RU2420844C2 - Metal halide vapour laser active element - Google Patents
Metal halide vapour laser active element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2420844C2 RU2420844C2 RU2009101603/28A RU2009101603A RU2420844C2 RU 2420844 C2 RU2420844 C2 RU 2420844C2 RU 2009101603/28 A RU2009101603/28 A RU 2009101603/28A RU 2009101603 A RU2009101603 A RU 2009101603A RU 2420844 C2 RU2420844 C2 RU 2420844C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working channel
- halogen
- vacuum
- active element
- metal
- Prior art date
Links
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 title claims abstract description 32
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims abstract description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 13
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 13
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 6
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical group [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011630 iodine Substances 0.000 claims description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 4
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- -1 metal halide compound Chemical class 0.000 description 8
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N hydrogen bromide Substances Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- ODWXUNBKCRECNW-UHFFFAOYSA-M bromocopper(1+) Chemical compound Br[Cu+] ODWXUNBKCRECNW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910000042 hydrogen bromide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000039 hydrogen halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012433 hydrogen halide Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при разработке активных элементов лазеров на парах галогенидов металлов, например, бромида меди.The invention relates to quantum electronics and can be used to develop active elements of metal halide vapor lasers, for example, copper bromide.
В традиционных лазерах на парах чистых металлов кусочки металла закладываются в рабочий канал газоразрядной трубки [Исаев А.А., Казарян М.А., Петраш Г.Г. Эффективный импульсный лазер на парах меди с высокой средней мощностью генерации. // Письма в ЖЭТФ. - 1972. - Т.16. - Вып.1. - С.40-42], представляющий собой керамическую трубку, которая в свою очередь помещается в теплоизолятор. Вся эта конструкция находится в кварцевой оболочке. Чтобы создать необходимое давление паров металла нужно разогреть рабочий канал за счет энергии, выделяющейся в разряде до температуры 1500-1700°C. Именно такие температуры определяют сложность конструкции активных элементов лазеров на парах чистых металлов.In traditional pure metal vapor lasers, pieces of metal are placed in the working channel of a gas discharge tube [Isaev AA, Kazaryan MA, Petrash G. Efficient pulsed copper vapor laser with high average lasing power. // Letters to JETP. - 1972. - T. 16. -
В настоящее время известны два типа низкотемпературных лазеров на парах металлов, а точнее на солях металлов - это лазеры на парах галогенидов металлов (ЛПГМ) [Исаев А.А., Казарян М.А., Леммерман Г.Ю., Петраш Г.Г. Импульсная генерация на переходах атома меди в разряде в парах бромистой и хлористой меди. Квантовая электроника. 1976. Т.3. №8. С.1800-1803] и гибридные лазеры [Jones D.R., Sabotinov N.V., Maitland A., Little СЕ. A high-power high-efficiency Cu-Ne-HBr (λ=510.6. 578.2 nm) laser. Optics Communications. 1992. Vol.94. №4. P.289-299]. Рабочая температура этих лазеров составляет 600-650°С. Это позволяет значительно упростить конструкцию активного элемента, используя в качестве рабочего канала кварц.Currently, two types of low-temperature metal vapor lasers are known, and more specifically, metal salts — metal halide vapor (LPHM) lasers [Isaev AA, Kazaryan MA, Lemmerman G.Yu., Petrash G.G. . Pulse generation at transitions of a copper atom in a discharge in vapors of bromide and chloride of copper. Quantum Electronics. 1976.V.3.
