кислород

ХИМИЧЕСКИЙ КИСЛОРОД-ЙОДНЫЙ ЛАЗЕР С ПРОДОЛЬНЫМ СВЕРХЗВУКОВЫМ ПОТОКОМХИМИЧЕСКИЙ КИСЛОРОД-ЙОДНЫЙ ЛАЗЕР С ПРОДОЛЬНЫМ СВЕРХЗВУКОВЫМ ПОТОКОМRU (11) 2178226 (13) C1(51) 7 H01S3/095 (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Статус: по данным на 25.10.2007 - действует --------------------------------------------------------------------------------(21) Заявка: 2000121134/28 (22) Дата подачи заявки: 2000.08.04 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.08.04 (45) Опубликовано: 2002.01.10 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2145139 С1, 27.01.2000. R.J.RICHARDSON, ET AL. "O2(1^ O2) generation mechanisms in chemically pumped iodine laser" J.Appl.Phys., vol. 52, р. 1066-1071, 1981. RU 2091938 С1, 27.09.2001. US 6072820, 06.06.2000. US 4961200, 02.10.1990. (71) Заявитель(и): Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики (72) Автор(ы): Выскубенко Б.А.; Ильин С.П.; Колобянин Ю.В.; Круковский И.М. (73) Патентообладатель(и): Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики (54) ХИМИЧЕСКИЙ КИСЛОРОД-ЙОДНЫЙ ЛАЗЕР С ПРОДОЛЬНЫМ СВЕРХЗВУКОВЫМ ПОТОКОМ Изобретение относится к квантовой электронике, преимущественно к химическому кислород-йодному лазеру (КИЛ). Химический кислород-йодный лазер с продольным сверхзвуковым потоком включает: цилиндрическую оптическую кювету, сверхзвуковое сопло, устройство формирования закрученного потока синглетного кислорода вокруг оси сопла, инжектор йода кислород зеркала оптического резонатора. Устройство формирования закрученного потока выполнено в виде многозаходного винтового полого ротора с отверстиями в его стенке, размещенного коаксиально корпусу устройства. В полости ротора установлена оптическая кювета с зазором, полость зазора соединена с источником смеси перекиси водорода со щелочью. Вход устройства формирования соединен с источником хлора, кислород выходом служит вход соплового устройства. Химический кислород-йодный лазер с продольным сверхзвуковым потоком может снабжаться дополнительным устройством формирования закрученного потока кислород коническим кольцевым сверхзвуковым соплом. Технический результат изобретения: повышение мощности излучения кислород КПД лазера. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОбласть примененияИзобретение относится к области квантовой электроники, преимущественно к химическому кислород-йодному лазеру (КИЛ).Уровень техникиИзвестен химический кислород-йодный лазер с продольной прокачкой активной среды /1/, включающий струйный генератор синглетного кислорода (ГСК), смеситель буферного газа, камеру смешения синглетного кислорода с буферным газом, оптическую кювету, выполненную из кварцевой трубки, смеситель паров йода с синглетным кислородом кислород буферным газом, выходной патрубок для отвода отработанной смеси кислород зеркала резонатора. Недостатком лазера являются неоднородности скорости газа как вдоль, так кислород поперек оптической кюветы, вызванные односторонним подводом рабочей смеси, что ведет к снижению полного коэффициента усиления активной лазерной среды. Кроме того, относительно невысокая дозвуковая скорость потока активной среды в резонаторе приводит к потерям запасенной лазерной энергии кислород снижению КПД лазера.Известен газовый лазер с продольным сверхзвуковым потоком /2/, включающий цилиндрическую оптическую кювету, сопловое устройство для создания сверхзвукового потока газа вдоль оси кюветы кислород зеркала оптического резонатора. Сопловое устройство выполнено в виде конического кольцевого сверхзвукового сопла, установленного на боковой поверхности кюветы, причем образующая конуса сопла составляет с оптической осью кюветы угол, при котором число Маха потока в оптической кювете уменьшается не более чем на 20% по сравнению с числом Маха на выходе сопла. Газовый лазер снабжен устройством формирования закрученного потока вокруг оси сопла, установленным на входе в сопловое устройство, кислород инжектором, размещенным между сопловым устройством кислород устройством формирования закрученного потока. По технической сущности данное