一種大功率雷射器的激勵源裝置製造方法
2023-12-01 20:42:46
一種大功率雷射器的激勵源裝置製造方法
【專利摘要】一種大功率雷射器的激勵源裝置，涉及雷射裝置的激勵源，由陰極組件、陽極組件和絕緣機架組成，陰極組件包括陰極架、陰極座和陰極，陰極安裝在陰極座的迴轉體前端，陰極座攜陰極安裝在陰極架的後端，在陰極架的前端有氣流聚導套，陰極的頭部從陰極架的前端和氣流聚導套中伸出；陽極組件包括陽極座和陽極，陽極安裝在陽極座的迴轉體前端；陰極組件和陽極組件分別安裝在絕緣機架的兩端，陽極的頭端指向陰極的頭端，陽極頭端與陰極頭端之間的空間構成放電區。本實用新型在放電現象下產生強光和高能電子束，作為雷射器的激勵源，使雷射器的功率強大、結構簡單和能耗低。
【專利說明】
一種大功率雷射器的激勵源裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及雷射設備，特別是涉及到一種雷射裝置的激勵源。
【背景技術】
[0002]雷射是20世紀以來，繼原子能、計算機、半導體之後，人類的又一重大實用新型，被稱為「最快的刀」、「最準的尺」、「最亮的光」和「奇異的雷射」。雷射應用最大的領域為雷射加工技術，雷射加工技術是利用雷射束與物質相互作用對金屬材料和非金屬材料進行切害J、焊接、表面處理、打孔、微加工等。
[0003]雷射器的激勵方式有光泵方式激勵、氣體放電方式激勵、高能電子束注入方式激勵、核泵浦方式激勵等。等離子體是在氣體放電現象下所形成的一種狀態，伴隨著放電現象將會產生強光和高能電子束，如作為大功率雷射器的激勵源應用，不僅能使雷射器的功率強大，而且具有結構簡單、能耗低的特點。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種大功率雷射器的激勵源裝置，應用等離子體技術，在放電現象下產生強烈弧光和高能電子束，作為雷射器的激勵源，使雷射器的功率強大、結構簡單和能耗低。
[0005]本實用新型的一種大功率雷射器的激勵源裝置，其特徵是裝置由陰極組件、陽極組件和絕緣機架(15 )組成，其中，陰極組件包括陰極架(3 )、陰極座(I)和陰極(5 )，陰極架(3)為圓管體結構，陰極架(3)中有氣室(II);陰極座(I)為迴轉體結構，陰極座(I)的迴轉體中有冷卻迴路；陰極(5)由空心圓棒體和實體頭部構成，陰極(5)的空心圓棒內空間構成冷卻室(III)，陰極(5)空心圓棒體的前部外壁上有螺旋導流肋(5-1);陰極(5)安裝在陰極座(I)的迴轉體前端，陰極座(I)攜陰極(5)安裝在陰極架(3)的後端，在陰極架(3)的前端有氣流聚導套(6)，陰極(5)的頭部從陰極架(3)的前端和氣流聚導套(6)中伸出，陰極(5)外壁上的螺旋導流肋(5-1)置於氣室(II)前方的陰極架(3)內空間中，螺旋導流肋(5-1)的螺距空間構成螺旋氣流通道(VID，氣室(II)通過螺旋氣流通道(VID連通到陰極(5)頭端空間；陽極組件包括陽極座(8 )和陽極(7 )，陽極座(8 )為迴轉體結構，陽極座(8 )的迴轉體中有冷卻通道，陽極(7)由空心圓棒體和實體頭部構成，陽極(7)的空心圓棒內空間構成冷卻腔(V)，陽極(7)安裝在陽極座(8)的迴轉體前端；陰極組件和陽極組件分別安裝在絕緣機架(15)的兩端，陽極(7)的頭端指向陰極(5)的頭端，陽極(7)頭端與陰極(5)頭端之間的空間構成放電區(IV)。
