毛细管放电软x射线激光中应用的可移动放电电极的制作方法
【专利摘要】毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极，涉及一种可移动放电电极。本发明是为了解决现有的改变增益介质的方法中，在不同增益介质长度的条件下得到的电流波形与主脉冲电流波形不一致的问题。本发明克服了现有技术中，采用改变毛细管的长度或改变电极长度的固有思路，而是通过在电极上设置一个带有弹性的钢丝，实现了电极在毛细管中任意位置能够固定的效果，进而达到改变增益介质的目的，由于电极固定在毛细管的任意位置时，等离子体柱的总长度为毛细管长度和电极长度之差，保证等离子体柱的总长度保持不变，进而取得了在不同增益介质长度的条件下，获得与主脉冲电流波形相同的脉冲电流波形的效果。本发明适用于毛细管放电实验当中。
【专利说明】毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可移动放电电极。
【背景技术】
[0002]毛细管放电软X射线激光是指，利用毛细管放电Z箍缩效应获得软X射线激光脉冲。实验中，主脉冲电源产生主脉冲电压对毛细管内的气体进行放电,并形成第一半周期的幅值为几十千安培的电流脉冲，这个电流称为主脉冲电流。由于该电脉冲的半周期为130ns，在流过预电离等离子体时会产生趋肤效应，电流只在等离子体的表面流过。由于放电电流与自身产生的磁场相互作用，产生指向轴心的洛伦兹力，等离子体向轴心收缩，这被称为Z箍缩效应。在这个过程中，由于电子与离子相互碰撞、焦耳加热等作用，等离子体温度升高、密度增加。在等离子体箍缩到轴心时，形成直径只有几百微米的等离子体柱，同时等离子体的高温高密度条件使激光上下能级粒子数反转，激光增益大于损耗。激光脉冲通过在增益介质中向前传播，利用自发辐射光放大提高激光脉冲强度，最终形成软X射线激光脉冲。
[0003]目前软X射线激光只能工作在单程自发辐射光放大模式下，这就需要激光增益系数要达到较高的水平才能实现激光输出。软X射线激光的增益系数是激光性能的重要参数。测量增益系数需要测出不同长度的增益介质发出的激光脉冲强度，再利用Linford公式对实验数据进行拟合，得出激光的增益系数。在测量激光增益系数时，获得相同等离子体状态的不同长度的增益介质，是准确测量激光增益系数的基础。
[0004]现有的改变增益介质的方法主要有两种，一种是通过在相同长度的毛细管中插入不同长度的金属电极实现的，另一种是使用不同长度的毛细管进行实验。实验中发现，使用不同长度的金属电极时，由于放电电极的半径不变，不同长度的金属电极导致等离子体柱的总长度和半径均改变，Z箍缩过程改变，无法模拟等离子体柱随时间变化，因此该方法无法保证主脉冲电流的波形不变。电流波形不同，会影响到激光输出时的等离子体状态，进而影响测量到的增益系数，无法得到准确的激光增益系数。在使用不同长度的毛细管进行实验时，与使用不同长度的金属电极的原理相同，同样无法保证电流波形在实验中保持一致。同时在实验中毛细管内壁无法保证在同一状态，也会影响激光增益系数的测量。
【发明内容】
[0005]本发明是为了解决现有的改变增益介质的方法中，在不同增益介质长度的条件下得到的电流波形与主脉冲电流波形不一致的问题，现提供毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极。
[0006]电极上开有通孔，该通孔的直径与钢丝的外径相同，钢丝穿过该通孔并固定在电极上，且钢丝与电极垂直，钢丝的两端同时弯向电极的一端；
[0007]钢丝的外径小于电极的外径；钢丝的平均张力在88kg至92kg之间，钢丝的外径在0.8mm 至 1.2mm 之间。[0008]上述电极为钥电极。
[0009]上述电极的长度为10mm。
[0010]上述钢丝的外径为1mm。
[0011]上述钢丝为不锈钢钢丝。
[0012]上述钢丝的平均张力为90kg。
[0013]本发明克服了现有技术中，采用改变毛细管的长度或改变电极长度的固有思路，而是通过在电极上设置一个带有弹性的钢丝，实现了电极在毛细管中任意位置能够固定的效果，进而达到改变增益介质的目的，由于电极固定在毛细管的任意位置时，等离子体柱的总长度为毛细管长度和电极长度之差，因此能够保证等离子体柱的总长度保持不变，进而取得了在不同增益介质长度的条件下，获得与主脉冲电流波形相同的脉冲电流波形的效果，使数据拟合结果的置信度高于95%，进而准确的测量激光增益系数。本发明所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极，适用于毛细管放电实验当中，保证在不同增益介质长度的条件下得到的波形与主脉冲电流波形保持一致。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极的结构示意图。