Известны отпаянные газоразрядные трубки ЛПГМ [US №4635271, 1987]. Рабочее вещество - галогенид металла в таких лазерах размещается в отдельных отростках. Рабочий канал утепляется теплоизолятором, чтобы достичь рабочей температуры. На электроды подается импульсное напряжение и в газоразрядной трубке активного элемента лазера, который наполнен буферным газом неоном, зажигается разряд. Рабочий канал разогревается до температуры 600-650°C, после чего включаются нагреватели. Они нагревают отдельные отростки с галогенидом металла до температуры 450-550°C, чтобы создать рабочее давление паров галогенида металла. В разряде молекулы галогенида металла диссоциируют на пары металла и галогена, а уже после этого происходит возбуждение атомов металла разрядом (соударение с электронами) и появляется генерация.Known sealed discharge tubes LPGM [US No. 4635271, 1987]. The working substance - metal halide in such lasers is located in separate processes. The working channel is insulated with a heat insulator in order to reach the working temperature. A pulse voltage is applied to the electrodes, and a discharge is ignited in the gas discharge tube of the active element of the laser, which is filled with buffer gas by neon. The working channel is heated to a temperature of 600-650 ° C, after which the heaters turn on. They heat individual processes with a metal halide to a temperature of 450-550 ° C to create a working vapor pressure of the metal halide. In a discharge, metal halide molecules dissociate into metal and halogen vapors, and after that the metal atoms are excited by a discharge (collision with electrons) and generation occurs.
Несмотря на то, что ЛПГМ с отростками могут работать в отпаянном режиме, они имеют свои недостатки. Срок службы активных элементов ЛПГМ с отростками значительно уступает сроку службы их высокотемпературным аналогам в парах чистых металлов. Не в последнюю очередь это связано с загрязнением электродов рабочим веществом. Кроме этого, имеются сложности с поддержанием градиента температур рабочего канала и находящихся рядом с ним отростков с галогенидом металла. Поскольку их температура отличается на 100-200°C, то изменение температуры рабочего канала может привести к изменению температуры отростков с галогенидом металла и, следовательно, неконтролируемому поступлению рабочего вещества в рабочий канал.Despite the fact that LPGM with processes can work in sealed mode, they have their drawbacks. The service life of active elements of LPGM with processes is significantly inferior to the service life of their high-temperature counterparts in vapors of pure metals. Not least this is due to contamination of the electrodes with a working substance. In addition, there are difficulties in maintaining the temperature gradient of the working channel and processes adjacent to it with a metal halide. Since their temperature differs by 100-200 ° C, a change in the temperature of the working channel can lead to a change in the temperature of the processes with a metal halide and, therefore, uncontrolled flow of the working substance into the working channel.
Известно лазерное устройство на парах металла [RU 2115204 С1, 1998], содержащее лазерную трубку, средство для введения галоидного соединения металла в лазерную трубку из камеры и средство для диссоциации галоидного соединения металла для получения паров металла для использования в лазерном процессе, при этом оно содержит средство для пропускания галоидного газа или газа донора галоида над поверхностью металла в камере, выполненной с возможностью получения галоидного соединения металла. Металл может содержаться внутри камеры или составлять поверхность самой камеры.A laser device for metal vapor [RU 2115204 C1, 1998] is known, comprising a laser tube, means for introducing a metal halide compound into the laser tube from the chamber, and means for dissociating the metal halide compound to produce metal vapor for use in the laser process, while it contains means for passing a halide gas or gas of a halogen donor over a metal surface in a chamber configured to produce a metal halide compound. The metal may be contained within the chamber or constitute the surface of the chamber itself.
Конструкция получается громоздкой, поскольку вся система состоит из активного элемента и отдельной камеры для образования галогенида металла. Кроме этого, требуется наличие баллонов с инертным газом и галогеном (галогеноводородом), а также устройства для улавливания отработанного рабочего вещества. Прокачной принцип работы ограничивает широкое практическое применение этих лазеров.The construction is cumbersome because the entire system consists of an active element and a separate chamber for the formation of a metal halide. In addition, the presence of inert gas cylinders and halogen (hydrogen halide), as well as a device for collecting spent working substance, are required. The pumping principle of operation limits the wide practical application of these lasers.