[0006]本實用新型中，陰極組件呈水平設置，陽極組件呈垂直設置或傾斜設置，當陽極組件呈傾斜設置時，傾斜角度為45° -90° ;陰極座(I)迴轉體中的冷卻迴路有冷卻導流管(1-2)，冷卻導流管(1-2)的管內空間構成冷卻供水通道(IX)，冷卻導流管(1-2)的管外空間構成冷卻回水通道(I )，冷卻供水通道(IX)有冷卻水輸入接口(1-3)接入，冷卻供水通道(IX)通過陰極(5)內的冷卻室(III)連通到冷卻回水通道(I )，冷卻回水通道(I )有冷卻水輸出接口( 1-1)接出；陰極(5 )的實體頭部後端有冷卻粧(5-2 )，冷卻粧(5-2 )伸入到冷卻室(III)中；氣室(II)有保護氣輸入接口(3-1)接入；氣流聚導套(6)的後端連接在陰極架
(3)的前端，氣流聚導套(6)的前端為由後向前收窄的圓錐形結構；陰極(5)的實體頭部為由後向前收窄的圓錐形結構，陰極(5)的頭端為圓弧形結構；陽極座(8)迴轉體中的冷卻通道有冷卻導向管(8-2 )，冷卻導向管(8-2 )的管內空間構成冷卻水輸入通道(VE)，冷卻導向管(8-2)的管外空間構成冷卻水回流通道(VI)，冷卻水輸入通道(VE)有冷卻劑進口(8-3)接入，冷卻水輸入通道(VE)通過陽極(7)內的冷卻腔(V)連通到冷卻水回流通道(VI)，冷卻水回流通道(VI)有冷卻劑出口(8-1)接出；裝置中有引弧電極(13)和驅動機構(14)，引弧電極(13)的工作電位與陰極(5)的工作電位相同，驅動機構(14)為轉軸工作方式，引弧電極(13)的尾端連接在驅動機構(14)的轉軸上；在裝置進行引弧時，引弧電極(13)的頭端由陽極(7)的頭端向陰極(5)的頭端活動，完成引弧後，引弧電極(13)的頭端限定在陰極(5)的頭立而O
[0007] 上述的實用新型工作時，一路冷卻水通過冷卻水輸入接口( 1-3)進入到冷卻導流管(1-2)內的冷卻供水通道(IX)中，經冷卻導流管(1-2)前端的出水口對陰極(5)頭部後端的冷卻粧(5-2)進行衝刷冷卻，冷卻水吸收了陰極(5)頭部的熱量後，再經冷卻室(III)進入到冷卻回水通道(I )，然後由冷卻水輸出接口(1-1)返回到冷卻系統的迴路中；另一路冷卻水通過冷卻劑進口(8-3)進入到冷卻水輸入通道(VE)中，經冷卻導向管(8-2)的出水口進入到陽極(7)內的冷卻腔(V)，吸收陽極(7)頭部的熱量後，進入到冷卻水回流通道(VI)，再由冷卻劑出口(8-1)返回到冷卻系統的迴路中；保護氣體由保護氣輸入接口(3-1)進入到氣室(II)中，然後由螺旋氣流通道(VID以螺旋方式進入到放電區(IV)，保護氣體受到氣流聚導套(6)前端圓錐形收窄結構的約束而掃過陰極(5)的頭端，起到對陰極(5)的保護作用；陰極座(I)作為陰極(5)的電氣連接件，陽極座(8)作為陽極(7)的電氣連接件，在陽極
[7]與陰極(5)之間施加電能，再通過驅動機構(14)驅動引弧電極(13)的頭端靠近陽極(7)的頭端或接觸到陽極(7)的頭端，然後使引弧電極(13)的頭端離開陽極(7)的頭端而向陰極(5)的頭端接近，便在引弧電極(13)的頭端與陽極(7)的頭端之間產生電弧，當引弧電極
(13)的頭端與陰極(5)的頭端接近時，便在陰極(5)的頭端與陽極(7)的頭端之間形成等離子體電弧，輻射能量，產生強烈的弧光和高能電子束，作為激勵源提供給雷射器應用。