устройство наиболее близко к предлагаемому техническому решению кислород выбрано в качестве прототипа. В данном устройстве достигаются значительно более высокие скорости потока газа через оптическую кювету (числа Маха потока М= 2 кислород более), чем у предыдущего аналога, поэтому потери запасенной лазерной энергии получаются меньше. Кроме того, использование устройства формирования закрученного потока вокруг оси сопла позволяет повысить КПД лазера за счет уменьшения потерь числа Маха в оптической кювете кислород усреднения оптических неоднородностей в резонаторе, возникающих при смешении основного кислород инжектируемого потоков газа, кислород увеличить полный коэффициент усиления активной среды. К недостаткам прототипа можно отнести достаточно протяженный тракт подачи синглетного кислорода из ГСК в сверхзвуковое сопло, что увеличивает потери запасенной лазерной энергии в синглетном кислороде.Сущность изобретенияТехническая задача предлагаемого изобретения состоит в уменьшении пути, проходимом синглетным кислородом от выхода из ГСК до входа в сверхзвуковое сопло в газовом лазере с продольным сверхзвуковым потоком.Технический результат - повышение мощности излучения кислород КПД лазера достигается тем, что в известном устройстве лазера с продольным сверхзвуковым потоком, включающем цилиндрическую оптическую кювету с установленным на ее боковой поверхности коническим кольцевым сверхзвуковым соплом, образующая конуса которого составляет с оптической осью кюветы угол, при котором число Маха потока в оптической кювете уменьшается не более чем на 20% по сравнению с числом Маха на выходе сопла, устройство формирования закрученного потока синглетного кислорода вокруг оси сопла, инжектор йода кислород зеркала оптического резонатора, отличительным является то, что устройство формирования закрученного потока выполнено в виде многозаходного винтового полого ротора с отверстиями в его стенке, размещенного коаксиально корпусу устройства, в полости ротора установлена оптическая кювета с зазором, полость зазора соединена с источником смеси перекиси водорода со щелочью, при этом вход устройства формирования соединен с источником хлора, кислород выходом служит вход соплового устройства.Диаметр оптической кюветы химического кислород-йодного лазера с продольным сверхзвуковым потоком может быть выполнен увеличивающимся вдоль оси кюветы от сопла. Химический кислород-йодный лазер с продольным сверхзвуковым потоком может быть дополнительно снабжен устройством формирования закрученного потока кислород коническим кольцевым сверхзвуковым соплом, при этом устройства размещены симметрично относительно центра кюветы, кислород сопла установлены на ее противоположных концах кислород ориентированы так, что потоки газа направлены в кювете навстречу друг другу.Снабжение кислород-йодного лазера с продольным сверхзвуковым потоком устройством формирования закрученного потока, выполненным в виде многозаходного винтового полого ротора с отверстиями в его стенке, размещенного коаксиально корпусу устройства, при этом вход устройства формирования соединен с источником хлора, кислород выходом служит вход соплового устройства, кислород установка оптической кюветы в полости ротора с зазором, соединенным с источником смеси перекиси водорода со щелочью, позволяет осуществить химическую реакцию между щелочным раствором перекиси водорода кислород хлором кислород получить синглетный кислород непосредственно перед входом в сверхзвуковое сопло. При этом максимально снижаются релаксационные потери запасенной в синглетном кислороде электронной энергии за счет минимизации длины тракта подачи синглетного кислорода в сопловое устройство лазера и, тем самым, кислород повышается мощность излучения кислород КПД лазера. Кроме того, установка оптической кюветы в полости ротора с зазором, соединенным с источником смеси перекиси водорода со щелочью обеспечивает охлаждение стенок оптической кюветы холодной с температурой (-10 - -20)oС смесью кислород дает возможность уменьшить потери числа Маха сверхзвукового потока в оптической кювете (отвод тепла от сверхзвукового потока газа приводит к ускорению потока /3/), связанные с энерговыделением при релаксации синглетного кислорода. В результате взаимодействия газа с винтовыми поверхностями ротора на выходе ГСК образуется закрученный поток синглетного кислорода, который подается непосредственно в закрученном виде на вход соплового устройства лазера. Использование закрученного потока позволяет повысить мощность излучения кислород КПД лазера за счет уменьшения потерь числа Маха в оптической кювете кислород усреднения коэффициента усиления активной среды кислород оптических неоднородностей в резонаторе, возникающих при смешении потока синглетного кислорода с парами йода.Для компенсации энерговыделения в газовом потоке при релаксации синглетного кислорода кислород пограничного слоя на стенках за счет дополнительного расширения диаметр оптической кюветы химического кислород-йодного лазера с продольным сверхзвуковым потоком может быть выполнен увеличивающимся вдоль оси кюветы от сопла. Это позволит повысить мощность излучения кислород КПД лазера.Снабжение химического кислород-йодного лазера с продольным сверхзвуковым потоком дополнительным устройством формирования закрученного потока кислород коническим кольцевым сверхзвуковым соплом, размещенными симметрично относительно центра кюветы, кислород также установление сопл на ее противоположных концах кислород ориентированных так, что потоки газа направлены в кювете навстречу друг другу, позволяет усреднить оптические неоднородности в резонаторе, возникающие при смешении основного кислород инжектируемого потоков газа, кислород увеличить полный коэффициент усиления активной среды. Это повышает мощность излучения кислород КПД лазера.Предлагаемый химический кислород-йодный лазер с продольным сверхзвуковым потоком поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-3, где: 1 - устройство формирования закрученного потока синглетного кислорода вокруг оси сопла; 2 - многозаходный винтовой полый ротор реактора; 3 - источник хлора; 4 - источник смеси перекиси водорода со щелочью; 5 - цилиндрическая оптическая кювета; 6 - струи жидкости; 7 - винтовые поверхности ротора; 8 - поток синглетного кислорода; 9 - отработанная жидкость; 10 - приемный коллектор жидкости; 11 - кольцевое сверхзвуковое сопло; 12 - инжектор йода; 13 - источник йода; 14 - зеркала резонатора; 15 - лазерное излучение; 16 - поток отработанного газа; 17 - сборный газовый коллектор; 18 - цилиндрические проставки; 19 - каналы для подачи защищающего зеркала газа; 20 - источник защищающего газа; 21 - закрученный поток защищающего газа.Химический кислород-йодный лазер с продольным сверхзвуковым потоком, изображенный на фиг. 1, работает следующим образом. В устройстве формирования закрученного потока синглетного кислорода 1 приводят во вращательное движение ротор 2. От источника 3 подают в устройство формирования 1 хлор, кислород от источника 4 - смесь перекиси водорода со щелочью. Жидкость 4 подают в полость зазора между ротором 2 устройства формирования 1 кислород внешней поверхности цилиндрической оптической кюветы 5, кислород затем впрыскивают в устройство 1 в виде струй 6 через отверстия в стенке ротора 2 кислород закручивают винтовыми поверхностями 7 вращающегося ротора 2. В процессе химического взаимодействия хлора 3 кислород смеси перекиси водорода со щелочью 4 внутри устройства формирования 1 образуется синглетный кислород 8 (кислород, возбужденный на первый электронный уровень). Под действием центробежных сил синглетный кислород 8, как наиболее легкий компонент, вытесняется в центральную область устройства формирования закрученного потока 1, кислород более тяжелые аэрозоль кислород жидкость отбрасываются на его стенку. Винтовые поверхности 7 вращающегося ротора 2 совместно с внутренней цилиндрической стенкой корпуса устройства формирования 1 образуют жидкостный насос, который удаляет отработанную жидкость 9 из устройства формирования 1 в приемный коллектор 10. Хлор 3 практически полностью вырабатывается при взаимодействии со смесью перекиси водорода со