一种大功率激光系统的等离子体激励源装置制造方法
【专利摘要】一种大功率激光系统的等离子体激励源装置，涉及一种等离子体激励源装置，由机座、阴极、螺旋导流器和阳极组件组成，机座的内层壁体构成冷却导流管，机座的中间层壁体构成阴极连杆，冷却导流管的管内空间构成冷却供水通道，阴极连杆的外壁与机座外层壁体之间的空间构成气室；螺旋导流器中，螺旋导流肋的螺距空间构成螺旋气流通道；阳极组件包括阳极套和阳极，阳极嵌入到阳极套的壁体之中；阴极连接在机座的阴极连杆前端，螺旋导流器的后端安装在机座的外层壁体上，阳极组件安装在螺旋导流器的前端，阴极的头部从阳极环体结构的环内空间伸出。本实用新型在放电现象下产生强烈弧光和高能电子束，作为大功率激光系统的激励源，使激光器的功率强大、结构简单。
【专利说明】一种大功率激光系统的等离子体激励源装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光设备，特别是涉及到一种等离子体激励源装置。
【背景技术】
[0002]激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大实用新型，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。当前，激光技术已在激光武器领域、工业生产和办公设备上得到广泛应用，应用最大的领域为激光加工技术，激光加工技术是利用激光束与物质相互作用对金属材料和非金属材料进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工等。
[0003]激光器的激励方式有光泵方式激励、气体放电方式激励、高能电子束注入方式激励、核泵浦方式激励等。等离子体是在气体放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会产生强光和高能电子束，如作为大功率激光器的激励源应用，不仅能使激光器的功率强大，而且具有结构简单、能耗低的特点。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种大功率激光系统的激励源装置，应用等离子体技术，在放电现象下产生强烈弧光和高能电子束，作为大功率激光系统的激励源，使激光器的功率强大、结构简单和能耗低。
[0005]本实用新型的一种大功率激光系统的等离子体激励源装置，其特征是装置由机座(丄)、阴极“)、螺旋导流器(2)和阳极组件组成，其中，机座(1)为三层壁体的回转体结构，机座(1)的内层壁体构成冷却导流管(1-5),机座(1)的中间层壁体构成阴极连杆(1-4),^却导流管(1-5)的管内空间构成冷却供水通道(训)，冷却导流管(1-5)的外壁与阴极连杆(1-4)内壁之间的空间构成冷却回水通道(讥)，阴极连杆(1-4)的外壁与机座(1)外层壁体之间的空间构成气室(1 ):阴极(4)由空心的圆棒体和实体头部构成，阴极(4)的圆棒内空间构成冷却腔(⑶)；螺旋导流器(2)为回转体结构，螺旋导流器(2)的回转体中有螺旋导流肋(2-1),螺旋导流肋(2-1)的螺距空间构成螺旋气流通道(珊?；阳极组件包括阳极套(3-4)和阳极(3-3),阳极套(3-4)为中空回转体结构，阳极套(3-4)的壁体中有环形冷却室(乂)，阳极(3-3)为环体结构，阳极(3-3)嵌入到阳极套(3-4)的壁体之中；阴极(4)连接在机座
(1)的阴极连杆(1-4)前端，螺旋导流器(2)的后端安装在机座(1)的外层壁体上，阳极组件安装在螺旋导流器(2)的前端，阴极(4)从螺旋导流器(2)的内空间中穿过，阴极(4)的头部从阳极(3-3)环体结构的环内空间伸出；气室(I )通过螺旋气流通道(珊)连通到阴极
(4)头部的外空间；工作时，阴极(4)的头端形成圆弧放电面(4-1),阳极(3-3)的环体前端形成环形放电面(3-2),阴极(4)的圆弧放电面(4-1)与阳极(3-3)的环形放电面(3-2)之间的空间构成放电区。
