專利名稱：面陣滑閃火花預(yù)電離組合放電電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與大體積均勻輝光放電和脈沖放電氣體激光器有關(guān)，為高氣壓大體積高重復(fù)頻率氣體放電提供面陣均勻火花預(yù)電離。
背景技術(shù)：
高氣壓大體積均勻輝光放電主要依賴于氣體介質(zhì)的預(yù)電離程度，也就是在放電發(fā)展的起始階段電子濃度的分布和高低。通常采用兩種預(yù)電離手段為放電空間提供這種初始電子濃度，一種是火花預(yù)電離，另外一種是電暈預(yù)電離。對(duì)于高氣壓大體積放電及其應(yīng)用的脈沖激光器，由于火花預(yù)電離產(chǎn)生的初始電子濃度更高，因此一般采用火花預(yù)電離?；鸹A(yù)電離又可以分為自由火花預(yù)電離和滑閃放電預(yù)電離。在預(yù)電離結(jié)構(gòu)上，一般采用側(cè)面火花預(yù)電離。每個(gè)預(yù)電離針一端與主放電電極中的陰極有一小段距離，這個(gè)距離要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于兩個(gè)主放電電極的極間距，另一端連接預(yù)電離電容。預(yù)電離電容的一端連接主放電電極中的陽極。當(dāng)高壓開關(guān)閉合后，預(yù)電離針與主電極之間先放電，放電產(chǎn)生的紫外光直接電離放電空間內(nèi)的氣體產(chǎn)生一定濃度的初始電子。由于火花預(yù)電離產(chǎn)生的紫外光為發(fā)散光，距離光源越遠(yuǎn)的空間，預(yù)電離的效果越差，因此要求主放電電極的橫向?qū)挾炔荒軌蛱螅駝t放電會(huì)出現(xiàn)空間不均勻性，靠近預(yù)電離的電極兩側(cè)較強(qiáng)，電極的中部甚至都沒有放電輝光。為了實(shí)現(xiàn)大面積的均勻輝光放電，有人采用網(wǎng)狀電極結(jié)合背面火花預(yù)電離。預(yù)電離針在金屬網(wǎng)狀電極的下面，紫外光透過網(wǎng)孔電離放電空間內(nèi)的氣體。金屬網(wǎng)狀電極在長時(shí)間放電后容易變形，而且本身也很難加工。為了實(shí)現(xiàn)獲得均勻的預(yù)電離紫外光，緊密排列的預(yù)電離針連接一個(gè)公用的電容。這種多個(gè)預(yù)電離針公用一個(gè)電容要求預(yù)電離針具有高度的一致性，否則預(yù)電離火花會(huì)率先在一個(gè)或者幾個(gè)針處發(fā)生放電，引起預(yù)電離的不均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種面陣滑閃火花預(yù)電離組合放電電極。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，具體的技術(shù)方案是
面陣滑閃火花預(yù)電離組合放電電極，包括板狀放電陽極和放電陰極，放電陽極和放電陰極相對(duì)設(shè)置于一密閉或者兩端開口供放電氣體流動(dòng)的腔體中；
放電陽極通過引線與脈沖高壓源連接，放電陰極通過外露的接線柱與地線連接；在放電陰極上設(shè)有圓孔，于圓孔內(nèi)設(shè)置有預(yù)電離針，放電陰極與預(yù)電離針間相互絕緣，預(yù)電離針與各自的預(yù)電離電容連接，預(yù)電離電容通過金屬連線與脈沖高壓源連接。在所述放電陰極上的圓孔內(nèi)設(shè)置有絕緣介質(zhì)管，預(yù)電離針設(shè)置于絕緣介質(zhì)管的中心；預(yù)電離針與絕緣介質(zhì)管內(nèi)徑為緊密配合；絕緣介質(zhì)管的上端口平面在放電陰極表面之下。預(yù)電離針采用金屬材料制備，金屬材料可為鎳、鎢、硬鋁或者不銹鋼；絕緣介質(zhì)管采用非金屬制備，絕緣介質(zhì)材料為陶瓷、環(huán)氧樹脂或者聚四氟乙烯；預(yù)電離針針尖的位置與絕緣介質(zhì)管上端口表面平行或者低于其表面。圓孔與放電陰極上表面通過四分之一圓弧過度連接，圓弧分別于陰極上表面相切和圓孔的邊線相切，形成一個(gè)圓滑的過度；即為“圓孔的軸向截面的豎向邊線與陰極上表面在軸向截面的投影倒圓角，圓角為1/4圓；目的是防止在連接面處發(fā)生放電陽極和放電陰極之間的電弧放電。圓孔于放電陰極上均勻中心對(duì)稱分布，圓孔的直徑為可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)自行調(diào)節(jié)，預(yù)電離針的直徑也可以自行設(shè)定。放電陽極和放電陰極為平板狀結(jié)構(gòu)，相互平行、對(duì)稱設(shè)置，或放電陽極和放電陰極為弧形板狀結(jié)構(gòu)，對(duì)稱設(shè)置。