[发明专利]一种气体放电预电离装置

说明书

本发明公开了一种气体放电预电离装置，包括放电电极、预电离针、绝缘基板、密封圈、固定螺母、插拔结构和峰化电容。放电电极和预电离针垂直穿过绝缘基板，并通过密封圈和固定螺母紧固，确保激光气室良好的真空密封性能。预电离针沿电极长度方向均匀布放于放电阴极两侧，电极两侧面加工成尖棱状，与预电离针构成预电离间隙。预电离针与置于气室外部的峰化电容通过插拔结构相联，构成预电离充放电回路。当放电电极加载脉冲高压时预电离间隙快速击穿，形成弧光放电，辐射高强度紫外光，辐照主电极间隙中的激光气体介质，实现介质的紫外光自动预电离。由于预电离针与放电电极处于同一平面内，预电离结构不会对循环气体的流场结构造成影响任何影响，非常适合于重频气体放电激光器。

技术领域

本发明属于气体激光技术领域，涉及一种用于气体预电离装置的结构，尤其是一种适用于气体激光器气体介质预电离的结构。

背景技术

在放电激励高功率气体激光技术研究中，激光产生原理是：激光器泵浦源在主电极间隙形成脉冲高电压，同时，预电离装置对气体进行预电离，产生一定密度的自由电子分布。电极间隙高压气体介质在脉冲高压和预电离共同作用下发生均匀体放电，放电产生的等离子体将激光介质激励至高能态形成激活介质，激活介质高能态向低能态跃迁过程中形成光辐射，并在激光谐振腔的作用下产生激光输出。由原理可知，在电极间隙中的高压气体介质形成大体积范围内的均匀体放电是实现激光器高能量高效率输出的基础前提，而预电离是实现气体介质均匀体放电的关键技术措施。因此，高压气体介质预电离是放电激励高功率气体激光技术研究中的一项关键技术。

现有放电激励高功率气体激光器通常采用如图1所示的紫外光预电离结构，主要包括密封的激光气室8，激光气室8内包含两只椭球形的电极1、在电极1间隙两侧设置的一对预电离针2、与预电离针联接的峰化电容10，气体介质沿9的方向从电极1间隙之间流过，电极1则通过电极引杆6与外部的储能电容5相联。当电极1之间的电压升高时，预电离针2的火花隙发生弧光放电产生紫外光辐照气体介质。

这种结构设计虽然可以实现气体介质的预电离，但存在三方面的不足。一是为确保激光器内部的电气绝缘，预电离结构尺寸较大，导致放电回路电感较大，影响了激光器总体效率。二是峰化电容器置于气室内部，安装维护不方便，且容易受到气体介质的腐蚀。三是预电离火花隙布放在激光电极间隙两侧，当激光器处于重频运行状态时会影响气体介质的循环流动，流场结构的改变将导致激光器最大稳定运行频率下降。因此，设计一种结构紧凑、操作方便、可以实现大体积气体介质均匀预电离，且不对循环气体流场结构造成影响的预电离装置，是高重频气体放电激励激光器急需解决的技术难题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种气体预电离装置，在实现放电间隙气体介质的预电离的同时，不会对气体介质循环时的流场结构造成影响，且具有结构紧凑，操作方便，可靠性高，可确保激光器重频稳定运行。

本发明的技术方案如下：

一种气体放电预电离装置，包括在激光气室内设置的一对长条性的放电电极、若干对针尖相对的预电离针和激光气室外设置的储能电容、若干对峰化电容；所述的放电电极包括沿垂向设置的上电极和下电极，激光气室内的气体介质在上电极和下电极之间的间隙流过；预电离针通过插拔机构与对应的峰化电容两联，构成预电离充放电回路；储能电容通过电极引杆与上电极相联；放电电极的横截面为纺锤形，每对预电离针正对上电极纺锤形结构的两个尖端设置。

上述气体放电预电离装置中，预电离针与上电极纺锤形结构的两个尖端之间的距离为1-5mm。

上述气体放电预电离装置中，预电离针与上电极纺锤形结构的两个尖端之间的距离为2mm。

上述气体放电预电离装置中，激光气室的上部设置有绝缘基板，插拔机构和电极引杆通过密封圈和固定螺母固定在激光气室的外部。

上述气体放电预电离装置中，放电电极和预电离针均由不锈钢、铝或铜制成。