминиевый электрод - катод и анод, выполненный из стальной сетки, в которой для питания разряда использован двухступенчатый генератор Маркса [1] . Импульс напряжения между вспомогательным многоострийным электродом и сеткой приводит к образованию коронных разрядов, переходящих в искровые и служащих источником предварительной ионизации в основном разрядном объеме.Known electric-discharge system for the excitation of the active medium of CO 2 lasers with self-discharge and UV-preliminary ionization, containing a solid aluminum electrode - a cathode and anode made of steel mesh, in which a two-stage Marx generator was used to power the discharge [1]. The voltage pulse between the auxiliary multi-tip electrode and the grid leads to the formation of corona discharges that pass into spark discharges and serve as a source of preliminary ionization in the main discharge volume.

Недостатком такого устройства накачки лазерной среды является сложность эксплуатации элементов импульсных систем питания при применении импульсных водородных тиратронов, превышение любого из параметров которых приводит к резкому сокращению ресурса их работы. В результате этого реально достижимый уровень мощности TEA CO2-лазера находится в пределах 0,5-1,0 кВт.The disadvantage of such a device for pumping a laser medium is the difficulty of operating elements of pulsed power systems when using pulsed hydrogen thyratrons, exceeding any of the parameters of which leads to a sharp reduction in the resource of their work. As a result of this, the feasible power level of the TEA CO 2 laser is in the range of 0.5-1.0 kW.

Известна схема установки для формирования потока электронов, дрейфующих в электрическом поле, без предварительной ионизации всего рабочего объема, в которой заземленный сетчатый катод установлен между анодом и вспомогательным электродом вблизи последнего, между катодом и вспомогательным электродом приложено напряжение -U1, на анод подано напряжение смещения +U0; источником электронов служит вспомогательный разряд, зажигаемый под сетчатым катодом, поток электронов формируется при наложении электрического поля на плазму вспомогательного разряда и под действием этого поля часть электронов выталкивается в основной разрядный промежуток между катодом и анодом, где поток электронов поддерживается напряжением смещения U0 [2].A known installation diagram for generating a flow of electrons drifting in an electric field without prior ionization of the entire working volume, in which a grounded mesh cathode is installed between the anode and the auxiliary electrode near the latter, a voltage of -U 1 is applied between the cathode and the auxiliary electrode, a bias voltage is applied to the anode + U 0 ; the electron source is an auxiliary discharge ignited under the mesh cathode, an electron stream is formed when an electric field is applied to the auxiliary discharge plasma, and under the influence of this field a part of the electrons is pushed into the main discharge gap between the cathode and the anode, where the electron flow is supported by a bias voltage U 0 [2] .

Эта схема была применена в экспериментах по формированию ОСР на установке с активным объемом 10х10х40 см в смесях газов CO2:N2:He, на которой удалось реализовать ОСР в указанной смеси при атмосферном давлении с добавками триэтиламина. Заполнение разрядного объема потоком электронов позволяет отказаться от профилирования электродов и существенно снизить уровень рабочих напряжений. Недостатком такого устройства накачки является необходимость применения легкоионизируемых добавок в виде триэтиламина.This scheme was applied in experiments on the formation of OCP in a setup with an active volume of 10 × 10 × 40 cm in gas mixtures of CO 2 : N 2 : He, on which it was possible to realize OCP in the specified mixture at atmospheric pressure with the addition of triethylamine. Filling the discharge volume with an electron flow allows you to abandon the profiling of the electrodes and significantly reduce the level of operating voltage. The disadvantage of such a pumping device is the need for easily ionized additives in the form of triethylamine.

Известно устройство четырехсекционного CO2-лазера, секции которого запитаны от независимых источников накачки, выполненных в виде двухступенчатых генераторов импульсного напряжения Аркадьева-Маркса, разряжаемых через индуктивность на емкость, включенную параллельно разрядному промежутку; в качестве легкоионизируемых добавок использованы в основном трипропиламин и триэтиламин, имеющие максимальное сечение пеннинговской ионизации и эффективно ионизируемые УФ-излучением, в результате чего была создана достаточная для зажигания ОСР концентрация фотоэлектронов не только непосредственно на поверхности катода, но и на большом удалении от него [3].A device is known for a four-section CO 2 laser, the sections of which are powered by independent pump sources, made in the form of two-stage Arkadyev-Marx pulse voltage generators, discharged through an inductance to a capacitor connected in parallel with the discharge gap; tripropylamine and triethylamine, which have a maximum Penning ionization cross section and are effectively ionized by UV radiation, were used as readily ionizable additives, as a result of which a concentration of photoelectrons was sufficient for ignition of OCRs not only directly on the cathode surface, but also at a great distance from it [3 ].

