×
19.06.2019
219.017.87db

Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ОБЪЕМНОГО РАЗРЯДА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к устройству формирования объемного разряда. Устройство формирования объемного разряда включает разрядную камеру с подключенными к генератору импульсного напряжения основными электродами и, по крайней мере, с одним электродом разряда предварительной ионизации, состоящим из металлического проводника, заключенного в диэлектрическую трубку, закрытую с одного конца, расположенным вдоль одного из основных электродов. При этом электрод разряда предварительной ионизации выполнен таким размером, что он расположен и вдоль боковой стороны другого основного электрода. Диэлектрическая трубка закрыта с другого конца, а генератором импульсных напряжений служит источник питания с униполярным или знакопеременным напряжением. Технический результат изобретения заключается в создании устройства формирования объемного разряда, обеспечивающего повышение однородности основного разряда и надежности его работы при использовании как униполярного, так и знакопеременного импульсного напряжения питания основного разряда. 3 ил.

Область техники.

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к устройству формирования объемного разряда. Особенно предпочтительно использование заявляемого устройства в электроразрядных импульсно-периодических лазерах с поперечным разрядом, а также в технологических операциях, медицине, экологии, в решении плазменно-химических задач и т.п.

Уровень техники.

Известно, что в электроразрядных лазерах, в момент, предшествующий формированию объемного разряда, создание в объеме разрядного промежутка некоторой величины начальной концентрации электронов, достаточной для перекрытия лавин, развивающихся из начальных электронов при приложении к промежутку импульса высокого напряжения, качественным образом улучшает характеристики разряда. Обычно для получения начальной концентрации электронов в разрядном промежутке применяется предварительная ионизация газовой смеси. Реализация механизма предварительной ионизации позволяет улучшить условия формирования объемного разряда, тем самым повысить удельный энерговклад, качество лазерного излучения, КПД, частоту повторения импульсов и среднюю мощность лазера. Типичный источник предварительной ионизации - УФ-излучение искрового разряда (разряда по поверхности, барьерного или коронного).

Известно устройство, содержащее разрядную камеру с двумя электродами основного разряда (сплошной анод и перфорированный катод), разделенными разрядным промежутком, электрод предварительной ионизации, расположенный под катодом, и генераторы импульсного напряжения основного разряда и разряда предварительной ионизации [1].

Недостатком данного устройства является то, что приходится обеспечивать высокую точность синхронизации времени приложения напряжения от источников импульсного напряжения к электродам основного разряда и разряда предварительной ионизации. Кроме того, использование отдельного источника импульсного напряжения не позволяет применять для питания основного разряда источник знакопеременного напряжения (импульсно-периодический режим с изменением полярности основных электродов).

Известен электроразрядный импульсно-периодический газовый лазер, в котором для повышения максимальной частоты повторения импульсов лазерного излучения электроды предварительной ионизации, формирующие коронный разряд через диэлектрик, расположены около боковых сторон одного основного электрода, соединены с другим электродом основного разряда посредством сетчатого токопровода, сквозь который проходит поток газа, и выполнены так, чтобы облегчить прокачку газа через разрядный промежуток [2].

Данное устройство обладает теми же недостатками, что и устройство [1]. Кроме того, соединение электродов предварительной ионизации с другим электродом основного разряда неизолированным сетчатым токопроводом повышает вероятность пробоя на него напряжения питания разряда. Расположение сетчатого токопровода (даже с высоким коэффициентом прозрачности), обладающего газодинамическим сопротивлением, в области потока газа снижает скорость потока газовой смеси по сравнению со скоростью в его отсутствии.

Известно устройство формирования объемного разряда, представленное на фиг.1 и содержащее разрядную камеру с двумя противоположно расположенными электродами основного разряда (1 и 2), подключенными к источнику питания (25). Вдоль одного из основных электродов (1) с двух сторон установлены электроды формирования разряда предварительной ионизации, каждый из которых выполнен в виде металлического проводника (3а), заключенного в закрытую с одного конца и открытую с другого конца диэлектрическую трубку (3b), и вспомогательного электрода (27). При этом металлический проводник (3а) соединен с дополнительным источником питания посредством элементов (24), (26) со стороны открытого конца трубки, а вспомогательный электрод (27) соединен с основным электродом (1) [3]. В этом устройстве, так же как и в устройствах [1, 2], источником начальной концентрации электронов служит УФ-излучение разряда предварительной ионизации.