密閉的腔體的腔體壁上設(shè)置有放電氣體進(jìn)出口 ；密閉腔體的腔體壁是由絕緣材料制成。面陣滑閃火花預(yù)電離組合放電電極，包括放電陽極和放電陰極，其中還包括預(yù)電離針與主放電陰極之間的具體結(jié)構(gòu)和預(yù)電離針連接耦合電容的方式面陣預(yù)電離是由主放電陰極和陰極面上孔狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的預(yù)電離針之間滑閃放電提供。放電單元為實(shí)心主放電陽極和具有特殊結(jié)構(gòu)的多孔陰極，電極對(duì)內(nèi)的空間為放電空間，陽極通過引線與脈沖高壓源直接連接，陰極直接接地；多孔陰極內(nèi)的圓孔中心為預(yù)電離針，預(yù)電離針和陰極之間采用絕緣介質(zhì)絕緣，每個(gè)預(yù)電離針與一個(gè)預(yù)電離電容連接，預(yù)電離電容的另一端通過引線與脈沖高壓連接；預(yù)電離針和公用的放電陰極之間通過絕緣介質(zhì)表面形成滑閃放電通道，放電產(chǎn)生的強(qiáng)烈紫外光為放電空間提供均勻的初始電子。本發(fā)明為高氣壓大體積輝光放電和脈沖氣體激光器提供一種面陣滑閃放電預(yù)電離技術(shù)，可以使放電電極的橫向長度更大，脈沖放電氣體激光光斑也會(huì)隨之改變。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為放電陰極結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式面陣滑閃火花預(yù)電離組合放電電極，裝置中主放電陽極為實(shí)心平板電極組成，而主放電陰極為具有特殊結(jié)構(gòu)的多孔平板電極構(gòu)成。每個(gè)孔都是圓孔，在孔與陰極表面連接處為倒圓角；圓孔與放電陰極上表面通過四分之一圓弧過度連接，圓弧分別于陰極上表面相切和圓孔的邊線相切，形成一個(gè)圓滑的過度。每個(gè)孔內(nèi)嵌一個(gè)與之緊密配合的絕緣介質(zhì) (如聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂、陶瓷等)管。絕緣介質(zhì)管的中心是由金屬材料(如鋁、不銹鋼、 鎢等)制成的預(yù)電離針，每個(gè)預(yù)電離針與各自獨(dú)立，大小相同的預(yù)電離電容相連接。絕緣介質(zhì)管可以起到兩個(gè)作用，一方面是預(yù)電離針與主放電陰極之間的絕緣，另一方面預(yù)電離針的針尖和放電陰極之間可以通過絕緣介質(zhì)發(fā)生滑閃放電，為放電空間提供初始的預(yù)電離電子。本發(fā)明的面陣滑閃火花預(yù)電離組合放電電極的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。放電氣體充滿在密閉的腔體1中，腔體壁上設(shè)置有放電氣體進(jìn)出口，腔體壁4是由絕緣材料制成。 放電單元包括實(shí)心放電陽極3和具有特殊結(jié)構(gòu)的多孔放電陰極2，均為平板狀結(jié)構(gòu)，相互平行、對(duì)稱設(shè)置。放電陽極3通過引線9與脈沖高壓源連接。放電陰極2通過外露的接線柱與地線連接。在陰極上由均勻中心對(duì)稱分布的圓孔，圓孔的直徑為6-15mm，圓孔與放電陰極表面為圓弧相切的結(jié)構(gòu)，目的是防止在連接面處發(fā)生放電陽極3和放電陰極2之間的電弧放電。圓孔的中心為直徑1-2. 5mm的金屬預(yù)電離針5，金屬材料為鎳、鎢、硬鋁或者不銹鋼等。預(yù)電離針和放電陰極之間為非金屬絕緣介質(zhì)管6，絕緣介質(zhì)管6為陶瓷、環(huán)氧樹脂或者聚四氟乙烯，絕緣介質(zhì)管的內(nèi)徑與預(yù)電離針5緊密配合。預(yù)電離針5與各自的預(yù)電離電容 7連接，預(yù)電離電容通過金屬連線8與脈沖高壓源連接。陰極的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
下面是一個(gè)具體的應(yīng)用實(shí)例
