183527. lajstromszámú szabadalom • Transzverziálisan gerjesztett nitrogén impulzuslézer
1 183 527 2 A találmány szerinti TEA nitrogén impulznslézer kompakt — tápegységgel egybeépített — kivitele, egyszerű kezelhetősége, hordozhatósága, kis fogyasztása alkalmassá teszi, hogy különleges körülmények között akkumulátorról is üzemeljen, pl. helikopterről vagy repülőről lézeres (LIDAR) megfigyelések végezhetők segítségével a természetes vizek alga-, ill. olajnyomkoncentrációjának meghatározása céljából. A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett kiviteli alakok alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra a találmány szerinti nitrogén impulzuslézer egy kiviteli alakjának nézeti képe, a 2. ábra az 1. ábra A—A vonala mentén vett metszet, a 3. ábra az 1. és 2. ábra'szerinti kivitel villamos helyettesítő kapcsolása, a 4. ábra a találmány egy másik kiviteli alakját mutatja a 4. ábra B—B vonala mentén vett metszetben, az 5. ábra a 3. ábra C—C vonala mentén vett metszet, a 6. ábra a 4. és 5. ábra szerinti kivitel villamos helyettesítő kapcsolása, és a 7. ábra egy diagram, amely a találmány szerinti impulzuslézer impulzusenergiájának és az impulzusenergia szórásának változását mutatja az alkalmazott gáztöltésű elektroncső fűtőfeszültségének függvényében. Az 1. és 2. ábrán a találmány szerinti transzverzálisán gerjesztett nitrogén impulzuslézer 1 lézercsöve hosszanti 2 és 3 elektródák között van kialakítva. A 2 és 3 elektródákat 9A cs 9B tartóelemek tartják, illetve megvezetik, és eme tartóelemek egyben határolják az 1 lézercső aktív térfogatát. Az ábrázolt kivitelben a 3 elektróda rögzített, a 2 elektróda szöge pedig a rögzített 3 elektródához képest 18A és 18B mikrométer csavarokkal finoman állítható. Ez utóbbiak a 9A és 9B tartóelemhez csavarokkal erősített 17 tartólécre vannak szerelve. Az 1 lézercső két végét 15A és 15B kvarcablak zárja le, amelyen a lézersugár kiléphet. Az 1 lézercső egyik végénél a lézersugár számára teljes reflexiót biztosító, állítható távolságú 16 zárótükör van elhelyezve. Az 1 lézercső méreteit az elérni kívánt impulzusenergia, ill. csúcsteljesítmény határozza meg, általában 5—60 cm a hosszanti méret. Rövidebb 1 lézercsővel rövidebb lézerfény impulzus állítható elő, pl. 5 cm hossznál kb. 0,5—0,6 ns impulzusszélesség érhető el. A 16 zárótükör (R = 100%), ill. az 1 lézercső ezzel ellentétes végénél lévő kicsatoló 15B kvarcablak (R = 4%) helye és R reflexióképessége szintén befolyásolja a lézerfény impulzus időbeli lefutását: hosszabb 1 lézercsőnél (~ 30 cm) a 15B kvarcablak használata csökkenti, rövidebb 1 lézercsőnél (~ 6 cm) növeli az impulzusszélességet. A 16 zárótükör és a 15B kvarcablak közötti távolság növelésével nő az impulzusszélesség, és az impulzusalak eközben változik (Gauss-trapéz-kettős). Az 1 lézercső aktív térfogatában a nitrogéngáz áramoltatható a 9A és 9B tartóelemekben kiképzett 10A és 10B furatokon keresztül. Az áramlási sebesség növelésével a lézerfény impulzusok nagyobb impulzusfrekvenciája érhető el. A 10A és 10B furatokhoz a rajzon nem ábrázolt, önmagában ismert nitrogént áramoltató szervek vannak csatlakoztatva. A 9A és 9B tartóelemek kétoldalún villamosán vezető anyaggal folírozott 11,__14 lemezeket is tartanak, amelyek egymás fölött elhelyezett négy síkkondenzátort alkotnak. A 11 és 12 lemez egymással