Данному устройству присущи все недостатки устройства [1]. Кроме того, к его недостаткам следует отнести возможность пробоя в области вывода электрического соединения с металлическим проводником электрода предионизации, находящейся в непосредственной близости от зоны основного разряда, а также неоднородное распределение начальной концентрации электронов, приводящее к неоднородному энерговкладу в поперечном сечении разрядного промежутка. Наличие этих недостатков не позволяет достичь оптимального энерговклада во всем активном объеме устройства формирования объемного разряда.

Последнее из рассмотренных решений [3], как наиболее близкое по технической и физической сущности к заявляемому изобретению, выбрано в качестве прототипа.

Раскрытие изобретения.

Техническим результатом изобретения является создание устройства формирования объемного разряда, обеспечивающего повышение однородности основного разряда и надежности его работы при использовании как униполярного, так и знакопеременного импульсного напряжения питания основного разряда.

Технический результат в заявляемом изобретении достигается тем, что в устройстве формирования объемного разряда, включающем разрядную камеру с подключенными к генератору импульсного напряжения основными электродами и, по крайней мере, с одним электродом разряда предварительной ионизации, состоящим из металлического проводника, заключенного в диэлектрическую трубку, закрытую с одного конца, и расположенным вдоль одного из основных электродов, новым является то, что электрод разряда предварительной ионизации выполнен таким размером, что он расположен и вдоль боковой стороны другого основного электрода, при этом диэлектрическая трубка закрыта с другого конца, а генератором импульсных напряжений служит источник питания с униполярным или знакопеременным напряжением.

Выполнение электрода разряда предварительной ионизации с размером, обеспечивающим его размещение вдоль боковых сторон основных электродов, позволяет повысить однородность основного разряда. Это происходит за счет улучшения однородности начальной концентрации электронов, получаемых УФ-излучением разряда предварительной ионизации в активном объеме между электродами основного разряда.

Благодаря тому, что диэлектрическая трубка с металлическим проводником закрыта с обоих концов, исключается возможность пробоев и повышается надежность работы устройства формирования объемного разряда.

Использование как униполярного, так и знакопеременного импульсного напряжения питания основного разряда позволяет расширить функциональные возможности заявляемого устройства, а именно реализовывать квазинепрерывный режим работы лазера при его накачке ВЧ и СВЧ-разрядом.

Не обнаружены технические решения, совокупность признаков которых совпадает с совокупностью признаков заявляемого устройства формирования объемного разряда, в том числе с отличительными признаками. Эта новая совокупность признаков является новым техническим средством, которое обеспечивает получение технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлена схема устройства-прототипа, где 1 и 2 - основные электроды, 25 - генератор импульсных напряжений. 3а - металлический проводник электрода разряда предварительной ионизации, подключенный к дополнительному источнику питания 26, 3b - диэлектрическая трубка, 27 - вспомогательный электрод.

Схема заявляемого устройства представлена на фиг.2а (вид спереди) и фиг.2b (вид слева), где 1 и 2 - основные электроды, 3а - металлический проводник электрода разряда предионизации, 3b - диэлектрическая трубка, 4 - разрядная камера, 5 - генератор импульсных напряжений, 6 - разряд предионизации, 7 - основной разряд, 8 - держатели.

Заявляемое устройство выполнено следующим образом.

В разрядной камере 4 вдоль основных электродов 1 и 2, подключенных к генератору импульсного напряжения 5, с двух сторон расположены электроды разряда предварительной ионизации в виде металлического проводника 3а, заключенного в полую диэлектрическую трубку 3b, закрытую с обоих концов. Каждый электрод разряда предварительной ионизации выполнен таким размером, что он расположен вдоль боковых сторон обоих основных электродов, т.е. одна его часть вдоль одного из основных электродов, а вторая - вдоль другого. Электроды разряда предварительной ионизации закреплены в держателях 8, количество которых определяется длиной основных электродов. Причем основные электроды 1 и 2, объединенные посредством реактивной связи электрода разряда предварительной ионизации, с точки зрения электростатики, образуют последовательное соединение четырех конденсаторов: Сгддг (где Сг - емкость газового промежутка, а Сд - емкость слоя материала диэлектрической трубки), в котором основные электроды 1 и 2 и металлический проводник За выполняют роль обкладок конденсаторов, а газовые промежутки (промежутки, разделяющие каждый из основных электродов и металлический проводник электрода разряда предварительной ионизации) и диэлектрическая трубка 3b - роль заполняющего между ними пространство диэлектрика.