Такое устройство имеет предельно компактную конструкцию электродов и не требует применения в схеме накачки малоиндуктивных конденсаторов, однако в нем также применяются легкоионизируемые добавки. Such a device has an extremely compact design of the electrodes and does not require the use of low-inductance capacitors in the pump circuit, but it also uses easily ionized additives.

Общим недостатком систем формирования объемного разряда [2, 3] с апертурой более 10 см2, кроме применения легкоионизируемых добавок, является необходимость использования многоканальных источников УФ-предыонизации, расположенных за одним из электродов разряда накачки. Использование таких предыонизаторов в лазерах импульсно-периодического действия технически крайне затруднительно.A common drawback of volume discharge formation systems [2, 3] with an aperture of more than 10 cm 2 , in addition to the use of easily ionized additives, is the need to use multi-channel UV preionization sources located behind one of the pump discharge electrodes. The use of such preionizers in pulsed-periodic lasers is technically extremely difficult.

Известно электроразрядное лазерное устройство, которое может быть использовано для накачки мощного импульсно-периодического газового лазера, содержащее электроды разряда накачки газовой среды и импульсную систему питания, выполненную по схеме LC-генератора (Фитча-Говелла), в которой к электродам присоединена последовательная цепь из двух накопительных конденсаторов C1 и C2, средняя точка этой цепи через разрядное сопротивление подключена к источнику напряжения и к электроду коммутатора (разрядника), второй электрод которого соединен с накопительным конденсатором C1 и одним из электродов разряда, который присоединен к общей шине схемы, а параллельно цепи из конденсаторов C1 и C2 подключено второе зарядное сопротивление; в схеме создан отдельный контур для осуществления УФ-предыонизации в виде второго разрядника, разрядный промежуток которого установлен на периферии боковой зоны газовой среды между электродами разряда накачки, причем один из электродов этого разрядника соединен с общей шиной схемы, а другой соединен с высоковольтным выводом дополнительных конденсаторов C3, снабженных схемой питания и поджига [4].It is known an electric-discharge laser device that can be used to pump a high-power repetitively pulsed gas laser containing electrodes for pumping a gas medium and a pulsed power supply system made according to the scheme of an LC generator (Fitch-Gauvel), in which a series circuit of two is connected to the electrodes storage capacitors C 1 and C 2, the middle point of the circuit through the discharge resistor is connected to a voltage source and switch electrode (spark gap), the second electrode of which is connected storage capacitor C 1 and a discharge electrode which is connected to the common bus scheme, and the parallel circuit of the capacitors C 1 and C 2 connected to the second charging resistance; a separate circuit has been created in the circuit for the implementation of UV preionization in the form of a second spark gap, the discharge gap of which is installed on the periphery of the side zone of the gas medium between the electrodes of the discharge discharge, one of the electrodes of this spark gap being connected to the common circuit bus and the other connected to the high-voltage output of additional capacitors C 3 equipped with a power and ignition circuit [4].

Индуктивностями в этой схеме являются собственные индуктивности токоподводов. Преимуществом LC-генератора по сравнению с генератором Маркса является то, что через разрядник LC-генератора не прокачивается вся энергия, запасенная в накопительных конденсаторах, так что коммутатор работает в облегченных условиях. Это позволяет вместо разрядника использовать тиратрон и осуществлять импульсно-периодический режим работы лазера с высокой частотой следования импульсов. Предыонизация в этой схеме осуществляется автоматически перед пробоем основного газоразрядного промежутка за счет рядов искр, возникающих при зарядке дополнительных конденсаторов C3.The inductances in this circuit are the inductors of the current leads. The advantage of the LC generator over the Marx generator is that all the energy stored in the storage capacitors is not pumped through the spark gap of the LC generator, so that the switch operates in light conditions. This makes it possible to use a thyratron instead of a spark gap and to carry out a pulse-periodic laser operation with a high pulse repetition rate. Preionization in this scheme is carried out automatically before the breakdown of the main gas-discharge gap due to the series of sparks that arise when charging additional C 3 capacitors.

