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直流激励轴快流CO2激光器非正常放电研究

2013-03-12 01:58
木中君
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  2.4、湍流放电的形成

  碱式碳酸铜的密度为3850kg/m3,分子量约,221,若,221g碱式碳酸铜按(2)式分解,则将生成44gCO2和18gH2O,即1 mol CO2和1 mol H2O。由于谐振腔中气体纯度很高,几乎不含水,且腔压低(约为10000Pa),所以生成的水必然气化,则221g碱式碳酸铜在谐振腔中分解后能产生2 mol的气体。设这部分气体在标准状况下所占空间体积为V2,在谐振腔内所占体积为V3,参与反应的碱式碳酸铜的体积为V1,则有

  

  可见,在谐振腔中由于碱式碳酸铜的分解而产生的气体体积约为原碱式碳酸铜体积的7805倍;即由于强电场作用而使碱式碳酸铜电离并进一步分解出来的气体呈爆炸波状向谐振腔内的工作气体中迅速扩散。这一部分气体中也含有带电粒子,参与谐振腔的放电过程,但由于其分解爆炸的瞬间难以获得满足CO2激光器激光与光电子学进展平稳放电所需的合适的气体配比和气体纯度,所以,它的放电并不稳定,并且在碱式碳酸铜分解爆炸瞬间体积急速膨胀,于是便呈现出紊乱的湍流状放电。

  由分析可知,碱式碳酸铜爆炸分解出来的气体,在工作气体中会因捕获电子而带负电,在电场的作用下又会回到阳极,与铜或氧化铜化合,重新生成碱式碳酸铜。在这一过程中,以气态存在的二氧化碳和水等物质因碱式碳酸铜的生成而减少或消失,其体积变化倍数是其分解时倍数的倒数,因此在碱式碳酸铜的生成过程中必然也伴有阳极附近工作气体的急剧内缩过程,从宏观上看也是一种紊乱的湍流状放电。

  (2)式的分解过程是在没有考虑强电场作用的纯化学分解过程,如果考虑强电场作用时,还会有氧气生成,则其生成的气体的体积将更大,这样湍流放电现象也会更显著。

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