[0008]上述的實用新型工作時，陰極(5)的頭部需承受電流衝擊及數萬度的高溫燒灼，因此，必需對陰極的頭部採取有效的冷卻措施和氣體保護才能增加陰極的使用壽命。本實用新型採取在陰極(5)的外壁上設置螺旋導流肋(5-1)的措施，以形成螺旋保護氣流，氣流中心不會產生真空或負壓，使保護氣流能全面覆蓋陰極(5)的頭端，實現對陰極進行有效的氣體保護，結合冷卻保護措施，使陰極不易被燒蝕。本實用新型還在陰極(5)的頭部後端上設置冷卻粧(5-2 )、使冷卻導流管(1-2 )的出水口對著冷卻粧(5-2 )衝刷，快速把陰極(5 )頭部的熱量帶走，增強了陰極的冷卻效果。
[0009]本實用新型的有益效果是:提供的一種大功率雷射器的激勵源裝置，應用等離子體技術，在放電現象下產生強烈弧光和高能電子束，作為雷射器的激勵源，使雷射器的功率強大、結構簡單和能耗低。本實用新型實現對陰極進行有效的氣體保護，結合冷卻保護措施，使陰極不易被燒蝕，提高生產效率及節約生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的一種大功率雷射器的激勵源裝置結構圖。
[0011]圖2是本實用新型的弧光形成示意圖。
[0012]圖中:1.陰極座，1-1.冷卻水輸出接口，1-2.冷卻導流管，1-3.冷卻水輸入接口，2.密封圈，3.陰極架，3-1.保護氣輸入接口，4.密封環，5.陰極，5-1.螺旋導流肋，5-2.冷卻粧，5-3.陰極頭，6.氣流聚導套，7.陽極，8.陽極座，8-1.冷卻劑出口，8-2.冷卻導向管，8-3.冷卻劑進口，9.陽極的連接導線，10.固定螺栓，11.連接板，12.引弧軌跡，13.引弧電極，14.引弧電極的驅動機構，15.絕緣機架，16.安裝板，17.緊固螺栓，18.陰極的連接電線，19.等離子體弧光，1.冷卻回水通道，I1.氣室，II1.冷卻室，IV.放電區，V.冷卻腔，V1.冷卻水回流通道，VI1.冷卻水輸入通道，VID.螺旋氣流通道，IX.冷卻供水通道。
【具體實施方式】
[0013]實施例圖1所示的實施方式中，一種大功率雷射器的激勵源裝置由陰極組件、陽極組件和絕緣機架(15 )組成，其中，陰極組件包括陰極架(3 )、陰極座(I)和陰極(5 )，陰極架(3)為圓管體結構，陰極架(3)中有氣室(II)，氣室(II)有保護氣輸入接口( 3-1)接入；陰極座(I)為迴轉體結構，陰極座(I)的迴轉體中有冷卻迴路，冷卻迴路有冷卻導流管(1-2)，冷卻導流管(1-2)的管內空間構成冷卻供水通道(IX)，冷卻導流管(1-2)的管外空間構成冷卻回水通道(I )，冷卻供水通道(IX)有冷卻水輸入接口(1-3)接入，冷卻供水通道(IX)通過陰極(5)內的冷卻室(III)連通到冷卻回水通道(I )，冷卻回水通道(I )有冷卻水輸出接口(1-1)接出；陰極(5)由空心圓棒體和實體頭部構成，陰極(5)的空心圓棒內空間構成冷卻室(III)，陰極(5)空心圓棒體的前部外壁上有螺旋導流肋(5-1)，陰極(5)的實體頭部為由後向前收窄的圓錐形結構，陰極(5)的頭端為圓弧形結構，陰極(5)的實體頭部後端有冷卻粧(5-2)，冷卻粧(5-2)伸入到冷卻室(III)中；陰極(5)安裝在陰極座(I)的迴轉體前端，陰極座(I)攜陰極(5)安裝在陰極架(3)的後端，在陰極架(3)的前端有氣流聚導套(6)，氣流聚導套(6)的後端連接在陰極架(3)的前端，氣流聚導套(6)的前端為由後向前收窄的圓錐形結構，陰極(5)的頭部從陰極架(3)的前端和氣流聚導套(6)中伸出，陰極(5)外壁上的螺旋導流肋(5-1)置於氣室(II)前方的陰極架(3)內空間中，螺旋導流肋(5-1)的螺距空間構成螺旋氣流通道(VID，氣室(II)通過螺旋氣流通道(VID連通到陰極(5)頭端空間；陽極組件包括陽極座(8 )和陽極(7 )，陽極座(8 )為迴轉體結構，陽極座(8 )的迴轉體中有冷卻通道，陽極座(8)迴轉體中的冷卻通道有冷卻導向管(8-2)，冷卻導向管(8-2)的管內空間構成冷卻水輸入通道(通)，冷卻導向管(8-2)的管外空間構成冷卻水回流通道(VI)，冷卻水輸入通道(VE)有冷卻劑進口(8-3)接入，冷卻水輸入通道(VE)通過陽極(7)內的冷卻腔(V)連通到冷卻水回流通道(VI)，冷卻水回流通道(VI)有冷卻劑出口(8-1)接出；陽極
(7)由空心圓棒體和實體頭部構成，陽極(7)的空心圓棒內空間構成冷卻腔(V)，陽極(7)安裝在陽極座(8)的迴轉體前端；陰極組件和陽極組件分別安裝在絕緣機架(15)的兩端，陰極組件呈水平設置，陽極組件呈傾斜設置，傾斜角度為45°，陽極(7)的頭端指向陰極(5)的頭端，陽極(7)頭端與陰極(5)頭端之間的空間構成放電區(IV)。本實施例的裝置中有引弧電極(13)和驅動機構(14)，引弧電極(13)的工作電位與陰極(5)的工作電位相同，驅動機構(14)為轉軸工作方式，引弧電極(13)的尾端連接在驅動機構(14)的轉軸上；在裝置進行引弧時，引弧電極(13)的頭端由陽極(7)的頭端向陰極(5)的頭端活動，完成引弧後，弓丨弧電極(13)的頭端限定在陰極(5)的頭端。
[0014]本實施例工作時，一路冷卻水通過冷卻水輸入接口(1-3)進入到冷卻導流管(1-2)內的冷卻供水通道(IX)中，經冷卻導流管(1-2)前端的出水口對陰極(5)頭部後端的冷卻粧(5-2)進行衝刷冷卻，冷卻水吸收了陰極(5)頭部的熱量後，再經冷卻室(III)進入到冷卻回水通道(I )，然後由冷卻水輸出接口(1-1)返回到冷卻系統的迴路中；另一路冷卻水通過冷卻劑進口(8-3)進入到冷卻水輸入通道(VE)中，經冷卻導向管(8-2)的出水口進入到陽極(7)內的冷卻腔(V)，吸收陽極(7)頭部的熱量後，進入到冷卻水回流通道(VI)，再由冷卻劑出口(8-1)返回到冷卻系統的迴路中；保護氣體由保護氣輸入接口(3-1)進入到氣室(II)中，然後由螺旋氣流通道(VID)以螺旋方式進入到放電區(IV)，保護氣體受到氣流聚導套(6)前端圓錐形收窄結構的約束而掃過陰極(5)的頭端，起到對陰極(5)的保護作用；陰極座(I)作為陰極(5)的電氣連接件，陽極座(8)作為陽極(7)的電氣連接件，在陽極(7)與陰極(5)之間施加電能，再通過驅動機構(14)驅動引弧電極(13)的頭端靠近陽極(7)的頭端或接觸到陽極(7)的頭端，然後使引弧電極(13)的頭端離開陽極(7)的頭端而向陰極(5)的頭端接近，便在引弧電極(13)的頭端與陽極(7)的頭端之間產生電弧，當引弧電極(13)的頭端與陰極(5)的頭端接近時，便在陰極(5)的頭端與陽極(7)的頭端之間形成等離子體電弧，輻射能量，產生強烈的光芒和高能電子束，作為激勵源提供給雷射器應用。
【權利要求】