щелочью 4 и, таким образом, на выходе из устройства формирования 1 образуется очищенный от аэрозоля кислород жидкости 4 закрученный поток газа, состоящий преимущественно (на 80-90%) из синглетного кислорода 8. Выходом устройства формирования 1 служит вход конического кольцевого сверхзвукового сопла 11, через которое закрученный поток синглетного кислорода 8 подают в оптическую кювету лазера 5. Одновременно через инжектор 12 в поток синглетного кислорода 8 в области критического сечения сопла 11 подают смесь 13 газообразного йода с газом носителем (например, азотом или гелием). Смесь 13 йода с газом носителем перемешивается с синглетным кислородом 8 в сверхзвуковом потоке в оптической кювете 5, в результате чего электронное возбуждение от молекул синглетного кислорода 8 резонансным образом передается молекулам йода 13. Образуется инверсия населенностей между верхним кислород нижним лазерными уровнями молекул йода 13, которая с помощью зеркал резонатора 14 преобразуется в лазерное излучение 15. Отработанные газы 16 поступают в сборный коллектор 17, который одновременно выполняет функцию сверхзвукового диффузора, кислород удаляются из оптической кюветы 5. Сверхзвуковое сопло 11 вынесено за пределы апертуры оптической кюветы 5 кислород установлено на ее боковой поверхности, в резонаторе лазера 14 работает весь объем оптической кюветы 5, поэтому КПД лазера получается высоким. Кроме того, образовавшийся в устройстве формирования 1 поток синглетного кислорода 8 сразу же с выхода устройства 1 подают на вход сверхзвукового сопла 11, где расширяют его до низких значений давления кислород плотности газа. Благодаря этому потери запасенной лазерной энергии в синглетном кислороде 8 получаются значительно ниже, чем в прототипе, кислород КПД лазера соответственно выше. Для реализации в оптической кювете 5 сверхзвукового потока синглетного кислорода 8 кислород йода 13 с заданным числом Маха образующая конуса кольцевого сверхзвукового сопла 11 составляет с оптической осью кюветы 5 малый угол (порядка 10-20 градусов), при котором число Маха потока в оптической кювете 5 уменьшается не более чем на 20% по сравнению с числом Маха на выходе сопла 11. Уменьшению потерь числа Маха способствует также закрутка потока синглетного кислорода 8 относительно продольной оси оптической кюветы 5. В этом случае при отражении потока синглетного кислорода 8 с подмешенным йодом 13 от стенок кюветы 5 малый внутренний угол отражения приводит лишь к незначительному (не более чем на 20%) уменьшению числа Маха потока по сравнению с его значением на выходе из сверхзвукового сопла 11. Если при проектировании лазера оптимальное для работы лазера число Маха на выходе сверхзвукового сопла 11 было соответствующим образом увеличено (например, с М= 2 до М= 2,5), то неизбежное уменьшение числа Маха, связанное с разворотом потока 8 вдоль оси оптической кюветы 5, не приведет к уменьшению мощности кислород КПД лазера. Для защиты отражающих поверхностей зеркал резонатора 14, как кислород в прототипе, между оптической кюветой 5 кислород зеркалами резонатора 14 установлены полые цилиндрические проставки 18, в которых выполнены каналы 19, соединенные с источником защищающего зеркала газа 20 (например, азота или гелия). При этом внутри проставок 18 формируется газовая завеса из инертного газа 21, предотвращающая взаимодействие отражающих поверхностей зеркал 14 с химически активными синглетным кислородом 8, хлором 3 кислород йодом 13, что способствует увеличению срока службы лазера за счет уменьшения деградации коэффициента отражения зеркал резонатора 14. Эффективность газовой защиты повышена за счет придания защищающему газу 21 закрутки относительно оси проставок 18 для образования около зеркал резонатора 14 устойчивых вихрей, которые эффективно препятствуют проникновению к зеркалам 14 компонентов активной лазерной среды 6, 8 кислород 13. С этой целью каналы 19 для подачи защищающего зеркала газа 21 выполнены тангенциально образующей поверхности цилиндрических проставок 18 для создания внутри проставок 18 закрученного потока защищающего газа 21.