Таким образом, главным достоинством этого электроразрядного устройства является принципиальная возможность снижения требований к импульсной системе питания разряда за счет исключения сильноточного коммутатора из цепи основного разряда накачки. Однако осуществить значительную разгрузку элементов импульсной системы питания лазера не удается. Thus, the main advantage of this electric-discharge device is the fundamental possibility of reducing the requirements for a pulsed discharge power system by eliminating the high-current switch from the main pump discharge circuit. However, significant unloading of the elements of the pulsed laser power supply system is not possible.

Изобретение решает задачу увеличения средней мощности и длительности непрерывной работы технологического лазера, а также повышения надежности и ресурса работы основных его элементов. The invention solves the problem of increasing the average power and duration of continuous operation of the technological laser, as well as improving the reliability and service life of its main elements.

Сущность изобретения заключается в устройстве накачки мощного имульсно-периодического газового лазера, содержащем электроды разряда накачки, импульсную систему питания, выполненную по схеме LC-генератора, в которой к электродам разряда, один из которых соединен с общей шиной схемы, присоединена последовательная цепь из накопительных конденсаторов, средняя точка которой подключена к высоковольтному вводу источника напряжения, другой электрод разряда накачки через зарядное сопротивление соединен с общей шиной схемы, нижнее плечо цепи конденсаторов присоединено к основным электродам сильноточного коммутатора выполненного на тиратроне, причем схема снабжена предыонизатором УФ-излучения, выполненным в виде установленного в зоне газовой среды искрового разрядника, на котором создается напряжение поджига. Электрод разряда накачки, соединенный с зарядным сопротивлением и являющийся катодом, выполнен сплошным из материала с повышенными фотоэмиссионными свойствами, а другой электрод, являющийся анодом, имеет плоскую прямоугольную форму и в его центральной части выполнено окно в виде решетки, прозрачное для УФ-излучения, искровой разрядник предыонизатора выполнен линейным многозазорным и расположен непосредственно под решеткой анода, а средняя точка цепи накопительных конденсаторов соединена с анодом тиратрона через первичную обмотку введенного в схему дросселя-трансформатора, вторичные обмотки которого присоединены к секциям многозазорного разрядника. The essence of the invention lies in a pump device for a high-power pulse-periodic gas laser containing electrodes for a discharge discharge, a pulsed power supply system made according to the LC generator circuit, in which a series circuit of storage capacitors is connected to the discharge electrodes, one of which is connected to a common circuit bus , the middle point of which is connected to the high-voltage input of the voltage source, another discharge discharge electrode through the charging resistance is connected to the common circuit bus, the lower arm of the circuit condensers connected to the main electrodes formed on a high-current switch thyratron circuit being provided preioniser UV radiation, made in the form established in the zone of the gaseous medium spark gap, which is created on ignition voltage. The pump discharge electrode connected to the charging resistance and being the cathode is made continuous of a material with enhanced photoemissive properties, and the other electrode, which is the anode, has a flat rectangular shape and in its central part a window is made in the form of a grating, transparent to UV radiation, spark the preionizer spark gap is linearly multi-gap and located directly below the anode grid, and the midpoint of the storage capacitor circuit is connected to the thyratron anode through the primary winding connected to the inductor-transformer circuit, the secondary windings of which are connected to sections of a multi-gap arrester.

В частном случае исполнения предложенного устройства накачки сплошной электрод - катод выполняется из меди, латуни или магния, а дроссель-трансформатор выполнен в виде воздушного кабельного трансформатора, намотанного на диэлектрический цилиндр. In the particular case of the implementation of the proposed pumping device, the solid electrode - cathode is made of copper, brass or magnesium, and the choke-transformer is made in the form of an air cable transformer wound on a dielectric cylinder.