[0006]本实用新型中，机座(1)的外层壁体上有安装螺口(1-3),螺旋导流器(2)的后端有螺纹槽口(2-3),螺旋导流器(2)后端的螺纹槽口(2-3)旋合在机座(1)外层壁体的安装螺口( 1-3)上；冷却导流管(1-5)内的冷却供水通道0/11)有冷却水输入接口( 1-6)接入，冷却供水通道(训)通过阴极(4)内的冷却腔(⑶)连通到冷却回水通道(讥)，冷却回水通道0/1)有冷却水输出接口( 1-1)接出；阴极(4 )的实体头部后端有冷却尾锥(4-3),冷却尾锥(4-3 )伸入到冷却腔(⑶)和冷却导流管(1-5)的出水口中；机座(1)中的气室(I )有保护气输入接口(1-2)接入；阴极(4)的实体头部为由后向前收窄的圆锥形结构，阴极(4)的头端为圆弧形结构；螺旋导流器(2)的前端有螺纹接头(2-2),阳极套(3-4)的后端有螺槽(3-6),阳极套(3-4)后端的螺槽(3-6)旋合在螺旋导流器(2)前端的螺纹接头(2-2)上；阳极套(3-4)中的环形冷却室(V )有冷却剂进口( 3-5 )和冷却剂出口( 3-1)；阳极(3-3 )的环体内空间为由后向前收窄的结构，阳极(3-3)的环体内由后向前收窄的空间构成约束口(111)。
[0007]上述的实用新型使用时，一路冷却水通过冷却水输入接口(1-6)进入到冷却导流管(1-5)内的冷却供水通道(训)中，经冷却导流管(1-5)前端的出水口对阴极(4)头部后端的冷却尾锥(4-3)进行冲刷冷却，冷却水吸收了阴极(4)头部的热量后，再经冷却腔(⑶)进入到冷却回水通道0/0，然后由冷却水输出接口(1-1)返回到冷却系统的回路中；另一路冷却水通过冷却剂进口(3-5)进入到阳极套(3-4)的环形冷却室(乂)中，吸收阳极的热量后，由冷却剂出口(3-1)返回到冷却系统的回路中；保护气体由保护气输入接口(1-2)进入到气室(I )中，然后由螺旋气流通道(11)以螺旋方式进入到阴极(4)的头端与阳极(3-3)环体前端的放电区，保护气体受到阳极(3-3)的环体内约束口(111)的约束而扫过阴极(4)的头端，起到对阴极(4)的保护作用；机座(1)作为阴极(4)的电气连接件，阳极套(3-4)作为阳极(3-3)的电气连接件，在阳极(3-3)与阴极(4)之间施加电能，使用高频引弧电源(7)使阴极(4)的圆弧放电面(4-1)与阳极(3-3)的环形放电面(3-2)之间发起电弧，便在放电区中形成等离子体电弧，辐射能量，产生强烈的等离子体弧光和高能电子束，作为激励源提供给大功率激光系统应用。
[0008]上述的实用新型工作时，阴极(4)的头部需承受电流冲击及数万度的高温烧灼，因此，必需对阴极的头部采取有效的冷却措施和气体保护才能增加阴极的使用寿命。本实用新型采取在螺旋导流器(2)中设置螺旋导流肋(2-1)的措施，以形成螺旋保护气流，气流中心不会产生真空或负压，使保护气流能全面覆盖阴极(4)的头端，实现对阴极进行有效的气体保护，结合冷却保护措施，使阴极不易被烧蚀。本实用新型还在阴极(4)的头部后端上设置冷却尾锥(4-3^使冷却导流管(1-5)的出水口对着冷却尾锥(4-3)冲刷，快速把阴极(4)头部的热量带走，增强了阴极的冷却效果。
[0009]本实用新型的有益效果是:应用等离子体技术，在放电现象下产生强烈弧光和高能电子束，作为大功率激光系统的激励源，使激光器的功率强大、结构简单和能耗低。本实用新型实现对阴极进行有效的气体保护，结合冷却保护措施，使阴极不易被烧蚀，提高生产效率及节约生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的一种大功率激光系统的等离子体激励源装置结构图。
[0011]图2是图1中的螺旋导流器结构图。
[0012]图3是图1装置的放电示意图。
[0013]图中:1.机座，1-1.冷却水输出接口，1-2.保护气输入接口，1-3.安装螺口，1-4.阴极连杆，1-5.冷却导流管，1-6.冷却水输入接口，2.螺旋导流器，2-1.螺旋导流肋，2-2.螺纹接头，2-3.螺纹槽口，3.阳极组件，3-1.冷却剂出口，6-2.环形放电面，3-3.阳极，3-4.阳极套，3-5.冷却剂进口，3-6.螺槽，3-7.阳极的导线接口，4.阴极，4-1.阴极的圆弧放电面，4-2.阴极的实体头部，4-3.冷却尾锥，4-4.阴极的圆棒体，5.高压硅堆，6.工作电源，7.高频引弧电源，8.连接板，9.固定螺栓，10.阴极的电气接口，11.等离子体弧光，1.气室，I1.螺旋气流通道，II1.约束口，IV.冷却腔，V.环形冷却室，V1.冷却回水通道，VI1.冷却供水通道。
【具体实施方式】