Известно [GB 2219128] лазерное устройство на парах металла, включающее оболочку, имеющую продольную ось и содержащую негазообразный металл, и средства, позволяющие пропускать галогеновый газ через оболочку над поверхностью металла, чтобы произвести галогенид металла в ней, который затем под нагревом испаряется и диссоциирует.It is known [GB 2219128] a metal vapor laser device comprising a shell having a longitudinal axis and containing a non-gaseous metal, and means allowing the halogen gas to pass through the shell above the metal surface to produce a metal halide in it, which then evaporates and dissociates under heating.
Лазерное устройство на парах металла в отпаянном режиме включает оболочку, имеющую продольную ось и поверхности негазообразного металла, два окна, каждое окно находится у одного из концов оболочки, и средства для герметизации оболочки, внутри которой на поверхности металла формируется галогенид металла и в которой перед работой лазера галогеновый газ располагают так, чтобы он протекал над поверхностью металла, чтобы произвести галогенид металла.The metal vapor laser device in sealed mode includes a shell having a longitudinal axis and surfaces of a non-gaseous metal, two windows, each window is located at one end of the shell, and means for sealing the shell, inside of which a metal halide is formed on the metal surface and in which before operation The halogen gas is positioned so that it flows over the surface of the metal to produce a metal halide.
Недостатки те же, что и в предыдущем случае для прокачной системы, только без камеры для образования галогенида металла. Но в этом случае появляются такие дополнительные устройства, как регулятор давления подаваемого газа и контроллер, управляющий им.The disadvantages are the same as in the previous case for the bleeding system, only without a chamber for the formation of a metal halide. But in this case, additional devices such as a pressure regulator of the supplied gas and a controller controlling it appear.
По второй части патента, касающейся отпаянного варианта, стоит сказать, что это аналог лазера на парах галогенида металла с галогенидом металла не в отростках, а прямо в рабочем канале. В кварцевой оболочке располагается медная трубка. По мере того как через нее пропускается HBr (он диссоциирует в разряде на H и Br) происходит наработка (образование) бромида меди на стенках медной трубы (при взаимодействии брома и меди). После этого газоразрядная трубка перекрывается, и лазер начинает работать в отпаянном режиме.According to the second part of the patent concerning the sealed-off version, it is worth saying that this is an analogue of a metal halide vapor laser with a metal halide not in the processes, but directly in the working channel. In the quartz shell is a copper tube. As HBr passes through it (it dissociates in the discharge into H and Br), the production (formation) of copper bromide on the walls of the copper pipe occurs (during the interaction of bromine and copper). After that, the gas discharge tube is blocked, and the laser begins to work in sealed mode.
Однако недостатками такой системы является то, что расположение галогенида металла в рабочем канале может приводить к неустойчивости разряда. К тому же расположение металлической (медной) трубки в кварцевой оболочке в непосредственном контакте с разрядом в отдельных случаях (опять же в случае неустойчивого режима разряда) может приводить к замыканию на нее разряда и срыву генерации. Для достижения максимальных генерационных характеристик лазера необходимо, чтобы температура стенки газоразрядной трубки составляла 600-650°C, а в данном случае она будет определяться температурой плавления бромида меди 450-550°C, при которой создается необходимое давление паров галогенида металла.However, the disadvantages of such a system is that the location of the metal halide in the working channel can lead to discharge instability. In addition, the location of a metal (copper) tube in a quartz shell in direct contact with the discharge in some cases (again, in the case of an unstable discharge mode) can lead to the closure of the discharge on it and the generation failure. To achieve maximum laser generation characteristics, it is necessary that the wall temperature of the gas discharge tube be 600-650 ° C, and in this case it will be determined by the melting point of copper bromide 450-550 ° C, at which the necessary vapor pressure of the metal halide is created.