На фиг. 2 изображен химический кислород-йодный лазер с продольным сверхзвуковым потоком, у которого для компенсации тепловыделения в газовом потоке кислород пограничного слоя на стенках оптической кюветы 5 ее диаметр выполнен увеличивающимся вдоль оси кюветы 5 от сопла 11. Соответственно увеличен кислород внутренний диаметр проставки 18 от коллектора 17 до зеркала резонатора 14.На фиг. 3 изображен химический кислород-йодный лазер с продольным сверхзвуковым потоком, который для повышения мощности излучения составлен из двух секций лазера, показанного на фиг. 1. Работа отдельных секций лазера происходит точно так же, как описано для лазера на фиг. 1. В этом лазере химические устройства формирования закрученного потока синглетного кислорода 1 размещены симметрично относительно центра кюветы 5, кислород кольцевые сверхзвуковые сопла 11 установлены на противоположных концах кюветы 5 кислород ориентированы так, что потоки синглетного кислорода 8 кислород йода 13 направлены в кювете 5 навстречу друг другу. Достоинством такой схемы лазера является общий сборный коллектор 17 для отработанного газа 16, кислород также более высокая степень защиты зеркал резонатора 14, поскольку сверхзвуковые потоки синглетного кислорода 8 кислород йода 13 направлены в противоположную сторону от зеркал 14. Это повышает ресурс работы лазера.Предлагаемый химический кислород-йодный лазер с продольным сверхзвуковым потоком обладает рядом дополнительных преимуществ. Во-первых, он имеет малые габариты кислород массу, что расширяет область его применения. Например, он может быть установлен на руке робота лазерного технологического комплекса. Во-вторых, он обладает более высоким оптическим качеством лазерного излучения, чем широко распространенные КИЛ с поперечным сверхзвуковым потоком, что обеспечивает более высокие характеристики при резке кислород сварке материалов.Благодаря высокому КПД, хорошему оптическому качеству лазерного излучения кислород небольшим габаритам предлагаемый химический кислород-йодный лазер с продольным сверхзвуковым потоком найдет широкое применение для обработки материалов в промышленности.Источники информации1. М. В. Загидуллин, В. Д. Николаев, М. И. Свистун, Н. А. Хватов, "Эффективный химический кислородно-йодный лазер с продольной прокачкой активной среды". Квантовая электроника, 26, 2, с. 114-116, (1999).2. Патент РФ 2145139 "Газовый лазер с продольным сверхзвуковым потоком", Б. А. Выскубенко, С. П. Ильин, Ю. В. Колобянин, С. А. Кольцов, И. М. Круковский, опубл. 27.01.2000, БИ 3.3. Абрамович Г. Н. "Прикладная газовая динамика. " В 2 ч. Учеб. руководство: Для втузов. 5-е изд. , перераб. кислород доп. - М. : Наука. Гл. ред. физ. -мат. лит. , 1991, 600 с. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Химический кислород-йодный лазер с продольным сверхзвуковым потоком, включающий цилиндрическую оптическую кювету с установленным на ее боковой поверхности коническим кольцевым сверхзвуковым соплом, образующая конуса которого составляет с оптической осью кюветы угол, при котором число Маха потока в оптической кювете уменьшается не более чем на 20% по сравнению с числом Маха на выходе сопла, устройство формирования закрученного потока синглетного кислорода вокруг оси сопла, инжектор йода кислород зеркала оптического резонатора, отличающийся тем, что устройство формирования закрученного потока выполнено в виде многозаходного винтового полого ротора с отверстиями в его стенке, размещенного коаксиально корпусу устройства, в полости ротора установлена оптическая кювета с зазором, полость зазора соединена с источником смеси перекиси водорода со щелочью, при этом вход устройства формирования соединен с источником хлора, кислород выходом служит вход соплового устройства.2. Химический кислород-йодный лазер по п. 1, отличающийся тем, что диаметр оптической кюветы выполнен увеличивающимся вдоль оси кюветы от сопла.Уважаемые пользователи!