Электрод

Электрод

Реферат

 

Использование: в электроразрядных лазерах ТЕ-типа. Сущность изобретения: электрод содержит каркас с расположенными на нем параллельно друг другу проволочными элементами. Каркас выполнен с направляющими линейного перемещения, расположенными вдоль его большей стороны, по которым размещены проволочные элементы. Проволочные элементы имеют форму кольца с вырезанным сегментом, охватывающего каркас, а в поперечном сечении проволочный элемент имеет прямоугольную форму. Они выполняются из упругого материала и устанавливаются в механически напряженном состоянии вплотную друг к другу. Каркас электрода имеет сквозное отверстие, перпендикулярное опорной поверхности электрода. На каркасе установлены ограничители направляющих линейного перемещения с поверхностью плавного сопряжения опорной поверхности каркаса и цилиндрической поверхностью, включающей внешний контур каждого проволочного элемента. 6 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к электроразрядным лазерам ТЕ-типа.

Известен электрод, выполненный из проволоки [1] Конструкция такого электрода не позволяет получить жесткий линейно-протяженный электрод точной формы.

Известно техническое решение, в котором проволочные элементы закреплены на каркасе [2] Недостатком данного технического решения является то, что усилия, необходимые для натяжения проволочных элементов, приводят к деформации каркаса. Крепление проволочных элементов не позволяет менять расстояние между ними и производить их замену.

Прототипом предлагаемого технического решения является электрод, содержащий проволочные элементы, установленные на каркасе параллельно друг другу [3] Недостатком этого электрода является то, что расстояние между проволочными элементами не может изменяться. Отсутствует возможность замены проволочных элементов, что делает электрод неремотнопригодным. Электрическое поле, создаваемое электродом, неоднородно, что делает не эффективной работу лазера при высоких давлениях рабочего газа.

Технической задачей является упрощение конструкции электрода, повышение его унификации и эксплуатационных характеристик в электроде, содержащем каркас с расположенным на нем параллельно друг другу проволочными элементами, причем каркас выполнен с направляющими линейного перемещения, расположенными вдоль его большей стороны, в которых размещены проволочные элементы. Проволочные элементы имеют форму кольца с вырезанным сегментом, охватывающего каркас. Проволочные элементы выполнены из упругого материала и установлены в механически напряженном состоянии. В каркасе имеется сквозное отверстие, перпендикулярное опорной поверхности электрода. Проволочные элементы установлены вплотную друг к другу. Поперечное сечение проволочного элемента имеет прямоугольную форму. На торцах каркаса установлены ограничители направляющих линейного перемещения с поверхностью плавного сопряжения рабочей и опорной поверхностей электрода.

Известны технические решения с предлагаемым выполнением электродов. Поэтому предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

Сущность изобретения заключается в том, что наличие на каркасе вдоль большей его стороны (т. е. вдоль направления, в котором форма поперечного сечения электрода не меняется) направляющих линейного перемещения и установка в них проволочных элементов с возможностью их перемещения позволяют легко, быстро и с высокой точностью собирать электрод, изменять расстояние между проволочными элементами для оптимизации его газо- и светопрозрачности, заменять проволочные элементы при ремонте. Установка проволочных элементов вплотную друг к другу позволяет использовать электрод как сплошной, но изготовленный с минимумом электродного материала и по более простой технологии (не требуется механической обработки для получения сложного и высокочастотного электродного профиля больших (длинной около 1 м и более размеров). Проволочные элементы в форме кольца с вырезанным сегментом, охватывающего каркас, обеспечивают более плавную в поперечном сечении форму электрода.

Проволочные элементы, выполненные из упругого материала и установленные с упругой деформацией, позволяют за счет "заневоливания" повысить качество электрического контакта проволочных элементов с каркасом.

Сквозное отверстие в каркасе, перпендикулярное опорной поверхности, позволяет использовать данный электрод в лазерах предыонизацией излучением через зону рабочей поверхности электрода. Прямоугольная форма поперечного сечения проволочного элемента обеспечивает более однородную форму электрода в продольном направлении в варианте плотной установки упругих элементов. Ограничители направляющих линейного перемещения, имеющие поверхность плавного сопряжения рабочей и опорной поверхностей электрода, с одной стороны предохраняют "пакет" упругих элементов от выпадания, а с другой обеспечивают однородность электрического поля на торцах электрода. Приведенные признаки упрощают конструкцию электрода и расширяют возможность его применения.

На фиг.1 изображен электрод, поперечное сечение; на фиг.2 электрод с выполнением проволочного элемента в форме кольца с вырезанным сегментом, поперечное сечение; на фиг.3 изображено сечение А-А на фиг.2.