Задачей изобретения является получение генерации в парах металлов с образованием паров галогенида металла в рабочем канале отпаянного активного элемента лазера непосредственно во время его работы.The objective of the invention is to obtain generation in metal vapors with the formation of metal halide vapors in the working channel of the sealed active laser element directly during its operation.
Технический результат: удобные в эксплуатации активные элементы лазера на парах галогенида металлов с большим сроком службы.Effect: convenient active elements of a metal halide vapor laser with a long service life.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что, как и известный предлагаемый активный элемент лазера на парах галогенида металла содержит вакуумно-плотную оболочку с выходными окнами на торцах, и, по меньшей мере, с двумя электродами на ее концах, внутри вакуумно-плотной оболочки в области рабочего канала размещены кусочки металла.The task and the technical result are achieved in that, like the known proposed active element of the metal halide vapor laser, it contains a vacuum-tight shell with exit windows at the ends, and at least two electrodes at its ends, inside a vacuum-tight shell pieces of metal are placed in the area of the working channel.
Новым является то, что активный элемент дополнительно содержит, по меньшей мере, один генератор галогена для образования галогенида металла в рабочем канале вакуумно-плотной оболочки.What is new is that the active element further comprises at least one halogen generator for forming a metal halide in the working channel of the vacuum-tight shell.
Кроме того, генератор галогена, выполнен в виде, по меньшей мере, одной дополнительной емкости, полость которой соединена с полостью вакуумно-плотной оболочки и заполнена либо адсорбентом, насыщенным газообразным галогеном, таким как бром или хлор, либо в ней размещен галоген, находящийся в твердой фазе, например, йод.In addition, the halogen generator is made in the form of at least one additional container, the cavity of which is connected to the cavity of the vacuum-tight shell and is filled either with an adsorbent saturated with gaseous halogen, such as bromine or chlorine, or it contains halogen located in solid phase, for example, iodine.
Кроме того, дополнительная емкость расположена на одном из концов вакуумно-плотной оболочки в области между электродом и выходным окном и выполнена в виде цилиндрического отростка, непосредственно соединяющегося с полостью вакуумно-плотной оболочки.In addition, an additional container is located at one end of the vacuum-tight shell in the region between the electrode and the exit window and is made in the form of a cylindrical process directly connected to the cavity of the vacuum-tight shell.
Кроме того, дополнительная емкость расположена в области рабочего канала вакуумно-плотной оболочки и выполнена в виде цилиндрического отростка, соединяющегося с рабочим каналом с помощью отвода из вакуумно-плотной оболочки.In addition, an additional container is located in the area of the working channel of the vacuum-tight shell and is made in the form of a cylindrical process connected to the working channel by means of a tap from the vacuum-tight shell.
Кроме того, кусочки металла расположены периодично по всей длине рабочего канала.In addition, pieces of metal are located periodically along the entire length of the working channel.
Кроме того, металл - это медь, золото, свинец или марганец.In addition, metal is copper, gold, lead or manganese.
Кроме того, рабочий канал вакуумно-плотной оболочки наполнен буферным газом, например, неоном.In addition, the working channel of the vacuum-tight shell is filled with a buffer gas, for example, neon.
Кроме того, в качестве адсорбента использован, например цеолит.In addition, as an adsorbent used, for example zeolite.
Кроме того, дополнительная емкость снабжена контролируемым и управляемым автономным нагревателем.In addition, the additional tank is equipped with a controlled and controlled autonomous heater.
Кроме того, рабочий канал обмотан слоем теплоизолятора, например, каолиновой ватой.In addition, the working channel is wrapped with a layer of heat insulator, for example, kaolin wool.
Кроме того, электроды, имеющие кольцевую форму, размещены коаксиально на концах вакуумно-плотной оболочки и изолированы от активной среды стенкой вакуумно-плотной оболочки.In addition, the electrodes having a ring shape are placed coaxially at the ends of the vacuum-tight shell and are isolated from the active medium by the wall of the vacuum-tight shell.