Важнейшим достоинством предложенной схемы является то, что длительность τ и скорость нарастания dI/dt и амплитуда I тока через тиратрон и разрядный промежуток определяются разными разрядными контурами. При этом очевидно, что чем больше удается "затянуть" фронт нарастания напряжения на разрядном промежутке, тем меньшие значения этих параметров реализуются в контуре, коммутируемом тиратроном. Техническим результатом, возникающим при использовании изобретения, является увеличение средней мощности импульсно-периодических CO2-лазеров до 4 кВт при применении выпускаемых отечественной промышленностью водородных тиратронов ТГИ1-2500/50 и длительности непрерывной работы таких лазеров до нескольких часов при частоте следования импульсов до 200 Гц.The most important advantage of the proposed scheme is that the duration τ and the slew rate dI / dt and the amplitude I of the current through the thyratron and the discharge gap are determined by different discharge circuits. It is obvious that the more it is possible to “tighten” the front of the voltage rise across the discharge gap, the lower the values of these parameters are realized in the circuit switched by the thyratron. The technical result arising from the use of the invention is to increase the average power of repetitively pulsed CO 2 lasers up to 4 kW when using TGI-2500/50 hydrogen thyratrons manufactured by the domestic industry and the duration of continuous operation of such lasers up to several hours at a pulse repetition rate of up to 200 Hz .

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен пример конструкции устройства накачки, а на фиг. 2 - электрическая схема импульсной системы питания для возбуждения разряда накачки. The invention is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 shows an example of the construction of a pumping device, and in Fig. 2 is an electrical diagram of a pulsed power system for exciting a pump discharge.

