[其他]一種氣體輝光放電腔

無效

• 申請號: 85107747
• 申請日: 1985-10-04
• 公開（公告）號: CN85107747A
• 公開（公告）日: 1987-04-15
• 發明（設計）人: 王福敦;龔光源
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/03
• 分類號: H01S3/03;H01S3/09;H01J61/00
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 李蘭英

本發明屬于用在氣體激光器或氣體放電燈上一種氣體輝光放電裝置。

一般大氣壓或高于一個大氣壓的橫向放電激發氣體極容易產生弧光，造成放電不均勻。為此，氣體激光器的橫向放電裝置上通常采用特殊面型的電極或者采用予電離的措施，如電子束予電離、X光予電離、紫外光予電離，以及雙放電等，由此帶來一整套的予電離設備，予電離與主放電之間，不僅要求結構設計精確，而且要求增加予電離的電源和同步觸發放電系統，既使如此，放電均勻的穩定性、重復性仍然難于達到要求，因為操作復雜，難于推廣應用。

Blumlein快放電系統，結構雖然簡單，但放電激活體積無法擴大，對激活的氣體選擇性強，限制了應用范圍。

美國專利（United????States????Patent????№3745481）采用電介質做電極的放電腔，結構也大大簡化了。但是，放電腔的縱向體積無法擴大，儲能密度低，著火電壓高。

加拿大（A.K.Laflamme）采用電介質電容觸發的雙放電系統（“Dauble Discharge Excitation For Atmosphere Pressure CO₂Laser”Rev.Sci.Inetri.41、1578.1970年）其放電腔與儲能系統是相對獨立的，增加了儲能電容器，其結構復雜化。

本發明目的為了克服上述種種困難，采用簡單的結構，便可獲得均勻穩定的橫向放電。放電腔內既可充入高于一個大氣壓的氣體又可充入多種類的氣體，做為氣體激光器，可以獲得多種波長的激光輸出，因結構簡單，成本低，操作程序簡單化，也就便于推廣應用。

本發明的氣體放電腔其結構如圖（一）所示，放電腔由兩塊外表面鍍有金屬膜層。（如銀，金或鋁膜），介電常數ε＞200的電介質板（1）和四塊絕緣板（2）密封而成。放電腔內，距兩電介質板（1）的內表面分別置放二層金屬絲網（3），金屬絲網平行于電介質板（1）并與之內表面有一距離D，一端由導線（4）引出放電腔外，兩導線（4）之間用聯接元件（5）連接。聯接元件（5）可以用電感、電阻、二極管或用導線直接連接。電介質板（1）外表面鍍有金屬膜層作為連接電極用。

放電腔通過高速開關（6）和限流電阻（7）與直流電源（8）連成回路，如圖（二）所示。高速開關（6）可以用火花隙、閘流管、繼電器場畸變等開關元件。

將開關（6）轉向限流電阻（7）位置，電源對電介質板施加大于腔內氣體擊穿電壓的直流電壓，放電腔經過金屬絲網開始電荷裝填式充電，然后開關（6）轉向，與限流電阻（7）斷開，使放電腔兩外表面短路，致已裝填在介質板（1）表面的“自由”電子彈射到放電腔中，其中小部分電子被金屬絲網（3）吸收，引起金屬絲網（3）與介質板（4）之間的氣體放電，其余大部分“自由”電子穿過空間直接泵浦氣體，完成放電過程。

若在放電腔兩端各置放一反射鏡（其中之一為輸出反射鏡）形成激光諧振腔，當放電腔內激光工作氣體被直接泵浦造成粒子數反轉時，即有激光束輸出。

根據激光束要求，激光工作氣體的性質以及電介質材料的特性，可以確定放電腔的尺寸，電介質板（1）的厚度以及需要加在介質板上的電壓。

放電腔的長度L可以由下面公式（1）求出。

L＝ (We)/(W_λ·A·P) （1）

其中，We-為激光單個脈沖的能量

A-為輸出激光束橫截面積

A＝G×H，G-兩縱向絕緣板之間的距離，H-兩金屬絲網（3）之間距離。

P-為放電腔里充入的激光工作的氣體壓強

W_λ-為某一特定波長λ的氣體單位氣壓激光輸出的體能量密度。

對于某一特定波長λ的激光工作氣體最佳激發條件：E/P值，（E-電場強度，P-氣體壓強），可以從“激光手冊”中查出。

電介質板（1）的厚度d可由公式（2）求出。

d= (ε·n_i·E²·H)/(16π·W_λ·P) （2）

其中n_i-激光效率，ε-電介質板（1）的介電常數。

若滿足E_do·d≥E·H+Vi關系式，其中Vi為著火電壓，E_do-為電介質板（1）正常工作電場強度。則加在電介質板（1）上的電壓，即稱為使用電壓V，由公式（3）求出。

V＝E·H+Vi????（3）