[其他]一种气体辉光放电腔

说明书

一种用于气体激光器或气体放电灯上的气体辉光放电腔其主要特点在于引入由电介质板和绝缘板密封而成的放电腔内一金属丝网，使其放电腔获得多种类气体的大面积，高气压的横向均匀稳定的放电。放电腔的结构和要求的供电回路简单，寿命长，操作方便，便于推广应用。

本发明属于用在气体激光器或气体放电灯上一种气体辉光放电装置。

一般大气压或高于一个大气压的横向放电激发气体极容易产生弧光，造成放电不均匀。为此，气体激光器的横向放电装置上通常采用特殊面型的电极或者采用予电离的措施，如电子束予电离、X光予电离、紫外光予电离，以及双放电等，由此带来一整套的予电离设备，予电离与主放电之间，不仅要求结构设计精确，而且要求增加予电离的电源和同步触发放电系统，既使如此，放电均匀的稳定性、重复性仍然难于达到要求，因为操作复杂，难于推广应用。

Blumlein快放电系统，结构虽然简单，但放电激活体积无法扩大，对激活的气体选择性强，限制了应用药围。

美国专利（United States Patent №3，745，481）采用电介质做电极的放电腔，结构也大大简化了。但是，放电腔的纵向体积无法扩大，储能密度低，着火电压高。

加拿大A、K、Laflamme采用电介质电容触发的双放电系统（“Dauble Discharge Excitation for Atmosphere Pressure Co₂ Laser”Rev、Sci、Inetri，41，1578，1970年）其放电腔与储能系统是相对独立的，增加了储能电容器，其结构复杂化。

本发明目的为了克服上述种种困难，采用简单的结构，便可获得均匀稳定的横向放电。放电腔内既可充入高于一个大气压的气体又可充入多种类的气体，做为气体激光器，可以获得多种波长的激光输出，因结构简单，成本低，操作程序简单化，也就便于推广应用。

本发明的气体放电腔其结构如图（一）所示，放电腔由两块外表面镀有金属膜层。（如镀，金或铝膜），介电常数∑＞200的电介质板（1）和四块绝缘板（2）密封而成。放电腔内，距两电介质板（1）的内表面分别置放二层金属丝网（3），金属丝网平行于电介质板（1）并与之内表面有一距离D，一端由导线（4）引出放电腔外，两导线（4）之间用联接元件（5）连接。联接元件（5）可以用电感、电阻、二极管或用导线直接连接。电介质板（1）外表面镀有金属膜层作为连接电极用。

放电腔通过高速开关（6）和限流电阻（7）与直流电源（8）连成回路，如图（二）所示。高速开关（6）可以用火花隙、闸流管、继电器场畸变等开关元件。

将开关（6）转向限流电阻（7）位置，电源对电介质板施加大于腔内气体击穿电压的直流电压，放电腔经过金属丝网开始电荷装填式充电，然后开关（6）转向，与限流电阻（7）断开，使放电腔两外表面短路，致已装填在介质板（1）表面的“自由”电子弹射到放电腔中，其中小部分电子被金属丝网（3）吸收，引起金属丝网（3）与介质板（4）之间的气体放电，其余大部分“自由”电子穿过空间直接泵浦气体，完成放电过程。

若在放电腔两端各置放一反射镜（其中之一为输出反射镜）形成激光谐振腔，当放电腔内激光工作气体被直接泵浦造成粒子数反转时，即有激光束输出。

根据激光束要求，激光工作气体的性质以及电介质材料的特性，可以确定放电腔的尺寸，电介质板（1）的厚度以及需要加在介质板上的电压。

放电腔的长度L可以由下面公式（1）求出。

L＝W·/Wλ·A·P （1）

其中，We-为激光单个脉冲的能量

A-为输出激光束横截面积

A＝G×H，G-两纵向绝缘板之间的

距离，H-两金属丝网（3）之间距离。

P-为放电腔里充入的激光工作的气体压强。

Wλ-为某一特定波长λ的气体单位气压激光输出的体能量密度。