毛細(xì)管放電軟x射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極的制作方法
【專利摘要】毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極，涉及一種可移動(dòng)放電電極。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的改變?cè)鲆娼橘|(zhì)的方法中，在不同增益介質(zhì)長(zhǎng)度的條件下得到的電流波形與主脈沖電流波形不一致的問(wèn)題。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中，采用改變毛細(xì)管的長(zhǎng)度或改變電極長(zhǎng)度的固有思路，而是通過(guò)在電極上設(shè)置一個(gè)帶有彈性的鋼絲，實(shí)現(xiàn)了電極在毛細(xì)管中任意位置能夠固定的效果，進(jìn)而達(dá)到改變?cè)鲆娼橘|(zhì)的目的，由于電極固定在毛細(xì)管的任意位置時(shí)，等離子體柱的總長(zhǎng)度為毛細(xì)管長(zhǎng)度和電極長(zhǎng)度之差，保證等離子體柱的總長(zhǎng)度保持不變，進(jìn)而取得了在不同增益介質(zhì)長(zhǎng)度的條件下，獲得與主脈沖電流波形相同的脈沖電流波形的效果。本發(fā)明適用于毛細(xì)管放電實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。
【專利說(shuō)明】毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可移動(dòng)放電電極。
【背景技術(shù)】
[0002]毛細(xì)管放電軟X射線激光是指，利用毛細(xì)管放電Z箍縮效應(yīng)獲得軟X射線激光脈沖。實(shí)驗(yàn)中，主脈沖電源產(chǎn)生主脈沖電壓對(duì)毛細(xì)管內(nèi)的氣體進(jìn)行放電,并形成第一半周期的幅值為幾十千安培的電流脈沖，這個(gè)電流稱為主脈沖電流。由于該電脈沖的半周期為130ns，在流過(guò)預(yù)電離等離子體時(shí)會(huì)產(chǎn)生趨膚效應(yīng)，電流只在等離子體的表面流過(guò)。由于放電電流與自身產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生指向軸心的洛倫茲力，等離子體向軸心收縮，這被稱為Z箍縮效應(yīng)。在這個(gè)過(guò)程中，由于電子與離子相互碰撞、焦耳加熱等作用，等離子體溫度升高、密度增加。在等離子體箍縮到軸心時(shí)，形成直徑只有幾百微米的等離子體柱，同時(shí)等離子體的高溫高密度條件使激光上下能級(jí)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，激光增益大于損耗。激光脈沖通過(guò)在增益介質(zhì)中向前傳播，利用自發(fā)輻射光放大提高激光脈沖強(qiáng)度，最終形成軟X射線激光脈沖。
[0003]目前軟X射線激光只能工作在單程自發(fā)輻射光放大模式下，這就需要激光增益系數(shù)要達(dá)到較高的水平才能實(shí)現(xiàn)激光輸出。軟X射線激光的增益系數(shù)是激光性能的重要參數(shù)。測(cè)量增益系數(shù)需要測(cè)出不同長(zhǎng)度的增益介質(zhì)發(fā)出的激光脈沖強(qiáng)度，再利用Linford公式對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得出激光的增益系數(shù)。在測(cè)量激光增益系數(shù)時(shí)，獲得相同等離子體狀態(tài)的不同長(zhǎng)度的增益介質(zhì)，是準(zhǔn)確測(cè)量激光增益系數(shù)的基礎(chǔ)。
[0004]現(xiàn)有的改變?cè)鲆娼橘|(zhì)的方法主要有兩種，一種是通過(guò)在相同長(zhǎng)度的毛細(xì)管中插入不同長(zhǎng)度的金屬電極實(shí)現(xiàn)的，另一種是使用不同長(zhǎng)度的毛細(xì)管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，使用不同長(zhǎng)度的金屬電極時(shí)，由于放電電極的半徑不變，不同長(zhǎng)度的金屬電極導(dǎo)致等離子體柱的總長(zhǎng)度和半徑均改變，Z箍縮過(guò)程改變，無(wú)法模擬等離子體柱隨時(shí)間變化，因此該方法無(wú)法保證主脈沖電流的波形不變。電流波形不同，會(huì)影響到激光輸出時(shí)的等離子體狀態(tài)，進(jìn)而影響測(cè)量到的增益系數(shù)，無(wú)法得到準(zhǔn)確的激光增益系數(shù)。在使用不同長(zhǎng)度的毛細(xì)管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，與使用不同長(zhǎng)度的金屬電極的原理相同，同樣無(wú)法保證電流波形在實(shí)驗(yàn)中保持一致。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中毛細(xì)管內(nèi)壁無(wú)法保證在同一狀態(tài)，也會(huì)影響激光增益系數(shù)的測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的改變?cè)鲆娼橘|(zhì)的方法中，在不同增益介質(zhì)長(zhǎng)度的條件下得到的電流波形與主脈沖電流波形不一致的問(wèn)題，現(xiàn)提供毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極。
[0006]電極上開有通孔，該通孔的直徑與鋼絲的外徑相同，鋼絲穿過(guò)該通孔并固定在電極上，且鋼絲與電極垂直，鋼絲的兩端同時(shí)彎向電極的一端；
[0007]鋼絲的外徑小于電極的外徑；鋼絲的平均張力在88kg至92kg之間，鋼絲的外徑在0.8mm 至 1.2mm 之間。[0008]上述電極為鑰電極。
[0009]上述電極的長(zhǎng)度為10mm。
[0010]上述鋼絲的外徑為1mm。
[0011]上述鋼絲為不銹鋼鋼絲。
[0012]上述鋼絲的平均張力為90kg。
