[实用新型]封离式二氧化碳激光器

说明书

本实用新型属气体激光器中一种改进的封离式二氧化碳(CO₂)激光器。

所有CO₂激光器都存在一个影响寿命的共同问题，即当CO₂激光器运转时，CO₂不断分解(可达60～80％)有害产物如原子氧，分子氧，氮的氧化物等不断产生和积累，导致放电不稳定性和激光功率下降。为解决该问题，封离式CO₂激光放电管1上都带有很大贮气套3，如图1所示。为了保证放电管1中的旧气体与贮气套3中新气体能有交换，放电管1与贮气套3要双端连通，但为了避免放电从贮气套3中旁路，放电管只有一端是直接与贮气套连通的，而另一端是通过一又细又长的螺旋玻璃管8与贮气套3连通，以保证旁路的阻抗远远大于沿放电管的阻抗，使放电只沿放电管进行。但这种高电阻结构也带来了高气阻，结果大大降低了贮气套与放电管内气体交换速率，使放电管内的分解产物仍维持在较高水平，这也就是为什么封离式CO₂激光功率远小于流动型的原因之一。

本新型的目的就是要取消阻碍气体运动的螺旋回气毛细管8结构，将激光放电管直接浸泡在贮气套中，两端都与贮气套直接连通。这样大大减少了因浓度差异引起的各种组分的扩散时间，大大增快由于热状态及电泳效应引起的气体对流、交换过程，放电管中的O₂，N₂O，NO，CO向贮气套运动，而贮气套中的新气体向放电管运动，通过扩散及对流，放电管内的气体不断更新，从而维持放电稳定和激光功率稳定。

本实用新型的结构为一三套层玻璃管结构，最中间的玻璃管为放电管1，放电管1的周围是水冷管2，最外层为贮气套3，贮气套3的两端以腔片6、7封牢，构成激光器的光学谐振腔。放电管(1)的两端开口与贮气套3直接相通。二环状阴极11、12在放电管1两端的开口处，分别通过一镇流电阻15、16接于DC高压电源的负高压端，有一针状阳极13在放电管1的中间处，接电源的正端(接地)。两段的放电电流分别通过两镇流电阻调节。

本结构的优点有三：1.由于放电管直接浸泡在贮气套中，两端敞开直接与贮气套连通，加速了放电管中旧气与贮气套中新气间的交换，因而提高了激光功率和延长了激光器寿命。2.电极采用了三电极结构，降低了放电电压，高压电源的输出电压几乎降低了一倍。3.取消了螺旋毛细管使激光器结构有所简化。

也就是说本设计之新在于取消了螺旋回气管，将放电管直接浸泡在贮气套中，二个端口直接与贮气套连通。电极采用了三电极结构，大大降低了电源的电压。

附图说明：

图1是已有技术中封离式CO₂激光器的结构示意图。

图2是本实用新型的封离式CO₂激光器的结构示意图。图中，1-放电管，2-水冷套，3-贮气套，9，10-冷却水的进出口；6，7-构成激光器光学谐振腔的腔片，8-螺旋毛细管，4，5-分别是两个环状阴极与阳极，11，12-两个环状阴极，13-针状阳极。

实施例：选用放电管1内径φ10mm，贮气套3外径为φ40，放电管1长40cm，二阴极11，12为银铜环状电极，针状阳极13为φ1.5钨丝。电阻15，16皆为200kΩ，演示用的电源为输出15kV的负高压直流电源。实验表明，采用上述结构，气体击穿电压降低近1倍。原来12kV变为6.5kV，因此大大减轻了因高电压带来的麻烦。另外着重演示了新结构对新旧气体交换带来的效果，用了几种混合气，从放电颜色观察气体混合速率。有He+Ne，He+N₂，HCl+Xe+Ne，CO₂+N₂+Xe+He，CO+Ne。明显看到，气体混合速率加快，同种气体先后充入激光管9中，新结构气体混合均匀速度远高于已有技术的结构，同时本新型结构中各种混合气体在放电时从未发生分离现象。