[发明专利]用于在一气体激发器中激发高频放电的方法和装置

说明书

本发明涉及量子电子领域，并且用于气体激发器、例如N₂、CO₂激发器和激元激发器。

激发器是已知的(公开的PCT WO 87/06773，国际分类号：H01S 3/03)，其中，一辅助气体射流经过电极之一中的开口被带入电极之间的空间中。

与将要揭示的本发明方案最接近的方法是利用周期产生的脉冲放电的激发方法，其中，与气体基础射流一起，在电极之间产生一辅助气体射流(美国专利415672，国际分类号H01S 3/03，1979年)。通过该篇文献可了解一种用于实施该方法并由气体通道射流构成的装置，其中，在电极之间的空间前方设置有用于将辅助气流传送到电极之一端部的装置。

此方法和装置的缺陷是，在电极之间空间的所处理或所用气体的出口区域中，尚未完全去电离的已气化射流的等离子颗粒以及电极腐蚀的产物可在射流的下游方向上产生一较高的气体导电率。在连续高压脉冲的多个电极之间的空间、即从放电间隙进入被处理的气体出口区域中的电极端部之间空间的应用情况下，存在会引起破裂或击穿静电放电的危险，其放电路径可经过被向下驱动的已处理气体。为了避免上述的破裂或击穿静电放电，现有技术的方案需要产生高速的气态射流。假定由气体喷射装置所用的能量在通道截面不变的情况下以与气体射流速度有关的指数方式增加，由于气体速度加速，激发器的总效率系数会明显下降。另一缺陷是，在通过放电间隙时，气体会向电极和很靠近电极的元件、如气态射流的导向体、电恢复电流导体放出部分热量，这将会使其过热和熔化。

本发明的目的在于增加脉冲的连续频率，以及提高激发器的总效率系数。

为了实现此目的，在气体激发器中激发高频放电的方法是在电极之间的空间中，产生工作气体和电学中性气体的辅助射流的基本混合射流，该辅助射流带入电极之间空间的基本气体射流出口区中，其中，该基本气体射流由已冷却的工作气体混合而成。

辅助的电学中性气体直接引入放电间隙的基本射流出口区可使所处理或所用的气体离开放电空间，并且它们没有完全去电离就有中性气体搀入，因而可减少放电颗粒的集中。电学中性气体被直接带入电极之间空间的气体出口区中，例如，其可应用到一种惰性气体或构成部分工作气体混合物的气体中。在此情况下，在前述区域中，可有助于导电率下降。此下降是由于在高压脉冲输送到电极上时发生的，电场不仅产生在放电区域中，而且还产生在电极之间空间的所用或所处理气体的出口区域中，并且虽然电极之间空间的气体出口区域中的电场强度比放电空间中的弱，这是因为存在已处理或所用气体的剩余导电率，所以静电放电无论如何都将被触发，而与在更新的气态电学中性媒质中所产生的喷射放电对抗。电学中性气体直接进入电极之间空间的主气体射流出口区中能够使电极之间空间的气体出口区中的静电放电的最低发生频率增加。因此，这还可以使脉冲发生的频率增大，而不会增加气态射流的速度，因而可提高激发器的整体效率或效率系数。

冷却后的中性气体射流被引入靠近电极的那层射流的末尾部分，在该处产生来自放电的基本能量供给。此部分射流可包含电极的腐蚀产物，其是最热的，为此，精确输送到上述区域中的冷却中性气体不仅可降低气体和将射流限定在放电空间出口处的表面的导电率，而且可防止气体喷射路径或通道的元件的过热以及电荷集中在其表面上，因为这些电荷可能会使不必要的电场放大。

辅助气体射流最好由工作气体的混合物构成，并因此不必依赖于一辅助气体源来形成。

藉由所提出的用于在一气体激发器中激发高频放电的方法，可获得脉冲连续频率增加以及激发器的效果或效率系数提高的技术效果。

本发明的目的还包括提供一种装置，其可在一气体激发器中实施激发高频放电的方法。

在实现此方法的装置中，包括一气体通道回路；该回路包括其间形成一空间的两个电极，一使气体通过的装置，辐射元件和至少一个辅助气体通道，辅助气体通道的出口直接置于电极间空间的工作气体混合物出口区域，辅助气体通道的入口与通道或气体喷射回路的泵送部分连接，辅助气体通道制成为经过至少一个电极的开口形式，还有一灰尘过滤器置于辅助射流通道中。

以适当方式，辅助气体通道的出口直接置于电极之间空间的工作气体混合物的出口区域中，因此能够在气体中实现所需的高频放电。