Из соображения безопасности, версия данного патента не полная кислород не содержит сопутствующих графических элементовНезависимый научно технический порталНа главную страницу разделаПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХРежим поиска:"и""или"Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения. Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+газовый -лазер".Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "лазер" будут найдены слова "лазеры", "лазерный" кислород другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("лазер!"). Назадразделы ведро шампанский нужен фотограф адресный база данный время ярославль книга кремль автоматический резка contiwinterviking купить угловой тестомесители гостинницы санкт-питербурга купить ниппель радиат intex бюро переводчик слоеный изделие цвет камуфлир мурано прамышленый альпинизм ваза 2112 цвет город легранд басейны intex срочный перевод пионовая беседка лечение иглоукалыванием укрепление откос купить аудиоплееры снос любой конструкция гайковерт флюрисцентная краска купить ниппель радиат спецобувь лечение головокружение подготовка ielts ваза 2114 ароматный мир инерта краска купить хлебопечку морозильный витрина поставка холодильный камера цепной конвейер бахила производитель антиобледенительные система билет цдкж очки защитный градирня вентиляторные холодильник норд морозильный витрина комнатный перегородка мэш пошив корпоративный костюм укрепление откос купить актуатор очки ночной видение мистер бин автоматический отправка писем outlook глюкозамин-хондроитиновый комплекс наркомания покрышка бриджстоун вымпел заказ бензопила импортный изолента nokia 6021 купить полиолефиновая пленка мытье потолок силуэт слименд лифт тройник универсам красный площадь срочный перевод теплолюкс горячий обед электрокамин dimplex model silver (sp4) телевизионный антенна ароматный мир кулер бесшумный зубной камень курьерский почта спецобувь производитель тонирование окон выборочный уф-лак врач акушер гинеколог услуга кострома ивановец силуэт слимент лифт лечение щитовидный железа александр вертинский. желтый танго гостинницы спб холодильник либхер пазл тиристорный контактор время ярославль мрт коленный сустав флюрисцентная краска snr roulements карл гиря thuraya sg 2520 этнический психология диагностический стенд измеритель освещенность магнитный доска карбид кальций крот-95 доставка санкт дружкова кружка кострома коммерческий гостинницы санкт-питербурга inerta краска девелоперская компания купить усилитель изделие слойка купить автотехнику dvd-box организовать рассылка токовый клещ разогреть вчерашний обед эдас-134 аденома предст.ж-зы антенна бустер девелоперская компания растворитель 646 багетный мастерский скс силуэт слименд лифт очки ночной видение пбоюл антенна sharp ar-m205 узи тошиба слименд лифт купить пк токовый клещ холодильный агрегат iridium motorola деловой костюм чиллеры хоссе карерас билет фосфоресцирующий краска электрический прочность сварочный пост флюрисцентная краска любимый цвет nokia 6021 купить вышивка флаг велюкс меховой холодильник антенна радиочастотный краска ржавчина восстановление потенция получение выписка егрп горячий обед вспучивающийся краска фирменный флаг sharp ar-m205 компания петрокатридж морозильный ларь пекарня кострома жилье холодильный централь нужный билет электроинструмент metabo рак кишка бордюр обоев ром доставка белый кофе компания сент-лючии тестоделитель билет задорнов озонатор воздуха обрезание базовый шпатлевка виниловый дирижабль сдать анализ кровь стелаж пищеблок корпоративный хранилище данный спирли резка восстановление файл доставка алкогольный купить минимойку билет хоккей съемный зубной протез ароматный мир мусорный пакет оповещение центр проктология электротельфер растворитель протеин электропечь dimplex model brayford электрокардиограф слоеный изделие холодильник neff селин дион билет автоматический отправка писем outlook профиль salamander крутой компания папиллома кислородный концентратор шелкография бензопила импортный спецобувь производитель разогреть вчерашний обед факультет психология dvd-box детский гинеколог рак пищевод этикетировщик доставка дров близорукость купить угольник перех кислород