Высоковольтный сплошной электрод - катод 1 размерами 80х20х420 мм, изготовленный из латуни, имеет профилированную форму и расположен над плоским заземленным прямоугольным электродом - анодом 2 размерами 400х160 мм, изготовленным из меди, в центральной части которого выфрезерованы пазы шириной 3 мм, длиной 50 мм и шагом 3 мм так, что в нем образовано окно в виде решетки, прозрачное для УФ-излучения. Под решеткой анода установлен предыонизатор 3, представляющий из себя линейный многоэлементный искровой разрядник, зазоры которого противолежат отверстиям анодной решетки. Предыонизатор разбит на две секции. Электроды установлены на крышках 4, 5 диэлектрической газоразрядной камеры, состыкованной с газодинамическим трактом лазера. Электроды разряда накачки малоиндуктивно соединены с накопительными конденсаторами 6 импульсной системы питания с использованием высоковольтного ввода 7. Поперечное сечение разрядной области (380х50 мм) определяется размерами плоской части катода, межэлектродное расстояние составляет величину 40 мм, а точная установка зазоров осуществляется юстировочными винтами 8 (фиг. 1). Импульсная система питания (фиг. 2) построена по принципу схемы LC-генератра (Фитча-Говелла), в которой сильноточный коммутатор (тиратрон) 9 исключен из цепи разряда накачки. Анод тиратрона 9 соединен со средней точкой последовательной цепи накопительных конденсаторов 6 через первичную обмотку специально разработанного для этой системы дросселя-трансформатора 10, вторичные обмотки которого присоединены к секциям многозазорного разрядника 3. Секционная конструкция предыонизатора использована для уменьшения расстояния между источниками УФ-излучения и разрядной областью. Индуктивное зарядное сопротивление 11 соединяет катод 1 с общей шиной схемы, с которой соединен катод тиратрона 9 и вывод нижнего плеча цепи накопительных конденсаторов 6, вывод верхнего плеча которой подключен к катоду 1. Средняя точка цепи накопительных конденсаторов подключена к источнику напряжения +U. Дроссель-трансформатор 10 представляет собой воздушный кабельный трансформатор, намотанный на диэлектрический цилиндр. A high-voltage continuous electrode - cathode 1 with dimensions of 80x20x420 mm, made of brass, has a profiled shape and is located above a flat grounded rectangular electrode - anode 2 with dimensions of 400x160 mm, made of copper, in the central part of which grooves are cut 3 mm wide, 50 mm long and a pitch 3 mm so that a window is formed in it in the form of a lattice, transparent to UV radiation. A preionizer 3 is installed under the anode lattice, which is a linear multi-element spark gap, the gaps of which are opposite to the holes of the anode lattice. The preionizer is divided into two sections. The electrodes are mounted on the covers 4, 5 of the dielectric discharge chamber, coupled to the gas-dynamic path of the laser. The discharge discharge electrodes are inductively connected to the storage capacitors 6 of the pulse power supply system using a high-voltage input 7. The cross section of the discharge region (380x50 mm) is determined by the dimensions of the flat part of the cathode, the interelectrode distance is 40 mm, and the gaps are precisely adjusted by adjusting screws 8 (Fig. 1). The pulse power system (Fig. 2) is built on the principle of an LC generator (Fitch-Gawell) scheme, in which a high-current switch (thyratron) 9 is excluded from the pump discharge circuit. The anode of the thyratron 9 is connected to the midpoint of the series circuit of the storage capacitors 6 through the primary winding of a choke-transformer 10 specially designed for this system, the secondary windings of which are connected to the sections of the multi-gap arrester 3. The sectional design of the preionizer is used to reduce the distance between the UV radiation sources and the discharge region . Inductive charging resistance 11 connects the cathode 1 to a common circuit bus to which the thyratron cathode 9 is connected and the output of the lower arm of the storage capacitor circuit 6, the output of the upper arm of which is connected to the cathode 1. The midpoint of the storage capacitor circuit is connected to the voltage source + U. The choke transformer 10 is an air cable transformer wound on a dielectric cylinder.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Между электродами 1 и 2 газоразрядной камеры (фиг. 1) создается необходимая для работы ТЕА-CO2-лазера газовая смесь. В начальный момент времени накопительные конденсаторы 6 заряжены от источника до напряжения U0, причем верхнее плечо LC-генератора импульсно заряжается через индуктивность 11 (фиг. 2). После запуска тиратрона 9 начинается перезаряд через индуктивность первичной обмотки дросселя-трансформатора 10 нижнего накопительного конденсатора 6 и одновременно происходит подъем напряжения на разрядном промежутке. Напряжение, возникающее на вторичных обмотках дросселя-трансформатора 10, нагруженных на секции предыонизатора 3, обеспечивает искрообразование в зазорах разрядника и УФ- предыонизацию газоразрядного промежутка на протяжении полной длительности нарастания напряжения. Длительность фронта напряжения перезаряда определяется величиной индуктивности первичной обмотки дросселя-трансформатора 10 и при достижении величины напряжения до некоторого значения U1(U0<U1<2U0) происходит разряд последовательно соединенных накопительных конденсаторов 6 через газоразрядный промежуток между электродами 1 и 2 и обеспечивается устойчивый объемный самостоятельный разряд в газовой смеси лазера. Секционная конструкция предыонизатора 3, секции которого подключены к отдельной обмотке дросселя-трансформатора 10, обеспечивает также одновременное срабатывание секций и, следовательно, синхронную работу источников УФ-излучения.Between the electrodes 1 and 2 of the gas discharge chamber (Fig. 1), the gas mixture necessary for the operation of the TEA-CO 2 laser is created. At the initial moment of time, the storage capacitors 6 are charged from the source to a voltage of U 0 , and the upper arm of the LC generator is pulse-charged through the inductance 11 (Fig. 2). After starting the thyratron 9, recharge through the inductance of the primary winding of the inductor-transformer 10 of the lower storage capacitor 6 begins and at the same time the voltage rises in the discharge gap. The voltage arising on the secondary windings of the inductor-transformer 10, loaded on the section of the preionizer 3, provides sparking in the gap of the spark gap and UV-preionization of the gas-discharge gap for the full duration of the voltage rise. The duration of the front of the overcharge voltage is determined by the inductance of the primary winding of the inductor-transformer 10 and when the voltage reaches a certain value U 1 (U 0 <U 1 <2U 0 ), the series-connected storage capacitors 6 discharge through the gas-discharge gap between electrodes 1 and 2 and is provided stable volume independent discharge in the gas mixture of the laser. The sectional design of the preionizer 3, the sections of which are connected to a separate winding of the inductor-transformer 10, also ensures the simultaneous operation of the sections and, consequently, the synchronous operation of UV radiation sources.

