Способ получения инверсной населенности в газодинамическом лазере и устройство для его осуществления

Способ получения инверсной населенности в газодинамическом лазере и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОIlИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 604514 (61) Дополнительный к патенту (51) М. Кл, Н 01 6 3/22 (22) Заявлено16.0т.73 (21) 1942244/18-25 (23) Приоритет - (32)

722 57 05/7 2 (31) 7309584/73 (33) Франция

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (43) Опубликовано 25. Oч,78.Бюллетень № 15 (45) Дата опубликования описания QQ,Qp, $g, (53) УДК621.375. . 8 (088. 8) Иностранцы

Ролан Борги, Марк Шарпенель и Жан-Пьер Таран (Франция) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

Оффис Насьональ д Этюд э де Решерш Аэроспасьял (Франция) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНВЕРСНОЙ НАСЕЛЕННОСТИ

В ГАЗОДИНАМИЧЕСКОМ ЛАЗЕРЕ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при создании мощных газодинамических СО и СО- лазеров.

Известен способ получения инверсной населенности в газодинамическом лазере, включающий нагрев смеси газов, состоящей из азота, окиси углерода (СО или СО) и буферного газа (Не, Н,О, Аг), и расширение этой смеси в сверхзвуковом сопле (1) .

К недостаткам такого способа следует отнести невозможность использования газовых смесей при высокйх давлениях и температурах из-за термической диссоциации и дезактивации активных молекул.

Этот недостаток устранен в известном crioсобе, включающем нагрев только части газовой смеси, состоящей из азота и буферного газа, смешивание этой части с рабочим газом, подаваемым в дозвуковую часть сопла с помощью инжектора, и расширение всей газовой смеси в сверхзвуковой части сопла (2).

Однако этот способ приводит к необходимости использовать большие степени расширения газовой смеси, что существенно ограничивает выходную мощность и КПД.

Цель изобретения — увеличение КПД газодинамического лазера.

Это достигается тем, что буферный газ ьтя смешивания подают в холодном виде в область критического сечения сопла.

Такой способ может быть реализован в устройстве, содержащем сверхзвуковое сопло и инжектор.

Отличие устройства состоит в том, что инжектор выполнен в виде крыла с внутренними каналами, выходящими на его заднюю по потоку кромку. причем крыло расположено в плоскости симметрии сопла так, что задняя кромка находится в расширяющейся части сопла между критическим сечением и сечением, равным

1,1 критического.

На чертеже изображено устройство с помощью которого осуществляется предложенный способ.

В области критического сечения сверхзвукового сопла 1 расположен инжектор 2, выполненный в виде крыла с внутренними каналами 3, выходящими на его заднюю по потоку кромку, и каналом 4 для прокачки хладагента.

Гидродинамический лазер в этом случае работает следующим образом.

В качестве рабочего газа используется моноокись углерода СО, в сопло подают смесь газов N. и СО, нагретую до температуры 4000 К при давлении до 30 атм. Такую смесь можно

604514

Формула изобретения

Составитель В. Масюков

Текрсд О. Луговая Корректор A. Гриценко

Тираж 960 Подписное

Редактор H. Разумова

Заказ 936/5

ЦНИИПИ Государственного комитета (овста Министров (.(СР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва. Ж-35. Рву инская наб. д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 получить, например, в результате следующей реакции между двуокисью азота NO> и цианом С2Х2..

2С 2Х з+ 2NO g — 4СО+ 3N 2+ 155 ккал

Через каналы 3 при этом подают гелий или аргон при температуре окружающей среды.

Скорости подачи компонентов выбирают такими, при которых молярный состав газовой смеси следующий, %:

25 N2, 25 СО и 50 Не или Ar.

Предложенный способ подачи компонентов газовой сз.еси и рекомендованное выполнение и расположение инжектора позволяет достичь оптимально о КПД, который составляет 15%.

При этом удельная мощность 400 кВт (кг/сек) при начальной температуре 4000 К, а отношение выходного сечения сопла к критическому равно 50, что оказываегся достаточным для получения поступательной температуры газовой смеси 100 К и позволяет легко осуществить восстановлс ние давления.

В случае, когда в качестве рабочего газа используется двуокись углерода СО>, в сопло подают азот, нагретый до температуры 2500—

3000 К, а смесь СО> и Не при температуре окружающей среды подают через каналы 3 аналогичным способом. Молярный состав газовой смеси может быть следующим, %: 50 Ng, 15 СО> и 85 Не или Н,О.

Предложенное решение благодаря устранению излишних энергетических затрат на нагрев буферного газа и выбору оптимальной конструкции для смешивания газовых компонентов позволит при прочих равных условиях существенно уменьшить конечную гемпературу газовой смеси и, тем самым, увеличить КПД газодинамического лазера.

l. Способ получения инверсной населенности в газодинамическом лазере, работающем на смеси азота, окислов углерода и буферного о газа, включающий нагрев, по крайней мере азота, смешивание газов и расширение всей газовой смеси в сверхзвуковом сопле, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД, буферный газ для смешивания подают в холодном виде в область критического сечения сопла.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее сверхзвуковое сопло и и нжектор, отличающееся тем, что инжектор выполнен в виде крыла с внутренними каналами, выходящими на его заднюю по потоку кромку, причем крыло расположено в плоскости симметрии сопла так, что задняя кромка нахо. ится в расширяющейся части сопла между критическим сечением и сечением, равным 1,1 критического.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Mckenzie «Лазерное излучение на 5 мкм при сверхзвуковом расширении моноокиси углерода», Appl. Phys. letters, том 17, № 10, 1970, стр. 462 — 464.

2. Н. Brunet, М. Мавш «Электроразрядный

30 газодинамический СО-лазер со смешением», Appl. Phys. letters, том 2.1, № 9, 1972, стр. 432—

433.