szemben fekvő oldalán lévő fóliák villamosán a 3 elektródához vannak csatlakoztatva. A 11 és 13 lemez egymással szemközti oldalán lévő fóliák valamint a 12 és 14 lemez egymással szemben lévő oldalán lévő fóliák villamosán össze vannak kötve egymással. Ugyancsak villamosán csatlakoztatva vannak egymáshoz és a 2 elektródához a 13 és 14 lemez külső oldalán lévő fóliák. A 13 és 14 lemez külső oldalán lévő fóliák továbbá egyrészt F földpontra, másrészt vezérelhető 4 gáztöltésű elektroncső, előnyösen tirátron 6 katódjára vannak csatlakoztatva. A 13 és 14 lemez belső oldalán lévő, villamosán közösített fóliák pedig egyrészt + Uo tápfeszültségre, másrészt a 4 gáztöltésű elektroncső 5 anódjához vannak csatlakoztatva. A 11 és 12 lemez belső oldalán lévő, villamosán közösített fóliák és a 13 és 14 lemez külső oldalán lévő, villamosán közösített fóliák közé statikus kiegyenlitő R ellenállás van kapcsolva. A 4 gáztöltésű elektroncső 6 katódjának fűtését a 8 fűtéskivezetésre kapcsolt Uf fűtőfeszültség végzi. A nagyáramú és nagyfeszültségű kapcsolóelemként használt 4 gáztöltésű elektroncső bekapcsolása a 7 rácskivezetésre adott feszültségimpulzussal történik. Az 1. és 2. ábrán szemléltetett elrendezés villamos helyettesítő képét a 3. ábra mutatja. A Cl, C2, C3 és C4 kondenzátorok megfelelnek a 11, 12, 13 és 14 lemez két oldalán lévő fóliák közötti kapacitásoknak, a nagyáramú 20 kapcsolóelem a 4 gáztöltésű elektroncsövet jelképezi. A Cl, C2, C3 és C4 kondenzátorok, az R ellenállás valamint a 20 kapcsolóelem alkotják az 1 lézercső 21 gerjesztőáramkörét. Amikor a 20 kapcsolóelem nyitva van, valamennyi Cl, C2, C3 és C4 kondenzátor + Uo tápfeszültségre töltődik. A 20 kapcsolóelem zárásakor a C3 és C4 kondenzátorok gyorsan kisülnek, így a 2 és 3 elektródákra növekvő feszültség jut. A 2 és 3 elektródák közötti átütéskor az 1 lézercsövön átfolyó áramimpulzus két egyező irányú áramból tevődik össze, az egyik la áram a Cl kondenzátor kisüléséből, a másik IB áram pedig a C2 kondenzátor kisüléséből adódik. Az egyenlő nagyságú áramhurkok kompenzálják egymás mágneses terét, ezért, valamint annak következtében, hogy a külső 2 elektróda és a 13 és 14 lemez külső fóliái földpotenciálon vannak, a nagyfrekvenciás zajszint igen alacsony. Az 1 lézercsövön az átütéskor áthaladó áramimpulzus hatására lézerfény impulzus lép ki az 1. ábrán jelölt 19 nyíl irányában. Az 1—3. ábrák szerinti kialakítás egy kiviteli alakjánál + Uo tápfeszültség 15 kV egyenfeszültség, az Uf fűtőfeszültség 7,3 V váltakozó 50 Hz-es feszültség (a névleges 6,3 V helyett), a 4 gáztöltésű elektroncső szovjet TG11 —16/500 típusú hidrogén töltésű tirátron. Az R ellenállás 10 kohm, a Cl, C2, C3 és C4 kondenzátorokat 1 mm vastag, 200 mm x 300 mm méretű, kétoldalt folírozott, üvegszálas epoxigyanta anyagú nyomtatott áramkörös lemezek alkotják, a kapacitás kb. 3,5 nF. A 9A és 9B tartóelemek teflonból készültek, a 2 és 3 elektródák anyaga alumínium, félhenger profilúnk 4 mrn-es sugárral, végeiken Rogowsky-típusú lekerekítésekkei, hosszuk 300 mm, a félhengerek között lévő távolság 3—4 mm. Az 1 lézercsőben a nitrogén gáz nyomása 100 kPa. A 4. ábrán a találmány szerinti nitrogén impulzuslézer egy másik kiviteli alakja látható. Ennél az 1 lézercsőnek szintén hosszanti 2 és 3 elektródái vannak, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
