毛細管放電軟x射線激光中應用的可移動放電電極的制作方法
【專利摘要】毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極，涉及一種可移動放電電極。本發明是為了解決現有的改變增益介質的方法中，在不同增益介質長度的條件下得到的電流波形與主脈沖電流波形不一致的問題。本發明克服了現有技術中，采用改變毛細管的長度或改變電極長度的固有思路，而是通過在電極上設置一個帶有彈性的鋼絲，實現了電極在毛細管中任意位置能夠固定的效果，進而達到改變增益介質的目的，由于電極固定在毛細管的任意位置時，等離子體柱的總長度為毛細管長度和電極長度之差，保證等離子體柱的總長度保持不變，進而取得了在不同增益介質長度的條件下，獲得與主脈沖電流波形相同的脈沖電流波形的效果。本發明適用于毛細管放電實驗當中。
【專利說明】毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可移動放電電極。
【背景技術】
[0002]毛細管放電軟X射線激光是指，利用毛細管放電Z箍縮效應獲得軟X射線激光脈沖。實驗中，主脈沖電源產生主脈沖電壓對毛細管內的氣體進行放電,并形成第一半周期的幅值為幾十千安培的電流脈沖，這個電流稱為主脈沖電流。由于該電脈沖的半周期為130ns，在流過預電離等離子體時會產生趨膚效應，電流只在等離子體的表面流過。由于放電電流與自身產生的磁場相互作用，產生指向軸心的洛倫茲力，等離子體向軸心收縮，這被稱為Z箍縮效應。在這個過程中，由于電子與離子相互碰撞、焦耳加熱等作用，等離子體溫度升高、密度增加。在等離子體箍縮到軸心時，形成直徑只有幾百微米的等離子體柱，同時等離子體的高溫高密度條件使激光上下能級粒子數反轉，激光增益大于損耗。激光脈沖通過在增益介質中向前傳播，利用自發輻射光放大提高激光脈沖強度，最終形成軟X射線激光脈沖。
[0003]目前軟X射線激光只能工作在單程自發輻射光放大模式下，這就需要激光增益系數要達到較高的水平才能實現激光輸出。軟X射線激光的增益系數是激光性能的重要參數。測量增益系數需要測出不同長度的增益介質發出的激光脈沖強度，再利用Linford公式對實驗數據進行擬合，得出激光的增益系數。在測量激光增益系數時，獲得相同等離子體狀態的不同長度的增益介質，是準確測量激光增益系數的基礎。
[0004]現有的改變增益介質的方法主要有兩種，一種是通過在相同長度的毛細管中插入不同長度的金屬電極實現的，另一種是使用不同長度的毛細管進行實驗。實驗中發現，使用不同長度的金屬電極時，由于放電電極的半徑不變，不同長度的金屬電極導致等離子體柱的總長度和半徑均改變，Z箍縮過程改變，無法模擬等離子體柱隨時間變化，因此該方法無法保證主脈沖電流的波形不變。電流波形不同，會影響到激光輸出時的等離子體狀態，進而影響測量到的增益系數，無法得到準確的激光增益系數。在使用不同長度的毛細管進行實驗時，與使用不同長度的金屬電極的原理相同，同樣無法保證電流波形在實驗中保持一致。同時在實驗中毛細管內壁無法保證在同一狀態，也會影響激光增益系數的測量。

【發明內容】

[0005]本發明是為了解決現有的改變增益介質的方法中，在不同增益介質長度的條件下得到的電流波形與主脈沖電流波形不一致的問題，現提供毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極。
[0006]電極上開有通孔，該通孔的直徑與鋼絲的外徑相同，鋼絲穿過該通孔并固定在電極上，且鋼絲與電極垂直，鋼絲的兩端同時彎向電極的一端；
[0007]鋼絲的外徑小于電極的外徑；鋼絲的平均張力在88kg至92kg之間，鋼絲的外徑在0.8mm 至 1.2mm 之間。[0008]上述電極為鑰電極。
[0009]上述電極的長度為10mm。
[0010]上述鋼絲的外徑為1mm。
[0011]上述鋼絲為不銹鋼鋼絲。
[0012]上述鋼絲的平均張力為90kg。
[0013]本發明克服了現有技術中，采用改變毛細管的長度或改變電極長度的固有思路，而是通過在電極上設置一個帶有彈性的鋼絲，實現了電極在毛細管中任意位置能夠固定的效果，進而達到改變增益介質的目的，由于電極固定在毛細管的任意位置時，等離子體柱的總長度為毛細管長度和電極長度之差，因此能夠保證等離子體柱的總長度保持不變，進而取得了在不同增益介質長度的條件下，獲得與主脈沖電流波形相同的脈沖電流波形的效果，使數據擬合結果的置信度高于95%，進而準確的測量激光增益系數。本發明所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極，適用于毛細管放電實驗當中，保證在不同增益介質長度的條件下得到的波形與主脈沖電流波形保持一致。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極的結構示意圖。
