Исследование электроразрядных эксимерных лазеров
(43)
(44)
где К1- коэффициент интегрирующей цепи.
Для момента времени, когда ток I=0
(45)
и мы определяем величину М2/М1. Тогда, если подавать на осциллограф сигнал
(46)
то легко получить напряжение на межэлектродном промежутке IR. Кроме того сигнал U1 (43) можно использовать для измерения относительной величины силы тока I.
Нами также были рассмотрены некоторые особенности, связанные с измерением напряжения на конденсаторах системы возбуждения. Разработанные методики используются для оптимизации работы системы возбуждения XeCl-лазера с энергией генерации 3Дж с целью ее дальнейшего существенного повышения.
1.4.3 Моделирование систем возбуждения электроразрядных лазеров
Как правило системы возбуждения электроразрядных эксимерных лазеров моделируют некоторой электрической схемой с сосредоточенными емкостями и индуктивностями. Следует при этом отметить, что системы возбуждения обычно выполняются конструктивно с распределенными индуктивностями. Поэтому представляется целесообразным изучить более подробно вопрос о возможности такого моделирования. На рис.27,а представлена схема системы возбуждения лазера на основе несимметричного LC-контура. Этот рисунок отражает реальное конструктивное расположение всех элементов системы возбуждения лазера. На этой схеме изображены сосредоточенные емкости накопителя (С1) и обострителя (С0). Тонкими линиями представлены шины токопроводов лазера. Все эти шины представляют собой распределенные индуктивности. При этом возникает довольно интересная ситуация. Система возбуждения имеет три контура:
- контур перезарядки накопителя на обостритель;
- контур разряда обострителя на межэлектродный промежуток;
- контур разряда накопителя на межэлектродный промежуток.
Мы можем ввести индуктивности всех этих контуров соответственно L1, L0 и L2. Кроме того мы можем ввести коэффициенты взаимоиндукции между этими контурами. М12 - коэффициент взаимоиндукции между контуром перезарядки накопителя на обостритель (С1, L1, С0) и контуром разряда накопителя на межэлектродный промежуток (С1, L2, R). М10 - между контуром раряда обострителя на межэлектродный промежуток (С0, L0, R) и контуром перезарядки накопителя на обостритель (С1, L1, С0). М20 - между контуром (С1, L2, R) и контуром (С0, L0, R). Можно записать систему уравнений для контурных токов, которая будет описывать работу системы возбуждения:
(47)
I0, I1, I2, R - соответственно контурные тока и сопротивление межэлектродного промежутка. Q0, Q1 - заряды на обострителе и накопителе. Но мы не можем без дополнительных условий нарисовать эквивалентную электрическую схему системы возбуждения в виде некотрой цепи с сосредоточенными парметрами. Формально можно, конечно, преодолеть это введя в цепь идеальный управляемый источник тока I0 (рис.26,б). Ток I0 этого источника описывается третьим уравнением системы (47). Внутреннее сопротивление этого источника бесконечно велико.
Теперь рассмотрим случай системы возбуждения продольные размеры(длина), которой во много раз больше ее характерных поперечных размеров, представленных на рис.26,а. В этом случае можно считать, что
L0=L1+L0, M10=0, M12=L1, M20=L0 (48)
При выполнении условий (48) система уравнений (47) может быть представлена в следующем виде
(49)
Эта система уравнений может быть представлена в виде стандартной эквивалентной электрической схемы (рис.26,в), так как третье уравнение системы (49) становится следствием первых двух. LC- контур обычно моделируют именно такой системой уравнений.
1.5. Система возбуждения широкоапертурного XeCl-лазера на с двухконтурным обострителем
Энергетические характеристики электроразрядных эксимерных лазеров определяются в первую очередь совершенством системы возбуждения и предыонизации, а также временной согласованностью их совместной работы.
Характерной особенностью автоматической системы предыонизаци является то, что она начинает действовать после того как система возбуждения формирует импульс напряжения на лазерных электродах. Проведенные теоретические исследования показали, что для оптимальной работы такой системы предыонизации необходимо обеспечить совпадение частоты напряжения на электродах лазера с собственной частотой контура автоматической предыонизации. Только при выполнении этого требования ток протекающий через цепь предыонизации будет сопоставим с током в автономной системе предыонизации. Таким образом, при любом изменении временных характеристик импульса напряжения на лазерных электродах вследствие изменения системы возбуждения, необходимо заново проводить оптимизацию системы предыонизации.
Нами была теоретически исследована и реализована экспериментально оригинальная система возбуждения типа LC-контур с двухконтурным обострителем (рис.2). Эти два контура обострителя (L2C2 и L3C3) имеют разные индуктивности цепи перезарядки с основной накопительной емкостью. Емкость С2 имеет индуктивность перезарядки (L1), а С3 имеет индуктивность перезарядки (L1+ L2+ L3). Теоретический расчет показывает, что в этом случае могут быть реализованы различные режимы работы системы возбуждения. При этом в отличии от систем возбуждения с одной обострительной емкостью ( рис.1) напряжение на разрядном промежутке - Uэл в режиме холостого хода может существенно отличаться от напряжений на обострителях. На рис.3, рис.4 и рис.5 представлены осциллограммы холостого хода соответственно для обычного LС-контура и с двухконтурным обострителем. Причем для двухконтурного обострителя рассмотрены два предельных случаев. В первом случае (рис.4) меньшая обострительная емкость С2 (и с меньшей индуктивностью перезарядки) заряжается до большего напряжения U2 и обеспечивает формирование объемного разряда. Большая обострительная емкость С3 с большей индуктивностью цепи перезарядки осуществляет основной энерговклад в разряд. Во втором случае величины емкостей соизмеримы, но при этом вторая емкость заряжается до напряжения U3, которое может существенно превышать пробойное (пробойное напряжение определяется составом и парциальными давлениями компонент и всегда подбирается меньшим, чем Uэл на холостом ходу). Такой режим работы в системе возбуждения с одним обострителем невозможен.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19