Электрод содержит каркас 1 с расположенными на нем параллельно друг другу проволочными элементами 2 (фиг. 1). На каркасе 1 вдоль его большей стороны имеются направляющие линейного движения в виде параллельных кромок а, b, c, d. Электрод по фиг.2 имеет проволочные элементы 2 в форме кольца с вырезанным сегментом, охватывающего каркас 1. В каркасе выполнено отверстие е. Проволочные элементы установлены вплотную (фиг.3 справа). Поперечное сечение проволочных элементов 3 прямоугольной формы. На торцах электрода установлены ограничители 4 на винтах 5. Ограничители 4 имеют поверхность f, которая обеспечивает плавное сопряжение рабочей цилиндрической поверхности g, включающей внешний контур каждого проволочного элемента, и опорной h поверхности каркаса.

Электрод работает в составе электродной системы ТЕ-лазера, формируя объемный газовый разряд. К электроду электрический ток подводится через опорную поверхность h. Каркас 1 выполнен токопроводящим и через контакты на рамках a, b, c, d ток течет к проволочным элементам. Объемный разряд формируется на рабочей поверхности g. Рабочая поверхность g образована совокупностью поверхностей проволочных элементов, установленный с необходимым для оптимальной предыонизации и обострения электрического поля зазором L между ними или в случае использования электрода сплошным с плотной установкой. Такую унифицированность электрода обеспечивают наличие направляющих прямолинейного движения, в качестве которых служат кромки a, b, c, d, и возможность паремещения по ним проволочных элементов. При этом требуемый сложный профиль электрода обеспечивается не точной механической обработкой деталей большого размера (типичная длина электрода около 1 м при требовании к точности формы в пределах 0,02 мм) из труднообрабатываемого материала (типичные материалы никель, вольфрам), а формовкой относительно небольших элементов из промышленно выпускаемой проволоки. При этом большие размеры, точность и жесткость электрода обеспечиваются каркасом относительно простой формы из дешевого и легко обрабатываемого материала, например алюминиевого сплава.

Применение проволочного элемента в форме кольца с вырезанным сегментом, охватывающего каркас, упрощает конструкцию каркаса, так как кромки a, b, c, d, выполняющие функции направляющих, выполнены на каркасе с внешней стороны. Удаление от рабочей поверхности электрода g кромок b,c исключает их влияние, поэтому однородность электрического поля в разрядном промежутке повышается. Проволочные элементы из материала с упругими свойствами позволяют устанавливать их механически в напряженном состоянии, что улучшает качество контактов электродных элементов с каркасом за счет прижимающих усилий. При этом сохраняются преимущества, создаваемые возможностью перемещения проволочных элементов в направляющих. Сквозное отверстие е в каркасе, перпендикулярное опорной поверхности h, служит для введения излучения предыонизации или рабочего газа в разрядный промежуток через электрод, а также уменьшает вес электрода Проволочные элементы 3 с прямоугольным поперечным сечением, особенно в варианте плотной их установки (фиг.3 справа), улучшают однородность формы электрода, а следовательно, однородность электрического поля, создаваемого электродом. Кроме того, увеличивается поверхность контакта проволочных элементов с каркасом, что улучшает токоподвод к проволочным элементам. За счет оптимального сечения расходуется меньшее количество ценного материала для изготовления проволочных элементов.

Ограничители 4 направляющих линейного перемещения с одной стороны предохраняют пакет проволочных элементов от выпадания, а с дpугой за счет наличия поверхности f плавного сопряжения рабочей g и опорной h поверхностей электрода обеспечивают однородность электрического поля на торцах электрода, что существенно для формирования объемного разряда при работе электрода в условиях высокого давления рабочего газа.

В настоящий момент создана электродная система мощного эксимерного лазера, в которой как частично прозрачный, так и сплошной электроды выполнены на основе изобретения. Электродные элементы выполнены из никелевой проволоки диаметром 1 мм, а каркас из сплава Д16. Лабораторные испытания подтвердили простоту, многовариантность исполнений электрода с использованием одних и тех же элементов и ремонтропригодность. Кроме того, КПД лазера при работе с описанными электродами повысился в 1,5 раза по сравнению с работой на известных устройствах.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРОД, содержащий каркас с расположенными на нем параллельно друг другу проволочными элементами, отличающийся тем, что каркас выполнен с направляющими линейного перемещения, расположенными вдоль его большей стороны, в которых размещены проволочные элементы.

2. Электрод по п. 1, отличающийся тем, что проволочные элементы имеют форму кольца с вырезанным сегментом, охватывающего каркас.

3. Электрод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что проволочные элементы выполнены из упругого материала и установлены в механически напряженном состоянии.

4. Электрод по пп.1 - 3, отличающийся тем, что в каркасе имеется сквозное отверстие, перпендикулярное опорной поверхности электрода.

5. Электрод по пп.1 - 4, отличающийся тем, что проволочные элементы установлены вплотную друг к другу.

6. Электрод по пп.1 - 5, отличающийся тем, что поперечное сечение проволочного элемента имеет прямоугольную форму.

7. Электрод по пп.1 - 6, отличающийся тем, что на торцах каркаса установлены ограничители направляющих линейного перемещения с поверхностью плавного сопряжения опорной поверхности каркаса и цилиндрической поверхностью, включающей внешний контур каждого проволочного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3