1.一種大功率雷射器的激勵源裝置，其特徵是裝置由陰極組件、陽極組件和絕緣機架(15)組成，其中，陰極組件包括陰極架(3)、陰極座(I)和陰極(5)，陰極架(3)為圓管體結構，陰極架(3)中有氣室(II);陰極座(I)為迴轉體結構，陰極座(I)的迴轉體中有冷卻迴路；陰極(5)由空心圓棒體和實體頭部構成，陰極(5)的空心圓棒內空間構成冷卻室(III)，陰極(5)空心圓棒體的前部外壁上有螺旋導流肋(5-1);陰極(5)安裝在陰極座(I)的迴轉體前端，陰極座(I)攜陰極(5)安裝在陰極架(3)的後端，在陰極架(3)的前端有氣流聚導套(6)，陰極(5)的頭部從陰極架(3)的前端和氣流聚導套(6)中伸出，陰極(5)外壁上的螺旋導流肋(5-1)置於氣室(II)前方的陰極架(3)內空間中，螺旋導流肋(5-1)的螺距空間構成螺旋氣流通道(麗)，氣室(II)通過螺旋氣流通道(VID連通到陰極(5)頭端空間；陽極組件包括陽極座(8)和陽極(7)，陽極座(8)為迴轉體結構，陽極座(8)的迴轉體中有冷卻通道，陽極(7)由空心圓棒體和實體頭部構成，陽極(7)的空心圓棒內空間構成冷卻腔(V)，陽極(7)安裝在陽極座(8)的迴轉體前端；陰極組件和陽極組件分別安裝在絕緣機架(15)的兩端，陽極(7)的頭端指向陰極(5)的頭端，陽極(7)頭端與陰極(5)頭端之間的空間構成放電區(IV)。
2.根據權利要求1所述的一種大功率雷射器的激勵源裝置，其特徵是陰極組件呈水平設置，陽極組件呈垂直設置或傾斜設置，當陽極組件呈傾斜設置時，傾斜角度為45。-90。。
3.根據權利要求1所述的一種大功率雷射器的激勵源裝置，其特徵是陰極座(I)迴轉體中的冷卻迴路有冷卻導流管(1-2)，冷卻導流管(1-2)的管內空間構成冷卻供水通道(IX)，冷卻導流管(1-2)的管外空間構成冷卻回水通道(I )，冷卻供水通道(IX)有冷卻水輸入接口(1-3)接入，冷卻供水通道(IX)通過陰極(5)內的冷卻室(III)連通到冷卻回水通道(I )，冷卻回水通道(I )有冷卻水輸出接口(1-1)接出。
4.根據權利要求1所述的一種大功率雷射器的激勵源裝置，其特徵是陰極(5)的實體頭部後端有冷卻粧(5-2)，冷卻粧(5-2)伸入到冷卻室(III)中。
5.根據權利要求1所述的一種大功率雷射器的激勵源裝置，其特徵是氣室(II)有保護氣輸入接口(3-1)接入。
6.根據權利要求1所述的一種大功率雷射器的激勵源裝置，其特徵是氣流聚導套(6)的後端連接在陰極架(3)的前端，氣流聚導套(6)的前端為由後向前收窄的圓錐形結構。
7.根據權利要求1所述的一種大功率雷射器的激勵源裝置，其特徵是陰極(5)的實體頭部為由後向前收窄的圓錐形結構，陰極(5)的頭端為圓弧形結構。
8.根據權利要求1所述的一種大功率雷射器的激勵源裝置，其特徵是陽極座(8)迴轉體中的冷卻通道有冷卻導向管(8-2 )，冷卻導向管(8-2 )的管內空間構成冷卻水輸入通道(VE)，冷卻導向管(8-2)的管外空間構成冷卻水回流通道(VI)，冷卻水輸入通道(VE)有冷卻劑進口(8-3)接入，冷卻水輸入通道(VE)通過陽極(7)內的冷卻腔(V)連通到冷卻水回流通道(VI)，冷卻水回流通道(VI)有冷卻劑出口(8-1)接出。
9.根據權利要求1所述的一種大功率雷射器的激勵源裝置，其特徵是裝置中有引弧電極(13)和驅動機構(14)，引弧電極(13)的工作電位與陰極(5)的工作電位相同，驅動機構(14)為轉軸工作方式，引弧電極(13)的尾端連接在驅動機構(14)的轉軸上；在裝置進行引弧時，引弧電極(13)的頭端由陽極(7)的頭端向陰極(5)的頭端活動，完成引弧後，引弧 電極(13)的頭端限定在陰極(5)的頭端。
【文檔編號】H01S5/04GK204167674SQ201420658522
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】周開根 申請人:衢州迪升工業設計有限公司