[0014]实施例图1所示的实施方式中，一种大功率激光系统的等离子体激励源装置由机座(丨)、阴极“)、螺旋导流器(2)和阳极组件组成，其中，机座(1)为三层壁体的回转体结构，机座(1)的内层壁体构成冷却导流管(1-5),机座(1)的中间层壁体构成阴极连杆(1-4),机座(1)的外层壁体上有安装螺口( 1-3),冷却导流管(1-5)的管内空间构成冷却供水通道(训)，冷却供水通道(训)有冷却水输入接口(1-6)接入，冷却导流管(1-5)的外壁与阴极连杆(1-4)内壁之间的空间构成冷却回水通道(讥)，冷却回水通道0/1)有冷却水输出接口(1-1)接出，阴极连杆(1-4)的外壁与机座(1)外层壁体之间的空间构成气室(I ),气
I )有保护气输入接口(1-2)接入；阴极(4)由空心的圆棒体和实体头部构成，阴极(4)的实体头部为由后向前收窄的圆锥形结构，阴极(4)的头端为圆弧形结构，阴极(4)的圆棒内空间构成冷却腔(⑶)阴极(4)的实体头部后端有冷却尾锥(4-3),冷却尾锥(4-3)伸入到冷却腔(⑶)和冷却导流管(1-5)的出水口中；螺旋导流器(2)为回转体结构，螺旋导流器
(2)的后端有螺纹槽口(2-3),螺旋导流器(2)的回转体中有螺旋导流肋(2-1),螺旋导流肋(2-1)的螺距空间构成螺旋气流通道(珊),螺旋导流器(2)的前端有螺纹接头(2-2):阳极组件包括阳极套(3-4)和阳极(3-3),阳极套(3-4)为中空回转体结构，阳极套(3-4)的后端有螺槽(3-6),阳极套(3-4 )的壁体中有环形冷却室(V )，环形冷却室(V )有冷却剂进口( 3-5 )和冷却剂出口(3-1),阳极(3-3)为环体结构，阳极(3-3)的环体内空间为由后向前收窄的结构，阳极(3-3)的环体内由后向前收窄的空间构成约束口(111),阳极(3-3)嵌入到阳极套(3-4)的壁体之中；阴极(4)连接在机座(1)的阴极连杆(1-4)前端，螺旋导流器(2)的后端安装在机座(1)的外层壁体上，螺旋导流器(2)后端的螺纹槽口(2-3)旋合在机座(1)外层壁体的安装螺口(1-3)上，阳极组件安装在螺旋导流器(2)的前端，阳极套(3-4)后端的螺槽(3-6 )旋合在螺旋导流器(2 )前端的螺纹接头(2-2 )上；阴极(4 )从螺旋导流器(2 )的内空间中穿过，阴极(4)的头部从阳极(3-3)环体结构的环内空间伸出；气室(1 )通过螺旋气流通道(珊)连通到阴极(4)头部的外空间；冷却供水通道(训)通过阴极(4)内的冷却腔(⑶)连通到冷却回水通道0/1)；工作时，阴极(4)的头端形成圆弧放电面(4-1),阳极(3-3)的环体前端形成环形放电面(3-2),阴极(4)的圆弧放电面(4-1)与阳极(3-3)的环形放电面(3-2)之间的空间构成放电区。
[0015]本实施例中，机座(1)选用不锈钢材料制作，阳极(3-3)和阴极的实体头部(4-2)选用钨合金材料制作，阳极套(3-4)和阴极的圆棒体(4-4)选用紫铜材料制作，螺旋导流器
(2)选用聚四氟乙烯材料或压塑胶木材料制作。
[0016]本实施例使用时，一路冷却水通过冷却水输入接口(1-6)进入到冷却导流管(1-5)内的冷却供水通道0/11)中，经冷却导流管(1-5)前端的出水口对阴极(4)头部后端的冷却尾锥(4-3)进行冲刷冷却，冷却水吸收了阴极(4)头部的热量后，再经冷却腔(⑶)进入至I』冷却回水通道0/0，然后由冷却水输出接口(1-1)返回到冷却系统的回路中；另一路冷却水通过冷却剂进口(3-5)进入到阳极套(3-4)的环形冷却室(乂)中，吸收阳极的热量后，由冷却剂出口(3-1)返回到冷却系统的回路中；保护气体由保护气输入接口(1-2)进入到气I )中，然后由螺旋气流通道(11)以螺旋方式进入到阴极(4)的头端与阳极(3-3)环体前端的放电区，保护气体受到阳极(3-3)的环体内约束口(111)的约束而扫过阴极(4)的头端，起到对阴极(4)的保护作用；机座(1)作为阴极(4)的电气连接件，阳极套(3-4)作为阳极(3-3)的电气连接件，在阳极(3-3)与阴极(4)之间施加电能，使用高频引弧电源(7)使阴极(4)的圆弧放电面(4-1)与阳极(3-3)的环形放电面(3-2)之间发起电弧，便在放电区中形成等离子体电弧，辐射能量，产生强烈的等离子体弧光和高能电子束，作为激励源提供给大功率激光系统应用。本实施例在工作过程中，螺旋气流通道(II)形成螺旋保护气流，气流中心不会产生真空或负压，使保护气流能全面覆盖阴极(4)的头端，实现对阴极进行有效的气体保护，结合冷却保护措施，使阴极不易被烧蚀。在阴极(4)的头部后端上设置冷却尾锥(4-3 )、使冷却导流管(1-5 )的出水口对着冷却尾锥(4-3 )冲刷，快速把阴极(4)头部的热量带走，增强了阴极的冷却效果。
