Пристрій для охолодження, переважно, газового планарного лазера

Реферат: UA 91153 U UA 91153 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв технологічних лазерів, переважно газових планарних, і може бути використана в усіх галузях промисловості, де використовується технологія лазерної обробки. Відомі пристрої для охолодження газових лазерів, в яких застосовуються два способи тепловідводу: дифузійний і конвективний. Відомим аналогом є пристрій відведення тепла, в якому здійснюється шляхом рідинного охолодження обох електродів планарного лазера з використанням U-подібних контурів [1], кожен з яких укладено в пази електродів і в пази в корпусі випромінювача. Обидва контури з'єднано парами трубок, причому трубки, що йдуть до ВЧ-електроду, обладнано металокерамічними ізоляторами. Недоліком аналога є складність контурів водяного охолодження електродів та наявність другого контуру охолодження. Відомий аналог є пристрій кріогенного охолодження електродів планарного лазера [2]. В даному пристрої до двох пустотілих електродів підводяться дві сильфонні трубки (для введення і дренажу холодоагенту), через які безперервно прокачується рідкий азот. Завдяки чому електроди можна охолодити до низької температури. Недоліком аналога є складність обслуговування, тривале очікування охолодження електродної системи та вирівнювання температури уздовж електродів. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі є поширений неавтономний розімкнений одноконтурний пристрій охолодження проточною рідиною з водопровідної магістралі [3]. Вода з магістралі по трубопроводу подається до електродів планарного лазера і після їх охолодження повертається до водопровідної магістралі. Недоліком найближчого аналога є залежність від зовнішніх водяних магістралей, висока витрата води, значні габарити систем охолодження та шум при роботі. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення відомих пристроїв охолодження шляхом спорядження пристроїв термоелектричними модулями, що забезпечують зменшення габаритів, уникнення витрат рідини, підвищення точності регулювання температури електродів. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для охолодження, що містить випромінювач лазера, складовими елементами якого є два електроди з вертикальним (або під кутом 45°) розташуванням електродних плит та два дзеркала оптичного резонатора з механізмами юстирування, згідно з корисною моделлю, матриці термоелектричних модулів закріплені на зовнішній поверхні електродів випромінювача лазера, при цьому пристрій споряджено щонайменше двома термодатчиками, вихід яких через блок керування і контролю і джерело живлення підключено до входу термоелектричних модулів. Корисна модель пояснюється кресленням, де наведена структурна схема пристрою охолодження планарного газового лазера. Пристрій має випромінювач лазера 1, складовими елементами якого є два електроди 2 і 3 з вертикальним (або під кутом 45°) розташуванням електродних плит та два дзеркала 4 і 5 оптичного резонатора з механізмами юстирування. До зовнішньої поверхні електродів 2 і 3 через термопасту приєднані матриці термоелектричних модулів 6 і 7, підключені до джерела живлення 8. Електроди 2 і 3 мають термодатчики 9 і 10, з'єднані з блоком керування 11 та джерелом живлення 8. Пристрій для охолодження випромінювачі лазера працює наступним чином. При роботі випромінювача лазера 1 дзеркалами 4 і 5 оптичного резонатора формується і генерується лазерний пучок, розігріті електроди 2 і 3 охолоджуються за допомогою матриць термоелектричних модулів 6 і 7, які підключені до джерела живлення 8. Температура електродів контролюється термодатчиками 9 і 10 й регулюється зміною струму джерела живлення 8 через блок керування 11. Термоелектричний модуль працює на ефекті Пельтье. Одиничним елементом термоелектричного модуля є термопара, що складається з одного провідника р-типу й одного провідника n-типу. При послідовному з'єднанні декількох таких термопар теплота, що поглинається на контакті типу n-р, виділяється на контакті типу р-n. Термоелектричний модуль являє собою сукупність таких термопар, з'єднаних між собою послідовно по струму і паралельно по потоку тепла. Термопари містяться між двох керамічних пластин. Гілки напаюють на мідні провідні шини, що кріпляться до спеціальної теплопровідної кераміки, наприклад, з оксиду алюмінію. При проходженні через термоелектричний модуль постійного електричного струму виникає різниця температур між його сторонами: одна пластина охолоджується, а інша нагрівається. Якщо підтримуватитемпературу гарячої сторони модуля на рівні температури навколишнього середовища, то на холодній стороні можна одержати температуру, що буде на десятки градусів нижче. Модуль є оборотним, тобто при зміні полярності постійного струму 1 UA 91153 U 5 10 15 гаряча й холодна пластини міняються місцями. Ступінь охолодження пропорційний величині струму, що проходить через термоелектричний модуль, що дозволяє при необхідності плавно регулювати температуру охолоджуваного об'єкта з високою точністю. Термоелектричні модулі можуть додатково мати кулера, які забезпечують необхідний рівень температури гарячої сторони модулів і які можуть бути з'єднані з блоком керування для забезпечення змінного режиму роботи кулерів. Корисна модель забезпечує відсутність витрат рідини на охолодження випромінювача лазера й зменшення габаритів пристрою охолодження. Застосування термоелектричних модулів й регулювання струму, що проходить через термоелектричний модуль, дозволяє при необхідності плавно регулювати температуру електродів з високою точністю. Джерело інформації: 1. Patent No.: US 7756182, H01S 3/22. RF Excited CO 2 Slab Laser Tube Housing and Electrodes Cooling. Inventors: Leon A. Newman, Christian J. Shackleton, Adrian Papanide; Assignee: Coherent, Inc., Santa Clara, CA (US) - Appl. No.: 12/079,296; Filed: Mar. 26, 2008; Prior Publication Data: Oct. 2, 2008. 2. А.А. Ионин, А.Ю. Козлов, Л.В. Селезнев, Д.В. Синицын. "Компактный криогенный щелевой СО-лазер с накачкой емкостным ВЧ-разрядом" - М.: 2008. - 30 с. - (Препринт /Российская академия наук, Физический институт имени П.Н. Лебедева). 3. RU № 2124790 "Газовый Лазер", МПК Н01S 3/02, от 10.01.1999. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Пристрій для охолодження, переважно, газового планарного лазера, що містить випромінювач лазера, складовими елементами якого є два електроди з вертикальним (або під кутом 45°) розташуванням електродних плит та два дзеркала оптичного резонатора з механізмами юстирування, який відрізняється тим, що на зовнішній поверхні електродів випромінювача лазера закріплені матриці термоелектричних модулів, при цьому пристрій споряджено щонайменше двома термодатчиками, вихід яких через блок керування і контролю і джерело живлення підключено до входу термоелектричних модулів. 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