Заявляемое устройство формирования объемного разряда работает следующим образом.

При приложении к основным электродам (1 и 2) импульса напряжения происходит заряд емкости Сгддг. Поскольку Сг≪Сд, то основное падение напряжения происходит на Сг, на газовых промежутках между основными электродами и частями электродов разряда предварительной ионизации. При достижении некоторого порогового напряжения на газовом промежутке происходит его пробой - формирование барьерного разряда (6). Поскольку система эквивалентных емкостей Сгддг последовательная, то пробой разрядных промежутков, разделяющих основные электроды и соответствующие им части электрода разряда предварительной ионизации, происходит одновременно, через них протекает одинаковый, общий ток разряда. За счет того, что разряд предварительной ионизации формируется как барьерный, обеспечивается его высокая однородность вдоль всей длины основных электродов. Это приводит к высокой однородности УФ-излучения и однородной предварительной ионизации основного разрядного промежутка по всей его длине. Формирование разряда предварительной ионизации вблизи обоих основных электродов обеспечивает высокую однородность предварительной ионизации рабочей среды по высоте разрядного промежутка, а следовательно, и энерговклад в объемный разряд 7. При этом исключение возможности пробоев на металлический проводник За импульсного напряжения основного разряда повышает надежность устройства формирования объемного разряда.

На предприятии проведена экспериментальная проверка работоспособности заявляемого устройства формирования объемного разряда. В экспериментальной установке основные электроды были выполнены профилированными, электроды разряда предварительной ионизации были выполнены из медного проводника, помещенного в стеклянную трубку. Исходя из размеров разрядного промежутка (высоты и ширины) подбиралась величина зазора между основными электродами и электродами разряда предварительной ионизации. Получено экспериментальное подтверждение высокой однородности энерговклада в разрядный промежуток.

Заявляемое устройство найдет применение в электроразрядных лазерах с повышенной частотой инициирования, с источниками знакопеременного импульсного напряжения, в технологических операциях, медицине, экологии и других областях техники.

Источники информации

1. В.Lacour «High average power HF/DF lasers» Proceedings of SPIE, vol.4071, p.9-16, 2000.

2. И.В.Павлишин, Ю.А.Балошин. Патент RU №2025009, кл. H01S 3/097, опубл. 15.12.94.

3. Патент США №6650679, кл. H01S 3/0977, опубл. 18.11.2003.

Устройствоформированияобъемногоразряда,включающееразряднуюкамерусподключеннымикгенераторуимпульсногонапряженияосновнымиэлектродамии,покрайнеймере,соднимэлектродомразрядапредварительнойионизации,состоящимизметаллическогопроводника,заключенноговдиэлектрическуютрубку,закрытуюсодногоконца,расположеннымвдольодногоизосновныхэлектродов,отличающеесятем,чтоэлектродразрядапредварительнойионизациивыполнентакимразмером,чтоонрасположенивдольбоковойстороныдругогоосновногоэлектрода,приэтомдиэлектрическаятрубказакрытасдругогоконца,агенераторомимпульсныхнапряженийслужитисточникпитаниясуниполярнымилизнакопеременнымнапряжением.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 71-80 из 87.
09.06.2019
№219.017.7c27

Тепловая батарея

Изобретение относится к резервным химическим источникам тока на твердом теле. Техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы, энергоемкости, надежности работы батареи, срока годности, механической прочности сборки, сохранности. Согласно изобретенияю тепловая батарея (ТБ)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002369944
Дата охранного документа: 10.10.2009
09.06.2019
№219.017.7c55

Способ получения полуфабриката для изготовления изделий из пенометалла

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению пеноматериалов. Может использоваться в машиностроении, строительстве. В расплав металлического сплава вводят порофор - порошок гидрида редкоземельного металла, имеющего дисперсность от 20 до 300 мкм и степень насыщения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002360020
Дата охранного документа: 27.06.2009
19.06.2019
№219.017.8491

Контейнер для взрывоопасных грузов

Область применения: безопасная перевозка, хранение и обслуживание экологически и взрывоопасных грузов. Сущность изобретения: камера для размещения груза прикреплена к корпусу контейнера. Вокруг камеры размещена теплозащита, помещенная внутри ударопоглощающей защиты. Теплозащита выполнена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002282822
Дата охранного документа: 27.08.2006
19.06.2019
№219.017.8494