Предлагаемый в настоящем изобретении способ основан на использовании генератора галогена, который представляет собой емкость, заполненную адсорбентом, например, цеолитом. Генератор снабжен нагревательным элементом для создания необходимой концентрации галогена в рабочем канале газоразрядной трубки (вакуумно-плотной оболочки). Генератор галогена работает по принципу молекулярного сита. Подбирается адсорбент, например, цеолит с размером пор достаточным для адсорбции галогенов - брома и хлора. Поскольку йод представляет собой кристаллическое вещество, то он помещается в емкость для цеолита непосредственно в твердом виде. Генератор галогена (брома и хлора) нагревается для дегазации в вакууме при температуре 400-550°C, затем емкость с адсорбентом охлаждается и адсорбент насыщается галогеном. Далее при работе активного элемента лазера для получения требуемой концентрации галогена адсорбент термостатируют при температуре, соответствующей требуемому давлению галогена над цеолитом. При охлаждении адсорбент обратимо адсорбирует галоген. Таким образом, меняя температуру нагревания, можно легко управлять концентрацией галогена в рабочем канале лазера.Proposed in the present invention, the method is based on the use of a halogen generator, which is a container filled with an adsorbent, for example, zeolite. The generator is equipped with a heating element to create the necessary halogen concentration in the working channel of the gas discharge tube (vacuum-tight shell). The halogen generator operates on the principle of a molecular sieve. An adsorbent is selected, for example, a zeolite with a pore size sufficient for adsorption of halogens - bromine and chlorine. Since iodine is a crystalline substance, it is placed directly in solid form in a container for zeolite. The halogen generator (bromine and chlorine) is heated for degassing in vacuum at a temperature of 400-550 ° C, then the container with the adsorbent is cooled and the adsorbent is saturated with halogen. Further, when the active element of the laser is working, in order to obtain the required halogen concentration, the adsorbent is thermostated at a temperature corresponding to the required halogen pressure above the zeolite. Upon cooling, the adsorbent reversibly adsorb halogen. Thus, by changing the heating temperature, one can easily control the halogen concentration in the working channel of the laser.
Галогенид металла образуется непосредственно в рабочем канале, в отличие от обычных лазеров на галогенидах металлов, в которых галогенид металла готовится отдельно и потом загружается в вакуумно-плотную оболочку. Появляется возможность регулирования паров галогена с низкой температурой 70-150°C, что гораздо ниже температуры отростков с галогенидом металла в обычных ЛПГМ - 450-550°C.A metal halide is formed directly in the working channel, unlike conventional metal halide lasers, in which a metal halide is prepared separately and then loaded into a vacuum-tight shell. It becomes possible to control halogen vapors with a low temperature of 70-150 ° C, which is much lower than the temperature of the processes with metal halide in conventional LPGM - 450-550 ° C.
Одним из преимуществ такого технического решения является простота и безопасность в получении безводных галогенидов.One of the advantages of this technical solution is the simplicity and safety in obtaining anhydrous halides.
Уменьшается время выхода на рабочий режим по сравнению с ЛПГМ с отростками для галогенида металла, поскольку рабочая температура емкости с цеолитом значительно ниже температуры отростков с галогенидом металла в ЛПГМ.The time to reach the operating mode is reduced in comparison with LPGM with processes for a metal halide, since the working temperature of a container with zeolite is much lower than the temperature of processes with a metal halide in LPGM.
При расположении генератора галогена в области вакуумно-плотной оболочки между электродом и выходным окном он представляет собой емкость в виде цилиндрического отростка, непосредственно соединяющегося с полостью оболочки. В случае расположения его в зоне рабочего канала он представляет собой цилиндрический отросток, который для устранения непосредственного контакта с рабочим каналом (с целью создания более холодной зоны) соединяется с ним с помощью отвода из кварцевой трубки. Такое расположение позволяет независимо от температуры рабочего канала регулировать давление галогена.When the halogen generator is located in the region of a vacuum-tight shell between the electrode and the output window, it represents a capacity in the form of a cylindrical process directly connected to the cavity of the shell. In the case of its location in the zone of the working channel, it is a cylindrical process that, to eliminate direct contact with the working channel (in order to create a colder zone), is connected to it by means of a tap from the quartz tube. This arrangement allows you to adjust the halogen pressure regardless of the temperature of the working channel.