В приведенном примере (aиг. 1, 2) описана конструкция разрядного модуля, использованная при разработке системы накачки TEA-CO2-лазера средней мощностью 4 кВт, входящего в лазерный комплекс для разделения изотопов углерода [5]. Электродная система состоит из трех идентичных, но электрически несоединенных пар электродов. Каждая пара электродов снабжена импульсной системой питания с отдельным предыонизатором (многоэлементным искровым разрядником). К каждому промежуточному элементу разрядника подключена небольшая емкость (100 пФ), соединенная с заземленным электродом, что позволило снизить пробивное напряжение и повысить стабильность работы предыонизатора в частотном режиме. Пробой разрядных промежутков предыонизатора происходит через 200 нс после запуска, а ток через предыонизатор поддерживается в течение всей длительности нарастания напряжения на основном разрядном промежутке. Конструктивно предыонизатор выполнен в виде автономных блоков, что позволяет осуществлять их оперативную замену без снятия газоразрядной камеры. Каждая секция предыонизатора имеет восемь разрядных промежутков, расположенных с шагом 24 мм. В качестве сильноточных коммутаторов использованы выпускаемые промышленностью водородные тиратроны типа ТГИ1- 2500/50. Эквивалентная индуктивность дросселя-трансформатора, приведенная к первичной обмотке, составляет величину 5•10-6 Гн. Так как водородные тиратроны имеют разброс по времени срабатывания, которое кроме того может изменяться по мере их старения, в устройстве накачки лазерного комплекса используется система синхронизации, позволяющая регулировать момент срабатывания каждого тиратрона. Кроме того, используется система стабилизации накала импульсных тиратронов с фазоимпульсным регулятором, поскольку надежная работа тиратронных ключей возможна только при стабилизации напряжения накала и напряжения на генераторе водорода на уровне 2-3%.The above example (aig. 1, 2) describes the construction of the discharge module used in the development of the pumping system of a TEA-CO 2 laser with an average power of 4 kW, which is part of a laser complex for the separation of carbon isotopes [5]. The electrode system consists of three identical but electrically unconnected pairs of electrodes. Each pair of electrodes is equipped with a pulsed power supply system with a separate preionizer (multi-element spark gap). A small capacitance (100 pF) connected to a grounded electrode is connected to each intermediate element of the arrester, which made it possible to reduce the breakdown voltage and increase the stability of the preionizer in the frequency mode. The breakdown of the discharge gaps of the preionizer occurs 200 ns after the start, and the current through the preionizer is maintained during the entire duration of the voltage rise in the main discharge gap. Structurally, the preionizer is made in the form of autonomous units, which allows for their quick replacement without removing the gas discharge chamber. Each section of the preionizer has eight discharge gaps located in 24 mm increments. Hydrogen thyratrons of the TGI1-250 / 50 type manufactured by the industry were used as high-current switches. The equivalent inductance of the inductor-transformer, reduced to the primary winding, is 5 • 10 -6 GN. Since hydrogen thyratrons have a spread in response time, which, in addition, can change as they age, a laser system uses a synchronization system to adjust the response time of each thyratron. In addition, a stabilization system for pulsed thyratrons with a phase-pulse regulator is used, since reliable operation of thyratron switches is possible only when the voltage and voltage on the hydrogen generator are stabilized at 2-3%.

Источники информации
1. Е.П.Велихов и др., Импульсные CO2-лазеры и их применение для разделения изотопов. -М.: Наука, 1983, с. 109-118, Рис. 3.19к.
Sources of information
1. EP Velikhov et al., Pulse CO 2 lasers and their use for isotope separation. -M .: Nauka, 1983, p. 109-118, Fig. 3.19k

2. В.В.Апполонов и др., Формирование объемного самостоятельного разряда в плотных газах при больших межэлектродных расстояниях. -Письма в ЖТФ, том 11, выпуск 20, 26.10.85, с. 1262-1267. 2. V.V. Appolonov et al., Formation of a self-sustained volume discharge in dense gases at large interelectrode distances. -Letters in ZhTF, volume 11, issue 20, 10.26.85, p. 1262-1267.

3. В.В.Апполонов и др., Мощный электроразрядный CO2-лазер с добавками в смесь легкоионизируемых веществ. -Квантовая электроника, том 12, N1, 1985, с. 5-9.3. V.V. Appolonov et al., Powerful electric-discharge CO 2 laser with additives in a mixture of easily ionized substances. -Quantum Electronics, Volume 12, N1, 1985, p. 5-9.

