第卷第期河南师范大学学报自然科学版产万··年月,、‘毛,、少,才‘,,、,‘。,。月“氮分子激光器放电电流的测量明本一墨仕三‘】杨立河南师范大学物理系,,新乡清华大学现代应用物理系,吕,北京摘要本文从理论上计算了电容转移式氮分子激光器放电电沃的交化规津,并用罗氏线圈测量了其波形,这为设计激光器放电回路提供了依据关键词氮分子激光器、放电电流罗氏线圈分类号氮分子激光器是主要的紫外光源之一,由于价格低廉、制做简单,因而深受欢迎但是,山于放电回路设工不理想使得激光器效率很低,元器件得不到充分利用,而且放电回路中的振荡电流给储能电容器和作为开关的闸流管加上了反向电压,严重影响其寿命我们计算并测量了放电电流的变化情况,找出了最佳工作点,提高了元器件的不用率,延长了激光器寿命一匀理论分析三川日人︸电容转移式氮分子激光器工作原理图如图所示高压直流电源通过限流电阻,对储能以电容,充电至高压。,这时传输电容上的包压近似为零一旦闸流管导通,储能电容就要对放电,当电容上的电压达到一定值时就可引起气体放电,电容对放电电流的大小和上升速率是电能转移程度的标志,对控体的放电电流是电能注入腔体好坏的标志,而,对腔体的放电则是有害的部分,对激光输出没有贡献,因此在设计放电回路时应使该部分尽可能的小气体放电前对放电的等效电路如图所示令刀二,,‘,则回路方程的解为,一。刀·刀二一刀。月·一·,一。丫,‘一几其中一,,为放电回路中图文稿收到日期一一。©1994-2011ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net河南师范大学学报自然科学版年的总电感在正常情况下,当二二时,炸达最大值,此时引起气体放电,气体放电时成为具有良好导电性的等离子体电容上的剩余电荷通过腔体放电,其等效电路如图所示,回路方程的解为厂‘,一犷。·口一口·‘‘’,一犷。·夕一口·了,·“·其中‘,,一三由式和式可以看‘’、,出,当吞时,,可能超过,这时放电回路中电流变化大致如图所示当君时,,、、,‘,,’这时电流变化如图中实线所示这是最理想的但、、由于闸流管及回路中有能量损耗,,应略大于”从实验测得的电流变化曲线可以定出最佳刀值罗氏线圈测量脉冲大电流的基本原理及测量结果罗氏线圈法的特点是结构简单、与被测回路无电的联系、测量范围广、电流幅值可达几百万安培、脉冲上升时间的范围可以从小于到等基本原理为电磁感应原理和全电流定律电流测量线圈原理图如图所示当时,可以认为线圈截面上磁场处处相等,线圈匝数为,均匀绕制,变化电流通过时在线圈两端感应电动势为,已气一几交其中拜为电流路径和测量线圈之间的互感系数到示波器—,从上式可知必须加积分器才能得到与电流成正比的信号用的是无源积分电路,等效原理图如图所示”·二司习叮一汀不图线圈电阻信号电阻线圈电感图回路方程为把二召盯代入上式则有拜,万户二一一气一卞气八宁式兀‘兀一,’兰人十拟一川」川盯则们刀不一不©1994-2011ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第期李学信等氮分子激光器放电电流的测量、一,。,、,、秒屯分叫得妙一刀之少二刃下式由上式可知只要测得信号电阻上的电压信号就可知道的变化规律用罗氏线圈测量氮分子激光器放电电流时的测量系统如图所示由于氮分子激光器电磁干扰比较强,为准确地反映放电电流信号,我们把线圈、信号传输线、示波器都屏蔽起来,并且把激光器和示波器分开很远,以减小干扰首先我们测量在一、时的放电电流信号,结果发现振荡信号和第一个放电夫一一上上」电流信号差不多,这是因为比大一一,一,得多在对腔体放电时,上仍有较图高电压的原因,后来我们、二测得其电流信号如图所示从图中可以看出比,大许多,但仍有较小的振荡信号,我们没有进一步改变刀值,原因是当刀接近时,电容上的电压增益较低,对气体放电不利,综合考虑我们取口二附近,同时由测得的信号还可算出放电回路中电感的大小,回路电感越小越好从以上计算和测量结果可以得出,在月时,电能转移比较充分而且电压增益较高,因此,在设计放电回路时应尽可能取刀二附近,而且回路电感应尽可能小在实验过程中曾得到清华大学电机系罗承沐教授和现代应用物理系张培林、赵朔嫣两位教授的大力支持和帮助,在此深表感谢参考文献欧