Импульсно-периодический электроионизационный CO-лазер с криогенным охлаждением

• Автор: Попков, Геннадий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ГЛАВА 1. ФИЗИКА РАБОТЫ ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННОГО СО - ЛАЗЕРА.

1.1 Элементарные процессы, протекающие в активной среде импульсного электроионизационного СО-лазера.

1.2. Электроразрядные СО-лазеры замкнутого цикла.

1.3 Моноимпульсный электроионизационный СО-лазер с криогенным охлаждением.

1.4 Расчет энергии электронов в плазме разряда импульсного электроионизационного СО-лазера на основе анализа временных характеристик его излучения.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННОГО СО-ЛАЗЕРА.

2.1.Создание излучателя импульсно-периодического электроионизационного СО- лазера.

2.1.1.Оптимизация разрядной камеры.

2.1.2. Разработка узла прокачки рабочей смеси, работающего при криогенной температуре.

2.1.3. Расчет и устройство криогенного теплообменника.

2,1.4.. Выбор типа и расчет резонатора.

2.1.5. Отработка электронной пушки.
2.2. Разработка системы криогенного охлаждения активной среды лазера.
2.3 Компановка газовакуумной системы лазера.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНО - ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННОГО СО-ЛАЗЕРА ЗАМКНУТОГО ТИПА.

3.1. Блок-схема системы электрического питания лазера.
3.2.Разработка системы питания электронной пушки.
3.2.1. Система ускоряющего напряжения.
3.2.2. Система накала.
3.2.3. Система управления сеточным напряжением.
3.3. Выбор и оптимизация системы питания разрядной камеры.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИМПУЛЬСНО- 106 ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННОГО СО-ЛАЗЕРА.
4.1 .Энергетические характеристики импульсно-периодического
электроионизационного СО-лазера.
4.2. Спектральные характеристики импульсно-периодического
электроионизационного СО-лазера.
ГЛАВА 5. ПРОБЛЕМА НАДЕЖНОСТИ ИМПУЛЬСНО
ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННОГО СО-ЛАЗЕРА. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Исследование характеристик излучения лазера при
работе на С02.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Разложение Р - дикетонатов металлов излучением
импульсно-периодического электроионизационного СО-лазера. ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Некоторые особенности работы на установке
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Авторское свидетельство № 1271284 от 15.07.1984
Выходное окно для вывода ускоренных частиц. В.С.Казакевич,
Н.А.Климов, К.В.Морозов, Г.Н.Попков. Копия.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Авторское свидетельство № 1452008 от 15.09.1988,
Устройство для лазерной обработки. А.И.Воронов, В.С.Казакевич,
Н.А.Климов, К.В.Морозов, Г.Н.Попков. Копия.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРА

Среди мощных электроразрядных лазеров замкнутого рабочего цикла основная роль до настоящего времени принадлежит электроразрядным С02 -лазерам. Созданные в конце 60-х годов 20-го века и непрерывно совершенствуемые, они широко используются в различных областях науки и техники. Высокие выходные характеристики в сочетании с относительной простотой устройства на долгие годы обеспечили постоянный интерес к этим лазерам. Однако рост спроса на лазерные технологии является причиной развития других типов лазеров. Одним из перспективных может оказаться электроразрядный лазер на окиси углерода.
Созданный практически одновременно с С02 -лазерами на базе однотипной техники, электроразрядный СО-лазер для практической реализации своего более высокого квантового КПД требует охлаждения рабочей среды до криогенных температур. В начале становления лазерной технологии, в период быстрого развития и совершенствования С02 -лазеров, работающих при комнатной температуре, это было существенным недостатком. Именно поэтому, в то время как электроразрядные С02-лазеры широко использовались в лазерной технологии, разработка СО-лазеров ограничивалась лишь созданием лабораторных макетов.
Основная задача исследователей того времени состояла в изучении кинетики этого лазера и достижении максимальных энергии, мощности и спектра перестройки. К концу 70-х годов прошлого века в некоторых лабораториях, в основном США и СССР, был выполнен ряд исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию мощных электроразрядных СО-лазеров с высокими выходными параметрами. Однако, открытый рабочий цикл электроразрядных СО-лазеров принципиально не позволял говорить о них, как о технологических лазерах.
Работа по созданию опытного образца технологического электроразрядного лазера на окиси углерода в Самарском ( Куйбышевском )

2.1.Создание излучателя импульсно-периодического электроионизационного СО- лазера
Как известно, основной частью любого лазера является излучатель. Задача по его созданию была для нас задачей номер один. Излучатель, рассматриваемый в данной работе, появился не сразу и не является единственным, созданным в Самарском филиале ФИАН. Предшественником его был излучатель, в котором использовались два алюминиевых трубчатых теплообменника, разработанных и изготовленных нами в виде пакетов оребренных труб, помещенных в алюминиевый кожух. Трубки диаметром 25мм имели 6 внутренних продольных ребер и располагались в теплообменнике вертикально. В полость теплообменника между трубками подавался жидкий азот. Уровень его регулировался с помощью поплавковых клапанов, присоединенных к кожухам теплообменников по принципу сообщающихся сосудов. В нижней части к теплообменникам присоединялись два поддона, между которыми находилось прокачивающее устройство. В верхней части фланцы теплообменников крепились к алюминиевой плите, на которой монтировалась разрядная камера. Разрядная камера сверху накрывалась корытообразным кожухом, фланец которого прижимался к алюминиевой плите. К верхней части кожуха крепилась электронная пушка. Вся конструкция помещалась внутрь теплоизоляционного кожуха с габаритными размерами
2620x1450x2400мм3. Теплоизоляционный кожух был выполнен из пенопластовых панелей, покрытых с двух сторон алюминиевыми листами.
После проведения ряда работ с этим излучателем выявился ряд недостатков, которые можно было бы допустить на установке созданной для проведения физического эксперимента. Но эти недостатки не позволяли бы использовать излучатель в технологии. Заключались они в том, что при охлаждении излучателя происходила разгерметизация