[发明专利]一种用于电激励激光器放电管的阳极组件

说明书

本发明公开了一种用于电激励激光器放电管的超音速阳极组件，包括导电通气铜管和超音速喷管放电头，导电通气铜管内设有依次连通的进气通道、定位孔段和内螺纹孔段，内螺纹孔段设于导电通气铜管的前端，超音速喷管放电头包括前后设置的定位段和外螺纹段，定位段与定位孔段配合，外螺纹段与内螺纹孔段螺纹配合，超音速喷管放电头内沿气体流动方向设有依次连通的进气段、收缩锥段、喉道和出气扩张锥段，进气段与进气通道连通。本发明的超音速阳极组件能够自冷却，具有放电效率高、抗烧蚀的优点。

技术领域

本发明涉及电激励化学激光器技术领域，尤其涉及一种用于电激励激光器放电管的阳极组件。

背景技术

电激励氟化氢/氟化氘化学激光器通过放电方式产生氟原子，再通过氟原子与氢气/氘气分子进行泵浦反应，把放热置换化学反应过程释放的能量转化为氟化氢/氟化氘分子内能，改变氟化氢/氟化氘分子振动-转动态分布，产生粒子数反转，进而激射输出中心波长2.7/3.8微米的具有重要用途的氟化氢/氟化氘多波长激光。整个激光器包括高压直流电源、进气组件、放电管组件、光腔组件、增益段以及排气通道组件等。通过高压直流电源在放电管两端施加高电压而引起低压气流的辉光放电，放电解离六氟化硫/三氟化氮/氟气(SF₆/NF₃/F₂)等气体化合物而产生氟原子(F)，解离过程如下：

SF₆+e→(6-i)F+SF_i(i＝2、3、4、5)

上述的放电管是电激励氟化氢/氟化氢化学激光器中至关重要的部件之一，直接关系着激光器的功率水平，放电管主要包括阳极、阴极和放电管(石英管或陶瓷管)，阳极安装在阳极体上。辉光放电是低气压气体放电，特点是高电压、小电流，具有相对低温的特性，适合长时间稳定运行，且放电管注入功率可随气流量大小改变而提升方便，是电激励氟化氢/氟化氘激光器使用最多的放电方式之一。美国航空研究实验室J.J.Hinchen研发的小型电激励连续波氟化氢/氟化氘化学激光器放电管阳极为10根Φ3mm×100mm的长镍针。他在文章中记载，这个设计是为了利用整个气体体积，但因辉光放电在多根镍针电极间跳移，所以无法保证在所有情况下成功。美国D.J.Spencer设计的电激励氟化氢/氟化氘激光器放电管阳极为采用8根Φ1.59mm×152mm对称分布的气冷镍针。中国科学院大连化学物理研究所的黄瑞平、孙以珠研发的电激励氟化氢化学激光器使用的阳极为8根Φ2mm×200mm的铜针，阴极为水冷铝环。国防科技大学后期研发的电激励氟化氢/氟化氘化学激光器放电管阳极为1根Φ10mm的321不锈钢棒。综上所述，先前的电激励氟化氢/氟化氘化学激光器放电管阳极一般使用多针型或棒状结构，如图1和图2所示。针状结构有效放电截面面积小，导致含氟气体的解离效率不高，总电效率也不高。此外，两种电极在长时间多次放电后，由于放电解离出的氟原子与阳极金属材料直接接触，会产生氧化反应或烧蚀沾染，特别是在放电电流较大的运行参数条件下，需要频繁维护或定期更换，对电激励激光器的使用带来很多不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种放电效率高、抗烧蚀、自冷却的用于电激励激光器放电管的阳极组件。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于电激励激光器放电管的阳极组件，包括导电通气铜管和超音速喷管放电头，所述导电通气铜管内设有依次连通的进气通道、定位孔段和内螺纹孔段，所述内螺纹孔段设于导电通气铜管的前端，所述超音速喷管放电头包括外螺纹段和定位段，所述定位段与定位孔段配合，所述外螺纹段与内螺纹孔段螺纹配合，所述超音速喷管放电头内沿气流方向依次设有连通的进气段、进气收缩锥段、喉道和出气扩张锥段，所述进气段与所述进气通道连通。

作为上述技术方案的进一步说明：