В системе для возбуждения активной среды мы используем барьерный разряд емкостного типа. Для реализации такого типа разряда электроды располагаются с внешней стороны вакуумно-плотной оболочки, тем самым исключается возможность их загрязнения рабочим веществом и приводит к увеличению срока службы активного элемента. Упрощаются условия накачки, т.е. в таком разряде токи небольшие и коммутатор в схеме накачки работает в облегченном режиме. Помимо этого отпадает необходимость использования накопительных емкостей, поскольку электроды имеют собственную емкость.In the system, we use a capacitive type barrier discharge to excite an active medium. To implement this type of discharge, the electrodes are located on the outside of the vacuum-tight shell, thereby eliminating the possibility of contamination by the working substance and leading to an increase in the service life of the active element. Pumping conditions are simplified, i.e. in this discharge, the currents are small and the switch in the pump circuit operates in light mode. In addition, there is no need to use storage tanks, since the electrodes have their own capacity.
Т.е. мы считаем, что использование предложенного способа получения генерации в солях металлов с использованием для их возбуждения емкостного разряда позволит создать удобные в эксплуатации активные элементы с большим сроком службы.Those. We believe that the use of the proposed method for generating generation in metal salts using a capacitive discharge to excite them will allow us to create active elements that are convenient in operation with a long service life.
Благодаря отпаянному режиму работы в отличие от гибридных лазеров такая система становится мобильной.Thanks to the sealed-off mode of operation, unlike hybrid lasers, such a system becomes mobile.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами:The invention is illustrated by graphic materials:
На фиг.1 приведена конструкция предлагаемого активного элемента с расположением генератора галогена по центру рабочего канала.Figure 1 shows the design of the proposed active element with the location of the halogen generator in the center of the working channel.
На фиг.2 приведена конструкция предлагаемого активного элемента с расположением генератора галогена в области вакуумно-плотной оболочки между электродом и выходным окном.Figure 2 shows the design of the proposed active element with the location of the halogen generator in the region of the vacuum-tight shell between the electrode and the exit window.
На фиг.3 приведен генератор галогена, выполненный в виде емкости, в которой размещен цеолит, насыщенный бромом или хлором.Figure 3 shows a halogen generator made in the form of a container in which a zeolite saturated with bromine or chlorine is placed.
На фиг.4 приведен генератор галогена, выполненный в виде емкости, в которой размещен йод.Figure 4 shows the halogen generator, made in the form of a container in which iodine is placed.