Устройство для определения температуры разложения вещества

Изобретение относится к технике оптических измерений. Устройство содержит термостатирующий блок, датчики контроля начала нагрева и начала разложения исследуемого вещества, емкость для размещения навески исследуемого вещества в виде гильзы, установленной с возможностью погружения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002280858
Дата охранного документа: 27.07.2006
19.06.2019
№219.017.8497

Теплоизоляционный состав

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов из минеральных веществ и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных материалов для ненесущих конструкционных изделий. Технический результат: повышение технологичности при механической обработке за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002285680
Дата охранного документа: 20.10.2006
19.06.2019
№219.017.849b

Защитная конструкция

Изобретение может использоваться в качестве защиты транспортных и стационарных устройств от аварийных воздействий, включая воздействие пуль стрелкового оружия, падения и пожары. Защитная конструкция содержит корпус и крышку, состоящие из наружного кожуха, внутренней облицовки с наполнителем из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002281366
Дата охранного документа: 10.08.2006
19.06.2019
№219.017.849c

Датчик резонаторный

Изобретение относится к области измерений механических параметров. Датчик содержит основание из материала с малыми акустическими затуханиями, в котором выполнены сквозные прорези с образованием чувствительного элемента с маятниковым подвесом в виде стержня и стержневого резонатора, концы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002281515
Дата охранного документа: 10.08.2006
19.06.2019
№219.017.84af

Способ ограничения действия пожара на взрывоопасные изделия

Изобретение относится к способам защиты взрывоопасных изделий от пожара. Способ включает воздействие на взрывоопасное изделие конденсированным веществом. Взрывоопасное изделие размещают внутри теплозащитного слоя, а конденсированное вещество - в герметичном объеме, с возможностью его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002287774
Дата охранного документа: 20.11.2006
19.06.2019
№219.017.868a

Способ изготовления сосуда высокого давления

Изобретение относится к машиностроению, к созданию способа изготовления сосудов высокого давления и большого объема. Способ включает изготовление внутренней герметизирующей оболочки, внешней силовой оболочки намоткой армирующих нитей на внутреннюю оболочку и полимеризацию оболочки. Перед...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002315228
Дата охранного документа: 20.01.2008
19.06.2019
№219.017.87b5

Взрывозащитная камера

Изобретение относится к области обеспечения безопасности при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества. Камера содержит корпус, состоящий из цилиндрической части и двух эллиптических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002337311
Дата охранного документа: 27.10.2008
Показаны записи 1-5 из 5.
12.01.2017
№217.015.6472

Способ формирования объемного разряда в импульсно-периодическом газовом лазере и устройство для его реализации

Изобретение относится к лазерной технике. Устройство, реализующее способ формирования объемного разряда в импульсно-периодическом газовом лазере, содержит генератор импульсного напряжения, рабочую камеру с установленными в ней электродами, формирующими объемный разряд, а также систему для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589471
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.6e76

Устройство формирования объемного разряда

Использование: для формирования объемного самостоятельного разряда в электроразрядных импульсно-периодических газовых лазерах. Сущность изобретения заключается в том, что устройство формирования объемного разряда включает разрядную камеру с рабочим газом, по меньшей мере, с одной электродной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596908
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.82ae

Резонансный генератор импульсов

Использование: для питания импульсных источников света, искровых камер, лазеров и ускорителей. Сущность изобретения заключается в том, что первая ступень умножения состоит из первого накопительного конденсатора, первого дросселя, общего коммутатора и внешнего накопительного конденсатора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601510
Дата охранного документа: 10.11.2016
19.04.2019
№219.017.2f3c

Генератор высоковольтных импульсов

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к импульсной технике, и может быть использовано для питания импульсных источников света, искровых камер, лазеров и ускорителей, работающих как в импульсном, так и в импульсно-периодическом режиме. В генераторе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002352056
Дата охранного документа: 10.04.2009
23.02.2020
№220.018.0571

Неоднородная формирующая длинная линия (варианты)

Группа изобретений относится к импульсной технике и может быть использована в схемах питания импульсных источников, работающих как в импульсном, так и в импульсно-периодическом режимах. Техническим результатом является уменьшение длительности импульса выходного напряжения неоднородной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714739
Дата охранного документа: 19.02.2020
+ добавить свой РИД