[0015]图2为毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极插入毛细管中的结构示意图。
[0016]图3为使用毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极时，电流的波形图。
[0017]图4等离子体长度为7cm、9cm、llcm、13cm、15cm、25cm和34cm时，激光强度随增益介质长度变化的拟合曲线。
【具体实施方式】
[0018]【具体实施方式】一:参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极，它包括:钢丝I和电极2 ；
[0019]电极2上开有通孔，该通孔的直径与钢丝I的外径相同，钢丝I穿过该通孔并固定在电极2上，且钢丝I与电极2垂直，钢丝I的两端同时弯向电极2的一端；
[0020]钢丝I的外径小于电极2的外径；钢丝I的平均张力在88kg至92kg之间，钢丝I的外径在0.8mm至1.2mm之间。
[0021]毛细管3的内径在8.0至3.0mm之间，最常见的内径为3.2mm。毛细管3的内径大于2倍钢丝直径与电极直径之和，使可移动放电电极能够塞进毛细管3内，毛细管3放电软X射线激光中应用的可移动放电电极能够通过弯曲钢丝的张力，将该可移动放电电极固定在毛细管3内的任意位置。
[0022]【具体实施方式】二:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极作进一步说明，本实施方式中，所述电极2为钥电极。【具体实施方式】三:本实施方式是对【具体实施方式】一或二所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极作进一步说明，本实施方式中，所述电极2的长度为10mm。
[0023]【具体实施方式】四:本实施方式是对【具体实施方式】一或二所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极作进一步说明，本实施方式中，钢丝I的外径为1_。[0024]【具体实施方式】五:本实施方式是对【具体实施方式】一或二所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极作进一步说明，本实施方式中，所述钢丝I为不锈钢钢丝。
[0025]【具体实施方式】六:本实施方式是对【具体实施方式】一或二所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极作进一步说明，本实施方式中，所述钢丝I的平均张力为90kg。原理:
[0026]实验时，毛细管放电软X射线激光装置中，毛细管内等离子体的电感值随时间变化。将毛细管内的等离子体看作同轴传输线中的轴心处圆柱形导体，同轴传输线的电感值为
【权利要求】
1.毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极，其特征在于，它包括:钢丝(I)和电极(2)； 电极(2)上开有通孔，该通孔的直径与钢丝(I)的外径相同，钢丝(I)穿过该通孔并固定在电极(2)上，且钢丝(I)与电极(2)垂直，钢丝(I)的两端同时弯向电极(2)的一端； 钢丝(I)的外径小于电极(2)的外径；钢丝(I)的平均张力在88kg至92kg之间，钢丝(I)的外径在0.8mm至1.2mm之间。
2.根据权利要求1所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极，其特征在于，所述电极(2)为钥电极。
3.根据权利要求1或2所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极，其特征在于，所述电极(2)的长度为10mm。
4.根据权利要求1或2所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极，其特征在于，钢丝(I)的外径为1mm。
5.根据权利要求1或2所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极，其特征在于，所述钢丝(I)为不锈钢钢丝。
6.根据权利要求1或2所述的毛细管放电软X射线激光中应用的可移动放电电极，其特征在于，所述钢丝(I)的平均张力为90kg。
【文档编号】H01S4/00GK103560393SQ201310585432
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】赵永蓬, 姜杉, 崔怀愈, 刘涛, 丁宇洁 申请人:哈尔滨工业大学