Предлагаемый активный элемент (фиг.1 и фиг.2) содержит кварцевую (вакуумно-плотную) оболочку 1, выходные окна 2, электроды 3, рабочий канал (кварц) 4, нагревательный элемент рабочего канала 5, кусочки металла 6, генератор галогена 7, выполненный в виде емкости, припаянной к вакуумно-плотной оболочке 1, нагреватель емкости 8.The proposed active element (figure 1 and figure 2) contains a quartz (vacuum-tight)
Емкость может быть припаяна к вакуумно-плотной оболочке 1 по центру рабочего канала 4 (фиг.1) или припаяна между кольцевыми электродами 3, располагаемыми с внешней стороны вакуумно-плотной оболочки и выходными окнами 2.The container can be soldered to the vacuum-
Генератора галогена (брома или хлора) 7 (фиг.3) имеет цеолитовую основу, которая насыщена бромом или хлором. Поскольку йод находится в твердой фазе, то он помещается в емкость 7 в чистом виде (фиг.4). Нагреватель 8 позволяет создавать необходимое давление паров галогена.The halogen generator (bromine or chlorine) 7 (Fig. 3) has a zeolite base that is saturated with bromine or chlorine. Since iodine is in the solid phase, it is placed in the
Для изготовления предлагаемого в настоящем изобретения активного элемента лазера к вакуумно-плотной оболочке 1, с диаметром 1.7 см и длиной рабочего канала 40 см, припаивалась дополнительная емкость 7, в которую засыпали 50 грамм цеолита 13Е. Далее цеолит прогревали при температуре 400-550°C в вакууме 10-3 мм рт.ст. до полной дегазации (обычно в течение 3-5 часов). Затем емкость 7 охлаждается до комнатной температуры и напускается сухой бром под давлением 380 Торр в течение 10 минут. Излишки бромистого водорода скачивают, добавляют в активный элемент буферный газ (в данном случае неон до давления 10-30 мм рт.ст.). После чего активный элемент отпаивается от вакуумной системы и готов к работе.To manufacture the active laser element proposed in the present invention, an
Активный элемент работает следующим образом.The active element works as follows.
В активном элементе зажигался разряд, после чего емкость с цеолитом нагревалась до 130°C. При нагреве емкости с цеолитом появлялась генерация и мощность излучения составляла 2 Вт.A discharge was ignited in the active element, after which the container with zeolite was heated to 130 ° C. When the vessel with zeolite was heated, lasing appeared and the radiation power was 2 W.
На электроды 3 активного элемента подается напряжение и в рабочем канале 4, где имеется буферный газ Ne, зажигается импульсный электрический разряд. Нагревательный элемент 5 позволяет разогреть рабочий канал 4 до необходимой температуры 600-650°C (при этих температурах эффективно испаряется с поверхности металла галогенид металла). Затем включается нагреватель 8 генератора галогена 7, который разогревает его до температуры 70-150°C, чтобы создать в рабочем канале 4 нужное давление паров галогена (для каждого галогена температура индивидуальна), т.е. тем самым осуществляется подача галогена (Br, Cl, I) в рабочий канал 4. Галоген реагирует с металлом (Cu, Au, Mn, Pb), образуя летучее соединение галогенида металла. Затем молекулы галогенида металла диссоциируют в разряде на пары металла и галогена, а уже после этого происходит возбуждение атомов металла разрядом (соударение с электронами) и появляется генерация.A voltage is applied to the
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009101603/28A RU2420844C2 (en) | 2009-01-19 | 2009-01-19 | Metal halide vapour laser active element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009101603/28A RU2420844C2 (en) | 2009-01-19 | 2009-01-19 | Metal halide vapour laser active element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009101603A RU2009101603A (en) | 2010-07-27 |
| RU2420844C2 true RU2420844C2 (en) | 2011-06-10 |
Family
ID=42697744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009101603/28A RU2420844C2 (en) | 2009-01-19 | 2009-01-19 | Metal halide vapour laser active element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2420844C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787554C1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-01-10 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток"им. Шокина") | Active element of a metal vapor laser |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2115204C1 (en) * | 1992-07-30 | 1998-07-10 | И-И-Ви ЛИМИТЕД | Metal vapor laser unit |
| RU2003104898A (en) * | 2003-02-18 | 2004-09-10 | Научно-исследовательское учреждение Институт оптики атмосферы СО РАН | ACTIVE LASER ELEMENT ON METAL HALOGENIDE VAPORS |
