Способ получения активной среды со лазера

в КЦ п)1) 5 Н 0183 695 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К ПАТЕН счет ре вом бл чему г смесь честве из сопл. соплахгаза, сопива в Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Ленинградский механический институтимМаршала Советского Союза ДФУстинова(73) Баранов Игорь Ярославович(64) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОЙ СРЕДЫСО - ЛАЗЕРА(57) Сущность изобретения: способ включает разогрев рабочего газа, содержащего СО, с последуюохлаждением и ионизацией рабочего газа зазкого расширения в сверхзвуковом соплооке. На выходе из соппового блока к рабоазу добавляют балластйый газ и полученную возбуждают в электрическом разряде. В кабалластного газа к рабочему газу на выходе ового блока подмешивают воздух охлаждая также резким расширением в сверхзвуковыхКроме того, наработку и разогрев рабочего держащего СО, производят сжиганием топкамере сгорания. 1 зл. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к области лазерной техники, в частности к созданию активных сред селективных. электрогазодинамических СО-лазеров.Известен способ создания активнойсреды СО-ЭГДЛ, основанный на том, чтопредварительно подготовленную смесь газов СО, и Не либо Аг, содержащую 70; Нелибо Аг охлаждают при резком расширениив сверхзвуковом сопле до криогенных температур и ионизируют электронным пучкомдля эффективного возбуждения в электрическом разряде,Применение предварительной ионизации с помощью электронного пучка требуетсовременной электровакуумной технологии, электронная пушка создает рентгеновское излучение, низка надежность фольги,закрывающей окно электронной пушки.Лазеры, использующие этот способполучения активной среды, работают по открытому циклу, требуют большого запасагаза, который после прохождения резонатора и диффузора вь 1 брасывается в атмосферу. При этом, так как в составе смеси 70 ОНе либа Аг и стоимость его очень высока,экономичность такого способа полученияактивной среды низка.Кроме того, происходит выброс в атмосферу СО-высокотоксичного газа, дожиганиекоторого до СО 2 затруднено из-за того, чтоон находится в смеси с Не, газом с высокойтеплоемкостью, Поэтому экологичность такого способа низка,Высокая агрессивность СО к металлам,необходимость работать при криогенныхтемпературах. протекание плазмохимических реакций в разряде, ограниченность величины расхода смеси газа техническимитрудностями практически не позволяютприменять в.мощных лазерах замкнутыйцикл, поэтому воэможность увеличения экономичности такого способа получения активной среды СО-лазера практическиотсутствует.Наиболее близким техническим решением к изобретению принятым за прототип,является способ создания активной средыСО-лазера, в.котором рабочий газ. содержащий СО, разогревается в ударной трубе споследующим охлаждением и ионизациейрабочего газа за счет резкого расширения всверхзвуковом сопловом блоке с добавлением балластного газа Не или Не + Аг) ипоследующим возбуждением в электрическом разряде,Лазеры, использующие данный способполучения активной среды, могут работатьтолько по открытому циклу, в импульсномрежиме, так как рабочий газ разогревается в ударной трубе со временем квазистационарного истечения - 1 мс, ограничивающимвремя работы лазера,Высокотоксичный газ СО также выбра 5 сывается в атмосферу, для хранения газовиспользуется баллонная система, имеющаябольшие массогабариты. Кроме того, высокая агрессивность СО приводит к изменению состава газа во время хранения, Для10 повышения плотности рабочей среды в резонаторе проводят подмешивание балластного газа Не к потоку рабочего газа в СО,При этом расход Не составляет более 70 итак же, как СО, выбрасывается в атмосферу,15 Основными недостатками прототипаявляется его низкая экономичность, так какбалластный газ Не, стоимость которого вы. сока, расходуется в больших количествах, атакже низкая экологичность лазера из-за20 выброса высокотоксичного СО в атмосферу,дожигание которого затруднено из-за того,что СО находится в смеси с Не, газом свысокой теплоемкостью.Кроме этого, мало время работы из-завремени квазистационарного истечения вударной трубе и большие массогабариты лазера из-за баллонной системы хранения газов.