將混合比N2 =CH31 =45 1的氣體充滿在150mmX150mmX 500mm密閉容器中，放電體積為 IOOmmX IOOmmX 130mm，放電陽極、陰極材料和預(yù)電離針均為硬鋁。圖2中的絕緣介質(zhì)管6 采用的為聚四氟乙烯，絕緣介質(zhì)表面比陰極表面低1mm。在放電陰極表面的圓孔為對(duì)稱分布，共16個(gè)，每個(gè)孔的直徑為6mm，圓孔與放電陰極表面的相切圓弧半徑為2mm。預(yù)電離針的直徑為2mm并且處于絕緣介質(zhì)的中心，針尖與絕緣介質(zhì)表面一平，每個(gè)預(yù)電離針與50pF 的高壓陶瓷電容連接。高壓陶瓷電容作為預(yù)電離電容通過銅編織線與脈沖高壓源連接。當(dāng)在預(yù)電離電容和主放電電極之間加脈沖高壓時(shí)，預(yù)電離針距離放電陰極更短，所以首先在預(yù)電離針和放電陰極之間發(fā)生表面滑閃放電，滑閃放電產(chǎn)生的紫外光直接電離放電空間的氣體，產(chǎn)生具有一定濃度的初始電子。由于每個(gè)預(yù)電離單元都是在陰極表面對(duì)稱的，在陰極表面不存在各向異性，所以從原則上講，陰極表面各個(gè)方向可以按照需要擴(kuò)大。
權(quán)利要求
1.面陣滑閃火花預(yù)電離組合放電電極，包括板狀放電陽極和放電陰極，其特征在于 放電陽極(3)和放電陰極(2)相對(duì)設(shè)置于一密閉或者兩端開口供放電氣體流動(dòng)的腔體⑴中；放電陽極(3)通過引線(9)與脈沖高壓源連接，放電陰極(2)通過外露的接線柱與地線連接；在放電陰極(2)上設(shè)有圓孔，于圓孔內(nèi)設(shè)置有預(yù)電離針(5)，放電陰極(2)與預(yù)電離針(5)間相互絕緣，預(yù)電離針(5)與各自的預(yù)電離電容(7)連接，預(yù)電離電容通過金屬連線(8) 與脈沖高壓源連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的放電電極，其特征在于在所述放電陰極(2)上的圓孔內(nèi)設(shè)置有絕緣介質(zhì)管(6 )，預(yù)電離針(5 )設(shè)置于絕緣介質(zhì)管(6 )的中心；預(yù)電離針(5)與絕緣介質(zhì)管內(nèi)徑為緊密配合；絕緣介質(zhì)管的上端口平面在放電陰極表面之下。
3.按照權(quán)利要求1所述的放電電極，其特征在于預(yù)電離針(5)采用金屬材料制備，金屬材料可為鎳、鎢、硬鋁或者不銹鋼；絕緣介質(zhì)管(6)采用非金屬制備，絕緣介質(zhì)材料為陶瓷、環(huán)氧樹脂或者聚四氟乙烯；預(yù)電離針針尖的位置與絕緣介質(zhì)管上端口表面平行或者低于其表面。
4.按照權(quán)利要求1所述的放電電極，其特征在于圓孔與放電陰極上表面通過四分之一圓弧過度連接，圓弧分別于陰極上表面相切和圓孔的邊線相切，形成一個(gè)圓滑的過度；目的是防止在連接面處發(fā)生放電陽極和放電陰極之間的電弧放電。
5.按照權(quán)利要求1或3所述的放電電極，其特征在于圓孔于放電陰極(2)上均勻中心對(duì)稱分布，圓孔的直徑為可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)自行調(diào)節(jié)，預(yù)電離針(5 )的直徑也可以自行設(shè)定。
6.按照權(quán)利要求1所述的放電電極，其特征在于放電陽極(3)和放電陰極(4)為平板狀結(jié)構(gòu)，相互平行、對(duì)稱設(shè)置，或放電陽極(3)和放電陰極(4)為弧形板狀結(jié)構(gòu)，對(duì)稱設(shè)置。
7.按照權(quán)利要求1所述的放電電極，其特征在于密閉的腔體(1)的腔體壁上設(shè)置有放電氣體進(jìn)出口；密閉腔體(1)的腔體壁(4 )是由絕緣材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及面陣滑閃火花預(yù)電離組合放電電極，包括板狀放電陽極和放電陰極，放電陽極和放電陰極相對(duì)設(shè)置于一密閉或者兩端開口供放電氣體流動(dòng)的腔體中；放電陽極通過引線與脈沖高壓源連接，放電陰極通過外露的接線柱與地線連接；在放電陰極上設(shè)有圓孔，于圓孔內(nèi)設(shè)置有預(yù)電離針，放電陰極與預(yù)電離針間通過絕緣介質(zhì)管相互絕緣，預(yù)電離針與各自的預(yù)電離電容連接，預(yù)電離電容通過金屬連線與脈沖高壓源連接。絕緣介質(zhì)管可以起到兩個(gè)作用，一方面是預(yù)電離針與主放電陰極之間的絕緣，另一方面預(yù)電離針的針尖和放電陰極之間可以通過絕緣介質(zhì)發(fā)生滑閃放電，放電產(chǎn)生的強(qiáng)烈紫外光為放電空間提供初始的預(yù)電離電子。
文檔編號(hào)H01S3/0971GK102545006SQ20101059889
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者于海軍, 多麗萍, 李國富, 桑鳳亭, 汪健, 金玉奇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所