| RU2239923C1 (en) * | 2003-01-20 | 2004-11-10 | Российская Федерация в лице Министерства по атомной энергии Федерального государственного унитарного предприятия - Российского федерального ядерного центра - Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики | Method and apparatus for producing iodine-containing gas |
| RU2295811C2 (en) * | 2004-11-09 | 2007-03-20 | Институт оптики атмосферы Сибирское Отделение Российской Академии Наук | Method for maintaining and controlling concentration of halogen hydrogen in gas-discharge tube of laser and gas-discharge laser tube working on metal halogenide vapors |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243619C2 (en) * | 2003-02-18 | 2004-12-27 | Научно-исследовательское учреждение Институт оптики атмосферы СО РАН | Active element of metal halide vapor laser |
-
2009
- 2009-01-19 RU RU2009101603/28A patent/RU2420844C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2115204C1 (en) * | 1992-07-30 | 1998-07-10 | И-И-Ви ЛИМИТЕД | Metal vapor laser unit |
| RU2239923C1 (en) * | 2003-01-20 | 2004-11-10 | Российская Федерация в лице Министерства по атомной энергии Федерального государственного унитарного предприятия - Российского федерального ядерного центра - Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики | Method and apparatus for producing iodine-containing gas |
| RU2003104898A (en) * | 2003-02-18 | 2004-09-10 | Научно-исследовательское учреждение Институт оптики атмосферы СО РАН | ACTIVE LASER ELEMENT ON METAL HALOGENIDE VAPORS |
| RU2295811C2 (en) * | 2004-11-09 | 2007-03-20 | Институт оптики атмосферы Сибирское Отделение Российской Академии Наук | Method for maintaining and controlling concentration of halogen hydrogen in gas-discharge tube of laser and gas-discharge laser tube working on metal halogenide vapors |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787554C1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-01-10 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток"им. Шокина") | Active element of a metal vapor laser |
| RU2798084C1 (en) * | 2023-01-25 | 2023-06-15 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" | Method for operation of the active element of a copper vapor laser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009101603A (en) | 2010-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SU1055347A3 (en) | Device for generating high-intensity ultraviolet radiation | |
| US3067357A (en) | Electric discharge lamp electrode | |
| JP4328789B2 (en) | Extreme ultraviolet radiation source with high radiation output based on gas discharge | |
| RU2420844C2 (en) | Metal halide vapour laser active element | |
| US3755756A (en) | Gaseous laser employing a segmented discharge tube | |
| JP3939745B2 (en) | Energy converter | |
| Livingstone et al. | Characteristics of a copper bromide laser with flowing Ne-HBr buffer gas | |
| JPH0660848A (en) | Dc-operated alkali metal vapor arc discharge lamp | |
| EP0343795B1 (en) | Metal vapour laser device | |
| JP2010257875A (en) | Discharge lamp | |
| US4736381A (en) | Optically pumped divalent metal halide lasers | |
| RU2295811C2 (en) | Method for maintaining and controlling concentration of halogen hydrogen in gas-discharge tube of laser and gas-discharge laser tube working on metal halogenide vapors | |
| JPS59139543A (en) | High intensity arc discharge lamp | |
| US5544191A (en) | Metal vapor laser capable of cold operation | |
| Temelkov et al. | Strontium bromide vapor laser excited by a nanosecond pulsed longitudinal discharge | |
| RU2787554C1 (en) | Active element of a metal vapor laser | |
| WO2016193694A2 (en) | Mercury-free gas discharge lamp | |
| Kacheva et al. | Carbon monoxide laser operating at room temperature | |
| RU62742U1 (en) | ACTIVE LASER ELEMENT ON METAL HALOGENIDE VAPORS | |
| Saito et al. | Low-temperature operation of copper-vapor lasers by using vapor-complex reaction of metallic copper and metal halide | |
| RU20201U1 (en) | METAL PAIR LASER RADIATOR | |
| JPS63199471A (en) | Metallic vapor laser oscillating tube | |
| RU2229188C1 (en) | Method for reducing pre-pulse concentration of electrons in active medium of metal halide vapor laser and active element of metal halide vapor laser | |
| JPH0480551B2 (en) | ||
| Vuchkov et al. | Service life of a copper bromide vapor laser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180120 |