【权利要求】
1.一种大功率激光系统的等离子体激励源装置，其特征是装置由机座(I)、阴极(4)、螺旋导流器(2)和阳极组件组成，其中，机座(I)为三层壁体的回转体结构，机座(I)的内层壁体构成冷却导流管(1-5)，机座(I)的中间层壁体构成阴极连杆(1-4)，冷却导流管(1-5)的管内空间构成冷却供水通道(VD，冷却导流管(1-5 )的外壁与阴极连杆(1-4)内壁之间的空间构成冷却回水通道(VI)，阴极连杆(1-4)的外壁与机座(I)外层壁体之间的空间构成气室(I );阴极(4)由空心的圆棒体和实体头部构成，阴极(4)的圆棒内空间构成冷却腔(IV);螺旋导流器(2)为回转体结构，螺旋导流器(2)的回转体中有螺旋导流肋(2-1)，螺旋导流肋(2-1)的螺距空间构成螺旋气流通道(VDI);阳极组件包括阳极套(3-4)和阳极(3-3)，阳极套(3-4)为中空回转体结构，阳极套(3-4)的壁体中有环形冷却室(V )，阳极(3-3 )为环体结构，阳极(3-3)嵌入到阳极套(3-4)的壁体之中；阴极(4)连接在机座(I)的阴极连杆(1-4)前端，螺旋导流器(2)的后端安装在机座(I)的外层壁体上，阳极组件安装在螺旋导流器(2)的前端，阴极(4)从螺旋导流器(2)的内空间中穿过，阴极(4)的头部从阳极(3-3)环体结构的环内空间伸出；气室(I )通过螺旋气流通道(VDI)连通到阴极(4)头部的外空间；工作时，阴极(4)的头端形成圆弧放电面(4-1)，阳极(3-3)的环体前端形成环形放电面(3-2)，阴极(4)的圆弧放电面(4-1)与阳极(3-3)的环形放电面(3-2)之间的空间构成放电区。
2.根据权利要求1所述的一种大功率激光系统的等离子体激励源装置，其特征是机座(I)的外层壁体上有安装螺口(1-3)，螺旋导流器(2)的后端有螺纹槽口(2-3)，螺旋导流器(2)后端的螺纹槽口(2-3)旋合在机座(I)外层壁体的安装螺口(1-3)上。
3.根据权利要求1所述的一种大功率激光系统的等离子体激励源装置，其特征是冷却导流管(1-5)内的冷却供水通道(VD有冷却水输入接口( 1-6)接入，冷却供水通道(VD通过阴极(4)内的冷却腔(IV)连通到冷却回水通道(VI)，冷却回水通道(VI)有冷却水输出接口(1-1)接出。
4.根据权利要求1所述的一种大功率激光系统的等离子体激励源装置，其特征是阴极(4)的实体头部后端有冷却尾锥(4-3)，冷却尾锥(4-3)伸入到冷却腔(IV)和冷却导流管(1-5)的出水口中。
5.根据权利要求1所述的一种大功率激光系统的等离子体激励源装置，其特征是机座(I)中的气室(I )有保护气输入接口(1-2)接入。
6.根据权利要求1所述的一种大功率激光系统的等离子体激励源装置，其特征是阴极(4)的实体头部为由后向前收窄的圆锥形结构，阴极(4)的头端为圆弧形结构。
7.根据权利要求1所述的一种大功率激光系统的等离子体激励源装置，其特征是螺旋导流器(2)的前端有螺纹接头(2-2)，阳极套(3-4)的后端有螺槽(3-6)，阳极套(3-4)后端的螺槽(3-6)旋合在螺旋导流器(2)前端的螺纹接头(2-2)上。
8.根据权利要求1所述的一种大功率激光系统的等离子体激励源装置，其特征是阳极套(3-4)中的环形冷却室(V)有冷却剂进口(3-5)和冷却剂出口(3-1)。
9.根据权利要求1所述的一种大功率激光系统的等离子体激励源装置，其特征是阳极(3-3)的环体内空间为由后向前收窄的结构，阳极(3-3)的环体内由后向前收窄的空间构成约束口(III)。
【文档编号】H01S5/04GK204167675SQ201420662173
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月8日 优先权日:2014年11月8日
【发明者】周开根 申请人:衢州迪升工业设计有限公司