4. В.Ю.Баранов и др., Электроразрядные эксимерные лазеры на галогенидах инертных газов.- М.: Энергоиздат, 1988, с. 103-107 (прототип). 4. V.Yu. Baranov et al., Electric-discharge excimer lasers based on inert gas halides. - M.: Energoizdat, 1988, p. 103-107 (prototype).

5. А. В. Астахов и др., Лазерный комплекс для разделения изотопов углерода. -Тезисы докладов конференции "Прикладная оптика - 96". -Санкт-Петербург, сентябрь 1996, с. 265. 5. A. V. Astakhov et al., Laser complex for the separation of carbon isotopes. - Abstracts of the conference "Applied Optics - 96". St. Petersburg, September 1996, p. 265.

Claims (4)

1. Устройство накачки мощного импульсно-периодического газового лазера, содержащее электроды разряда накачки и импульсную систему питания, выполненную по схеме LC-генератора, в которой к электродам разряда, один из которых соединен с общей шиной схемы, присоединена последовательная цепь из накопительных конденсаторов, средняя точка которой подключена к высоковольтному вводу источника напряжения, другой электрод разряда накачки через зарядное сопротивление соединен с общей шиной схемы, нижнее плечо цепи конденсаторов присоединено к основным электродам сильноточного коммутатора, выполненного на тиратроне, причем схема снабжена предыонизатором УФ-излучения, выполненным в виде установленного в зоне газовой лазерной среды искрового разрядника, на котором создается напряжение поджига, отличающееся тем, что электрод разряда накачки, соединенный с зарядным сопротивлением и являющийся катодом газоразрядного объема, выполнен сплошным из материала с повышенными фотоэмиссионными свойствами, а другой электрод, являющийся анодом газоразрядного объема, имеет плоскую прямоугольную форму и в его центральной части выполнено окно в виде решетки, прозрачное для УФ-излучения, искровой разрядник предыонизатора выполнен линейным многозазорным и расположен непосредственно под решеткой анода, а средняя точка цепи накопительных конденсаторов соединена с анодом тиратрона через первичную обмотку введенного в схему дросселя-трансформатора, вторичные обмотки которого присоединены к секциям многозазорного разрядника. 1. A pumping device for a high-power repetitively pulsed gas laser containing electrodes for a discharge discharge and a pulsed power supply system made according to the LC generator circuit, in which a serial circuit of storage capacitors is connected to the discharge electrodes, one of which is connected to a common circuit bus, medium the point of which is connected to the high-voltage input of the voltage source, another pump discharge electrode through the charging resistance is connected to the common circuit bus, the lower arm of the capacitor circuit is connected to the the electrodes of a high-current switch, made on a thyratron, moreover, the circuit is equipped with a preionizer of UV radiation, made in the form of a spark gap installed in the zone of the gas laser medium, on which an ignition voltage is created, characterized in that the pump discharge electrode connected to the charging resistance and is the cathode gas discharge volume, made continuous of a material with enhanced photoemissive properties, and the other electrode, which is the anode of the gas discharge volume, has a flat rectangle the shape of the window and in its central part is a window in the form of a grating, transparent to UV radiation, the spark gap of the preionizer is linear multi-gap and located directly below the grating of the anode, and the midpoint of the chain of storage capacitors is connected to the anode of the thyratron through the primary winding of the inductor introduced into the circuit a transformer whose secondary windings are connected to sections of a multiple gap arrester. 2. Устройство накачки по п.1, отличающееся тем, что сплошной электрод разряда накачки - катод выполнен из меди или латуни. 2. The pump device according to claim 1, characterized in that the continuous electrode of the discharge pump is a cathode made of copper or brass. 3. Устройство накачки по п.1, отличающееся тем, что сплошной электрод разряда накачки - катод выполнен из магния. 3. The pumping device according to claim 1, characterized in that the continuous electrode of the discharge discharge is a cathode made of magnesium. 4. Устройство накачки по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что дроссель-трансформатор выполнен в виде воздушного кабельного трансформатора, намотанного на диэлектрический цилиндр. 4. The pump device according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the throttle transformer is made in the form of an air cable transformer wound on a dielectric cylinder.
RU98104806A 1998-03-10 1998-03-10 Device for pumping high-power pulse-periodic gas laser RU2141708C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98104806A RU2141708C1 (en) 1998-03-10 1998-03-10 Device for pumping high-power pulse-periodic gas laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98104806A RU2141708C1 (en) 1998-03-10 1998-03-10 Device for pumping high-power pulse-periodic gas laser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2141708C1 true RU2141708C1 (en) 1999-11-20