[0013]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中，采用改變毛細(xì)管的長(zhǎng)度或改變電極長(zhǎng)度的固有思路，而是通過(guò)在電極上設(shè)置一個(gè)帶有彈性的鋼絲，實(shí)現(xiàn)了電極在毛細(xì)管中任意位置能夠固定的效果，進(jìn)而達(dá)到改變?cè)鲆娼橘|(zhì)的目的，由于電極固定在毛細(xì)管的任意位置時(shí)，等離子體柱的總長(zhǎng)度為毛細(xì)管長(zhǎng)度和電極長(zhǎng)度之差，因此能夠保證等離子體柱的總長(zhǎng)度保持不變，進(jìn)而取得了在不同增益介質(zhì)長(zhǎng)度的條件下，獲得與主脈沖電流波形相同的脈沖電流波形的效果，使數(shù)據(jù)擬合結(jié)果的置信度高于95%，進(jìn)而準(zhǔn)確的測(cè)量激光增益系數(shù)。本發(fā)明所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極，適用于毛細(xì)管放電實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，保證在不同增益介質(zhì)長(zhǎng)度的條件下得到的波形與主脈沖電流波形保持一致。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極插入毛細(xì)管中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為使用毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極時(shí)，電流的波形圖。
[0017]圖4等離子體長(zhǎng)度為7cm、9cm、llcm、13cm、15cm、25cm和34cm時(shí)，激光強(qiáng)度隨增益介質(zhì)長(zhǎng)度變化的擬合曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0018]【具體實(shí)施方式】一:參照?qǐng)D1具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極，它包括:鋼絲I和電極2 ；
[0019]電極2上開有通孔，該通孔的直徑與鋼絲I的外徑相同，鋼絲I穿過(guò)該通孔并固定在電極2上，且鋼絲I與電極2垂直，鋼絲I的兩端同時(shí)彎向電極2的一端；
[0020]鋼絲I的外徑小于電極2的外徑；鋼絲I的平均張力在88kg至92kg之間，鋼絲I的外徑在0.8mm至1.2mm之間。
[0021]毛細(xì)管3的內(nèi)徑在8.0至3.0mm之間，最常見的內(nèi)徑為3.2mm。毛細(xì)管3的內(nèi)徑大于2倍鋼絲直徑與電極直徑之和，使可移動(dòng)放電電極能夠塞進(jìn)毛細(xì)管3內(nèi)，毛細(xì)管3放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極能夠通過(guò)彎曲鋼絲的張力，將該可移動(dòng)放電電極固定在毛細(xì)管3內(nèi)的任意位置。
[0022]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，所述電極2為鑰電極?！揪唧w實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一或二所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，所述電極2的長(zhǎng)度為10mm。
[0023]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一或二所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，鋼絲I的外徑為1_。[0024]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一或二所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，所述鋼絲I為不銹鋼鋼絲。
[0025]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一或二所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，所述鋼絲I的平均張力為90kg。原理:
[0026]實(shí)驗(yàn)時(shí)，毛細(xì)管放電軟X射線激光裝置中，毛細(xì)管內(nèi)等離子體的電感值隨時(shí)間變化。將毛細(xì)管內(nèi)的等離子體看作同軸傳輸線中的軸心處圓柱形導(dǎo)體，同軸傳輸線的電感值為
【權(quán)利要求】
1.毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極，其特征在于，它包括:鋼絲(I)和電極(2)； 電極(2)上開有通孔，該通孔的直徑與鋼絲(I)的外徑相同，鋼絲(I)穿過(guò)該通孔并固定在電極(2)上，且鋼絲(I)與電極(2)垂直，鋼絲(I)的兩端同時(shí)彎向電極(2)的一端； 鋼絲(I)的外徑小于電極(2)的外徑；鋼絲(I)的平均張力在88kg至92kg之間，鋼絲(I)的外徑在0.8mm至1.2mm之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極，其特征在于，所述電極(2)為鑰電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極，其特征在于，所述電極(2)的長(zhǎng)度為10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極，其特征在于，鋼絲(I)的外徑為1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極，其特征在于，所述鋼絲(I)為不銹鋼鋼絲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的毛細(xì)管放電軟X射線激光中應(yīng)用的可移動(dòng)放電電極，其特征在于，所述鋼絲(I)的平均張力為90kg。
【文檔編號(hào)】H01S4/00GK103560393SQ201310585432
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】趙永蓬, 姜杉, 崔懷愈, 劉濤, 丁宇潔 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)