[0015]圖2為毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極插入毛細管中的結構示意圖。
[0016]圖3為使用毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極時，電流的波形圖。
[0017]圖4等離子體長度為7cm、9cm、llcm、13cm、15cm、25cm和34cm時，激光強度隨增益介質長度變化的擬合曲線。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一:參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極，它包括:鋼絲I和電極2 ；
[0019]電極2上開有通孔，該通孔的直徑與鋼絲I的外徑相同，鋼絲I穿過該通孔并固定在電極2上，且鋼絲I與電極2垂直，鋼絲I的兩端同時彎向電極2的一端；
[0020]鋼絲I的外徑小于電極2的外徑；鋼絲I的平均張力在88kg至92kg之間，鋼絲I的外徑在0.8mm至1.2mm之間。
[0021]毛細管3的內徑在8.0至3.0mm之間，最常見的內徑為3.2mm。毛細管3的內徑大于2倍鋼絲直徑與電極直徑之和，使可移動放電電極能夠塞進毛細管3內，毛細管3放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極能夠通過彎曲鋼絲的張力，將該可移動放電電極固定在毛細管3內的任意位置。
[0022]【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極作進一步說明，本實施方式中，所述電極2為鑰電極。【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】一或二所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極作進一步說明，本實施方式中，所述電極2的長度為10mm。
[0023]【具體實施方式】四:本實施方式是對【具體實施方式】一或二所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極作進一步說明，本實施方式中，鋼絲I的外徑為1_。[0024]【具體實施方式】五:本實施方式是對【具體實施方式】一或二所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極作進一步說明，本實施方式中，所述鋼絲I為不銹鋼鋼絲。
[0025]【具體實施方式】六:本實施方式是對【具體實施方式】一或二所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極作進一步說明，本實施方式中，所述鋼絲I的平均張力為90kg。原理:
[0026]實驗時，毛細管放電軟X射線激光裝置中，毛細管內等離子體的電感值隨時間變化。將毛細管內的等離子體看作同軸傳輸線中的軸心處圓柱形導體，同軸傳輸線的電感值為
【權利要求】
1.毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極，其特征在于，它包括:鋼絲(I)和電極(2)； 電極(2)上開有通孔，該通孔的直徑與鋼絲(I)的外徑相同，鋼絲(I)穿過該通孔并固定在電極(2)上，且鋼絲(I)與電極(2)垂直，鋼絲(I)的兩端同時彎向電極(2)的一端； 鋼絲(I)的外徑小于電極(2)的外徑；鋼絲(I)的平均張力在88kg至92kg之間，鋼絲(I)的外徑在0.8mm至1.2mm之間。
2.根據權利要求1所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極，其特征在于，所述電極(2)為鑰電極。
3.根據權利要求1或2所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極，其特征在于，所述電極(2)的長度為10mm。
4.根據權利要求1或2所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極，其特征在于，鋼絲(I)的外徑為1mm。
5.根據權利要求1或2所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極，其特征在于，所述鋼絲(I)為不銹鋼鋼絲。
6.根據權利要求1或2所述的毛細管放電軟X射線激光中應用的可移動放電電極，其特征在于，所述鋼絲(I)的平均張力為90kg。
【文檔編號】H01S4/00GK103560393SQ201310585432
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】趙永蓬, 姜杉, 崔懷愈, 劉濤, 丁宇潔 申請人:哈爾濱工業大學