Family

ID=20203446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98104806A RU2141708C1 (en) 1998-03-10 1998-03-10 Device for pumping high-power pulse-periodic gas laser

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2141708C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2189679C2 (en) * 2000-06-30 2002-09-20 Государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" Process of pumping of active medium into continuous-wave gaseous-discharge laser with electrodes carrying dielectric coats
RU2216836C2 (en) * 2002-01-04 2003-11-20 Институт сильноточной электроники СО РАН Pulse gas laser based on mixtures of inert gases with halogenides
RU2642852C1 (en) * 2016-10-27 2018-01-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Device for stationary generation of ion beam
RU2773113C1 (en) * 2021-08-12 2022-05-30 Общество с ограниченной ответственностью «Сервотехника» Two-stroke autogenerator of a high-frequency pump unit of a gas laser

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983003720A1 (en) * 1982-04-19 1983-10-27 Kraftwerk Union Ag Energization circuit of a laser system, particularly a high energy te laser, with preionization adjustment
EP0510664A1 (en) * 1991-04-25 1992-10-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Discharge-pumped gas laser with independent preionizing circuit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983003720A1 (en) * 1982-04-19 1983-10-27 Kraftwerk Union Ag Energization circuit of a laser system, particularly a high energy te laser, with preionization adjustment
EP0510664A1 (en) * 1991-04-25 1992-10-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Discharge-pumped gas laser with independent preionizing circuit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Баранов В.Ю. и др. Электроразрядные эксимерные лазеры на галогенидах инертных газов. - М.: Энергоиздат, 1988, с. 103 - 107. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2189679C2 (en) * 2000-06-30 2002-09-20 Государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" Process of pumping of active medium into continuous-wave gaseous-discharge laser with electrodes carrying dielectric coats
RU2216836C2 (en) * 2002-01-04 2003-11-20 Институт сильноточной электроники СО РАН Pulse gas laser based on mixtures of inert gases with halogenides
RU2642852C1 (en) * 2016-10-27 2018-01-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Device for stationary generation of ion beam
RU2773113C1 (en) * 2021-08-12 2022-05-30 Общество с ограниченной ответственностью «Сервотехника» Two-stroke autogenerator of a high-frequency pump unit of a gas laser

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5247531A (en) Apparatus for preionizing apulsed gas laser
US4393505A (en) Gas discharge laser having a buffer gas of neon
EP0463815B1 (en) Vacuum ultraviolet light source
US4534035A (en) Tandem electric discharges for exciting lasers
RU2446530C1 (en) Pulse-periodic gas-discharge laser
US4105952A (en) High repetition rate pulsed laser discharge system
US4542529A (en) Preionizing arrangement for transversely excited lasers
US4709373A (en) Laser excitation system
RU2141708C1 (en) Device for pumping high-power pulse-periodic gas laser
Apollonov et al. High-power electric-discharge CO2 laser with easily ionizable substances addedto the mixture
CA2066804C (en) Discharge-pumped gas laser with independent preionizing circuit
RU2017289C1 (en) Device for pumping of gas flowing laser
RU2089981C1 (en) Set of electrodes for shaping self-maintained space discharge
RU2029423C1 (en) Method of generation in gas electric discharge laser and gas electric discharge laser
Baranov et al. Wide-aperture electric-discharge XeCl laser with ultraviolet preionizationand 20-J output energy
EP0059689B1 (en) Pre-ionization integrator with h.t. switch for pulsed gas laser
RU2124255C1 (en) Electric-discharge laser
RU2032972C1 (en) Electric discharge laser
RU232324U1 (en) Gas discharge device with longitudinal electric discharge
RU2219626C2 (en) Electric-discharge kinetic-reaction hf (df) laser
RU2096881C1 (en) Device for discharge initiation in gas laser
Panchenko et al. Pulsed gas lasers pumped by generators with inductive energy storage
RU201615U9 (en) Device for supplying a gas-discharge lamp
JP2996706B2 (en) Pulse laser oscillation device
RU2216836C2 (en) Pulse gas laser based on mixtures of inert gases with halogenides

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120311