Цель изобретения - повышение эконоЗ 0 мичности способа за счет использования дешевого балластного газа и экологичности засчет возможности нейтрализации высокотоксичного СО-газа дожиганием до СО 2, атакже увеличение времени непрерывной раЗб боты и снижение массогабаритов лазера засчет наработки рабочего газа, содержащегоСО, непосредственно в процессе работы лазера,Поставленная цель достигается тем, что40 по предлагаемому способу в качестве балластного газа к рабочему газу на выходе изсоплового блока подмешивают воздух, охлаждая его также резким расширением всверхзвуковых соплах,5 Для увеличения времени непрерывнойработы и снижения массогабаритов лазеранаработку и разогрев рабочего газа, содержащего СО, производят сжиганием топливав камере сгорания.50 Релаксация колебательной энергии, запасенной в электроразряде, за счет электронно-колебательного обмена иколебательно-колебательного обмена, вприсутствии продуктов полного и неполно 55 го сгорания торплива Н 2; МО; 02; СМ; Н 20;СО 2 и наличия в воздухе 02; Н 20; СО 2 идругих не происходит за счет протеканияколебательно-колебательного обмена, таккак для временитпребывания газа в разряде выполняется соотношениеГччГечТТхимГдисстчтчч - время колебательно-колебательного обмена;меч - время электронно-колебательногообмена; 5тч - время колебательно-поступательного обмена;тхим. - время химических реакций;7 дисс. - время диссоциации.Такая иерархия характерных времен 10позволяет не учитывать присутствие в воздухе релаксантов, их наработку в результате химических реакций и черездиссоциацию.Кроме того, балластирование продуктов 15сгорания воздухом уменьшает процентноесодержание релаксантов в электроразрядной камере и резонаторе по сравнению с,камерой сгорания.Благодаря этому обеспечивается создание экономичного способа, поскольку не используется дорогой Не Аг) и повышаетсяэкологичность способа, так как появляетсявозможность нейтрализации высокотоксичного СО дожиганием до СО 2, направляя 25смесь рабочего газа с СО и воздухом послерезонатора в камеру дожигания, с вводом внее горючего, Сжигание СО в смеси с большим количеством Не - газа с высокой теплоемкостью, как в прототипе усложняет, 30задачу дожигания СО до СО 2.Кроме того, наработка и разогрев рабочей смеси, содержащей СО, в процессе работы лазера, сжиганием топлива в камересгорания, позволяет увеличить время непрерывной работы лазера и снизить массогабариты лазера путем отказа от баллоннойсистемы хранения,На чертеже показан лазер для осуществления способа, 40Лазер содержит камеру 1 сгорания исопловый блок, включающий сверхзвуковыесопла 2, через углеродный пористый фильтр3 связанные с камерой 1 сгорания, и сверх.45Ф ор мул а изобретен ия1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОЙ СРЕДЫ СО - ЛАЗЕРА, включающий наработку и разогрев рабочего газа, содержа щего СО, последующее охлаждение и ионизацию рабочего газа за счет резкого расширения в сверхзвуковом сопловом блоке, подмешивание к рабочему газу на выходе из соплового блока балластного га за и возбуждение полученной смеси в электрическом разряде, отличающийся звуковые сопла 4, связанные с источником5 воздуха высокого давления, электроразрядную камеру 6, совмещенную с резонатором 7 и снабженную источником 8электропитания, На выходе из резонатора 7установлены диффузор 9 и камера 10 дожигания СО до СО 2. Камера 10 дожигания свя-зана с источником 11 горючего.Получение активной среды СО-лазераосуществляется следующим образом.К продуктам сгорания, образующимся вкамере сгорания 1, прошедшим углеродный,пористый фильтр 3, на выходе из сопл 2электроразрядной камерой 6 через сопла 4подмешивают воздух от источника 5 высокого давления. При этом образуется охлажденная ионизированная смесь. которуювозбуждают электрическим разрядом вэлектроразрядной камере 6, снабженнойисточником 8 электропитания. Излучениевыводят из резонатора 7,После резонатора 7 в диффузоре 9 восстанавливают давление газового потока иосуществляют дожигание высокотоксичного СО в камере 10 дожигания до СО 2, вводяв нее горючее из источника 11,В качестве источника СО использова-:лись продукты сгорания твердого топлива,содержащие: - 55% СО; 8 СО 2; -25;4Н 2; " 12 ф К 2, Продукты сгорания очищались от К-фазы и СО 2 раскислялись до СОпри прохождении через пористый углеродный фильтр, установленный перед сопловым блоком, После перемешиванияпродуктов сгорания с воздухом на выходе изсоплового блока на входе в электроразрядную камеру получался состав - 14 СО;"654 К 2: "16 02, ." 5 Н 2.56) Манн. Злектроразрядные СО-лазеры. РТК, 1976, т,14, М 5, с, 8-31,Солоухин Р.И., Фомин М.А, Газодинамические лазеры на смешении. Минск, Наука и техника, 1984, с. 130. (Сост-ль А,Царев),тем, что, с целью повышения экономичности и экологичности лазера, в качестве балластного газа к рабочему газу на выходе иэ .соплового блока подмешивают воздух, охлажденный резким расширением в сверхзвуковых соплах.2, Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью увеличения времени непрерывной работы и снижения массогабаритов лазера, наработку и разогрев рабочего газа, содержащего СО, производят сжиганием топлива в камере сгорания.2002346 Редактор ешеля з 3176 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4 УЬ здательский комбинат "Патент", г. Ужг роизводст Гагарина,Составитель А, Царев Лошкарева Техред М.Моргентал Корректо