Спосіб генерації інфрачервоного випромінювання

Реферат: UA 78135 U UA 78135 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до світлотехніки, і може бути використана для одержання інфрачервоного випромінювання великої потужності. Відомий спосіб одержання інфрачервоного (ІЧ) випромінювання, що включає формування газового розряду на повітрі між двома вугільними електродами [1]. Недоліком цього способу є низька інтенсивність ІЧ-випромінювання, обумовлена температурою в кратері анодного вугілля, що не перевищує 3800К. Відомий спосіб одержання ІЧ-випромінювання, що включає формування газового розряду в атмосфері ксенону при надвисокому тиску в балоні із кварцового скла [2]. Недоліком цього способу є низька інтенсивність випромінювання в довгохвильовій (  2,5 мкм) області спектра, обумовлений відсутністю пропущення кварцовим склом випромінювання з   2,5 мкм і відносно низкою температурою розряду (6000 К). Відомий спосіб генерації ІЧ-випромінювання великої потужності за допомогою квантовомеханічного методу [3]. Недоліком цього способу є те, що для практичної реалізації способу потрібно громіздкі установки великої довжини, а також малий коефіцієнт корисної дії. Відомий спосіб генерації ІЧ-випромінювання, що включає формування газового розряду в балоні в атмосфері ксенону при надвисокому тиску, тим, що підвищують температуру розряду шляхом формування катодної плями при струмі 150-200 А, пропускають ІЧ-випромінювання катодної плями через вікно з матеріалу з коефіцієнтом пропущення  > 0 при   2,5 мкм, при цьому матеріал катода вибирають із роботою виходу менш 3 еВ і прохолоджують катод до температури його робочої поверхні, що не перевищує 1273 К [4]. Недоліком цього способу є невисока інтенсивність інфрачервоного випромінювання. Найбільш близьким по своїй технічній сутності є спосіб генерації ІЧ-випромінювання, опублікований у роботі [5]. Основними операціями способу, узятого як прототип, є створення просторово періодичного магнітного поля й інжекція в нього високоенергетичного потоку електронів. Флуктуаційні коливання в потоці електронів підсилюються в неоднорідному магнітному полі, що супроводжується інтенсивним випромінюванням у тому числі й в ІЧдіапазоні. Недоліками цього способу є широкий спектр випромінювання, що захоплює й субміліметрову область випромінювання, малий коефіцієнт корисної дії, обмежені можливості по керуванню спектром випромінювання. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу генерації інфрачервоного випромінювання шляхом модуляції електронного потоку, що дозволяє звузити спектр випромінювання, збільшити коефіцієнт корисної дії, забезпечити можливість керування спектром випромінювання. Поставлена задача вирішується тим, що в способі генерації інфрачервоного випромінювання, що включає створення просторово періодичного магнітного поля й інжекцію в нього високоенергетичного потоку електронів, перед інжекцією високоенергетичного потоку електронів його модулюють, наприклад, за допомогою малопотужного інфрачервоного лазера за областю просторово періодичного магнітного поля, створюють поперечне електричне поле й використовують електронну гармату з малим тепловим розкидом електронів по швидкостях. Таким чином, попередня модуляція високоенергетичного потоку електронів і створення поперечного електричного поля дозволяють звузити спектр випромінювання, збільшити коефіцієнт корисної дії, забезпечити можливість керування спектром випромінювання. Сутність корисної моделі пояснюється ілюстрацією, на якій представлена структурна схема пристрою, що реалізує запропонований спосіб. Цей пристрій складається з електронної гармати 1 з малим тепловим розкидом електронів по швидкостях, лазера 2 з ІЧ-випромінюванням, соленоїда 3 для одержання просторово періодичного магнітного поля, пристрою 4 для повороту потоку електронів (наприклад, циліндричний конденсатор). Крім того, цифрою 5 позначене вікно для висновку випромінювання із дзеркальним кільцем 6 по периферії для відбиття часток випромінювання усередину системи. Під цифрою 7 показаний високоенергетичний потік електронів. Робота пристрою відбувається в такий спосіб. Електронна гармата 1 створює потік електронів з малим тепловим розкидом електронів по швидкостях. За допомогою лазера 2 в електронний потік уводяться малі збурювання на необхідній частоті випромінювання. Це збурювання підсилюється потоком електронів у просторово періодичному магнітному полі, створюваним соленоїдом 3. Для того, щоб потік електронів не перешкоджав висновку випромінювання, вони відхиляються електричним полем, створюваним пристроєм 4 для повороту потоку електронів, які не попадають у вікно 5. Для створення позитивного зворотного зв'язка частина випромінювання вертається в електронний потік, для чого на вікні 5 1 UA 78135 U 5 10 15 20 установлюється дзеркальне кільце 6. Електронний потік 7 за допомогою поворотного пристрою 4 відхиляється убік від вікна 5. Попередня модуляція високоенергетичного потоку електронів збільшує інтенсивність випромінювання Ри, тому що відповідно до висновків, зробленими в роботі [6], вона пов'язана з початковим збурюванням Ро співвідношенням Ри = Ро exp (L), де L - довжина структури просторово періодичного магнітного поля;  = а  = а (Н - Нкр); a - постійна;  - глибина модуляції; Нкр - критичне магнітне поле, рівне нулю при відсутності теплового розкиду електронів у потоці;  - параметр, що залежить від енергетичного розкиду електронів у потоці. Інтенсивність зростає також при використанні гармати з моноенергетичним потоком електронів з малим розкидом часток по швидкостях (Н кр → 0). Створення за областю магнітного поля поперечного - електричного поля дозволяє відхилити потік електронів убік і тим самим збільшити площу вікна для висновку випромінювання й підвищити КПД способу. Більше того, застосування напівпрозорого вікна дозволяє частина випромінювання ввести в електронний потік. Такий позитивний зворотний зв'язок також дозволяє підвищити ефективність пропонованого способу. Джерела інформації: 1. Усольцев И. Ф. Основы инфракрасной техники. - М.: 1987, с. 35-38. 2. Рохлин Г. Н. Газоразрядные источники света. - М. - Л.: Энергия, 1966, с. 449-469. 3. Хадсон Р. Инфракрасные системы. - М.: Мир, 1972. 4. Патент РФ № 2006101, МПК H01J61/16, Способ получения ИЧ-излучения, 15.01.1994. 5. Friedman M, Herndon M. Appl. Phys. Zetters. 1973. - V.22. - №12. - pp.658-660. 6. Репалов Н.С. и др. / Радиотехника и электроника, 1975. - Т.20. - №12. - С.2531. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб генерації інфрачервоного випромінювання, що включає створення просторово періодичного магнітного поля й інжекцію в нього високоенергетичного потоку електронів, який відрізняється тим, що перед інжекцією високоенергетичного потоку електронів його модулюють, наприклад, за допомогою малопотужного інфрачервоного лазера за областю просторово періодичного магнітного поля, створюють поперечне електричне поле й використовують електронну гармату з малим тепловим розкидом електронів по швидкостях. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2