[其他]氣體激光管的球形鍍鋁陰極

在審

• 申請號: 101987000003443
• 申請日: 1987-05-11
• 公開（公告）號: CN87103443B
• 公開（公告）日: 1988-09-21
• 發明（設計）人: 張維鈺
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉建國

激光管的一種球形整體結構鍍鋁陰極，陰極殼用玻璃質材料制作，其內表面鍍有一層鋁膜，激光管的放電管伸入球形陰極內部，一片鉑箔嵌在陰極殼材料內并埋置于陰極鋁膜內。該球形整體結構鍍鋁陰極結構合理，表面均勻，散熱好，陰極引出的電接觸牢固、良好。用這種球形整體結構鍍鋁陰極制作的旁軸式或同軸式激光管輸出功率穩定，激光噪聲小，延長了使用壽命。

本發明涉及氣體激光管的陰極，特別涉及氣體激光管的球形鍍鋁陰極。

激光管的陰極用來在產生激光的過程中提供電子。冷陰極氣體激光管利用氣體放電產生導電離子，正離子在電場作用下向陰極加速。當正離子與陰極碰撞時，陰極產生電子，從而在陰極和陽極之間的放電管中產生輝光放電，進而在諧振腔內產生激光振蕩，通過激光管一端的部分反射鏡輸出激光。

在離子轟擊陰極時，產生三種效應。一種是被電子中和的離子進入并保留在陰極中，從而導致工作氣體減少;一種是引起陰極材料的濺射，這些被濺射的材料落回陰極時，會俘獲一些氣體原子或分子，即引起濺射吸氣，這也導致工作氣體減少;另一種是，原來被濺射的材料落回陰極后，如果再被離子轟擊，又會引起由被濺射材料俘獲的氣體原子或分子的重新釋放。

氣體激光管通常工作在低氣壓（例如幾乇）條件下，在長期工作以后，由于上述前兩種效應，即所謂“氣體清除”，將使工作氣體損失，引起管內氣壓降低和激光輸出功率降低。為了減小上述效應，常常使用鋁材料制造激光管的陰極，因為鋁比較便宜，濺射率較小。

為了使氣體的重新釋放與氣體的俘獲達到平衡，必須使整個陰極表面的放電電流密度是均勻分布的。而傳統的圓筒形鋁箔陰極結構不合理，其表面各處的放電電流密度分布不均勻，在靠近放電管端口處電流密度最大，從最大點處向兩側方向電流密度迅速降低，因此必須采用新的陰極結構，以使放電電流密封均勻分布。

傳統的鋁箔陰極一般采用焊接或沖壓方法做成圓筒形，它具有以下缺點：

1.由于其結構不合理造成表面放電電流密度分布不均勻，因此使氣體的俘獲率大于氣體的重新釋放率，引起工作氣體減少。

2.由于其表面存在缺陷而產生局部放電不均勻和異常濺射;在壓延過程中使用的潤滑劑及油污不易清除干凈，其軋制細紋使表面不平坦，這些都使放電不均勻，并引起強烈的濺射;在點焊成圓筒陰極的過程中，存在著不可避免的焊縫、焊坑，并含有雜質（如點焊頭的銅料），使陰極表面狀況不均勻，發生異常濺射，破壞陰極表面并逐漸擴大到整個陰極。

3.鋁圓筒陰極懸在激光管內空間中，不牢固，易振動，使放電不穩定;作為陰極引出端與陰極之間過渡引線的鎳片焊在鋁陰極圓筒上，往往容易在鎳片上放電，使鎳濺落到附近的陰極上，并在該處鋁陰極上發生強烈的濺射。

上述2、3兩點使陰極本身的壽命縮短。

英國專利申請GB2，132，407提出用玻璃質材料，諸如玻璃、石英、玻璃陶瓷等，制成半球形陰極殼15，在陰極殼內部鍍一層鋁或鋁合金膜30′。激光管管殼用低熱膨脹系數的玻璃質材料制造，選擇陰極殼材料的熱膨脹系數與激光管管體材料相近，用銦32′作媒質，將陰極殼封接到管體上。它用鍍鋁膜代替傳統的鋁箔作陰極，并試圖解決陰極殼材料與管體材料之間的熱膨脹匹配問題，以消除應力，但是它結構不合理，仍然采用傳統的封接技術，并且沒有說明鍍鋁陰極表面如何電引出。

美國專利US4，477，908提出一種陰極結構，其陰極內表面37′雖然是球形的，放電毛細管的一端27′開口在陰極球形內表面的球心至球面開口連線上，但是這種陰極采用鋁材料分兩部分制成，然后將這兩部分組裝在一起。從其附圖中可以看出，該陰極與激光管管體是分離的，而該專利沒有說明該陰極如何與激光管裝配，也沒有提到電引出問題，并且由于是兩部分裝配成的，在其配合的界面處仍然存在局部放電不均勻和異常濺射問題。

本發明的目的在于提供氣體激光管的一種球形整體結構鍍鋁陰極，其以球形整體結構代替裝配式或封接式結構，以鋁膜代替加工的鋁材料，以嵌在陰極殼材料內的埋置的鉑箔引線代替裸露的鎳片引線，以克服現有技術的激光管陰極的上述缺點，提高激光管的輸出功率穩定性，降低激光噪聲。延長使用壽命。