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CO
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platinum
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oxygen
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hopcalite
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copper
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CO2
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DES
(1)
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magnesium oxide
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copper oxide
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TEA
(1)
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Gene Or Protein
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Etre
(5)
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DANS
(3)
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Est-a
(2)
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Tric
(1)
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Cata
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Bou
(1)
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Generic
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cation
(3)
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Physical
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1 percent
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513824A1
Family ID 22512795
Probable Assignee United Technologies Corp
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title LASER AU CO2 CATALYSE HERMETIQUEMENT CLOS
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UN LASER AU CO CATALYSE HERMETIQUEMENT CLOS.
CE LASER COMPREND UNE PREMIERE ET UNE SECONDE ELECTRODE 106, 108
DISPOSEES DANS UNE ZONE DE DECHARGE CONTENANT UN MILIEU
D'AMPLIFICATION, UN ELEMENT DESTINE A EXCITER CE MILIEU
D'AMPLIFICATION AVEC UNE DECHARGE ELECTRIQUE ET UN ELEMENT DESTINE A
FAIRE RESONNER LE RAYONNEMENT LASER DANS LA ZONE DE DECHARGE, AU MOINS
UNE DES ELECTRODES 106, 108 COMPORTANT UNE PARTIE INTERIEURE QUI
RENFERME UNE MATIERE CATALYTIQUE ET QUI COMMUNIQUE AVEC LA ZONE DE
DECHARGE PAR PLUSIEURS OUVERTURES.
L'INVENTION EST UTILISEE POUR MAINTENIR LA PURETE DU CO DANS UN LASER.
Description
_________________________________________________________________
Laser au C 02 catalyse hermetiquement clos.
Le domaine technique de la presente invention est celui d'un laser au
CO, hermetiquement clos.
Comme on le sait depuis longtemps dans la technique des lasers au C
02, un milieu d'amplifica- tion au C 02 excite electriquement se
decompose partiel- lement en CO et en oxygen, et les produits
resultant de cette decontamination ont tendance a supprimer l'ac- tion
du laser L'oxygen en quantites aussi faibles que 1 percent conduit a
un amorcage d'arc entre les electro- des du laser avec, pour
consequence, une perte de puis- sance optique Une methode adoptee
anterieurement pour aborder ce probleme a consiste a utiliser un fil
de platinum chauffe dans le but de favoriser la recombinai- son de CO
et d'oxygen pour former du CO 2 Ce procede presente les inconvenients
evidents de necessiter une source d'energie supplementaire pour
chauffer le fil de platinum et egalement d'accroitre la quantite de
cha- leur engendree a l'interieur du volume de decharge du laser.
Plusieurs essais ont ete entrepris dans le but d'experimenter
l'utilisation d'un catalyseur a la temperature ambiante, les matieres
utilisees compre- nant le copper active, le platinum active et la
hopcalite (melange commercial d'magnesium oxide, d'copper oxide et de
traces d'autres oxydes) Cette matiere est commercialisee par la "Mine
Safety Appliances Company" Dans un article de C Willis et J G Purdon
paru dans le "Journal of Applied Physics", volume 50, N O 4, avril
1979, on decrit l'utilisation de hopcalite dans une boucle exterieure
a gaz reliee au volume actif d'un laser, mais sans que le catalyseur
soit present dans ce volume Dans un article de R I Rudko et J W Barnie
publie en 1980 dans "Proceedings of the SPIE", volume 227 et intitule
"CO 2 Laser Devices and Applications", il est fait rapport de
l'application, couronnee de succes, d'un catalyseur solide a la tem-
perature ambiante a l'interieur d'une cavite de laser, mais sans
donner aucun detail concernant le type de catalyseur utilise et sa
disposition dans la cavite precitee Aux dires de cet article, ces
details sont couverts par des droits de propriete.
La presente invention concerne un laser au Co 2 hermetiquement clos,
dans lequel le CO 2 gazeux est maintenu en etat de purete par un
catalyseur soli- de a temperature ambiante contenu dans une electrode
poreuse. Dans les dessins annexes la figure 1 illustre une forme-de
realisation de l'invention dans laquelle on utilise un catalyseur sous
forme de pastilles pleines; et la figure 2 est une coupe transversale
d'une des electrodes illustrees en figure 1.
La figure 1 illustre schematiquement un laser hermetiquement clos
construit suivant l'invention Des plaques de recouvrement 102 et 104
forment deux cotes de la cavite de laser Des electrodes 106 et 108
sont profilees conformement a des elements classiques pour permettre
le passage d'une decharge electrique a travers du C 02 gazeux Ces
electrodes sont realisees selon une configuration connue illustree
dans la de- mande de brevet N O FR 82 06898 mentionnee ici a titre de
reference et qui decrit un laser au C 02 hermetique- ment clos sans
catalyseur.
Lors de la mise en service, une decharge elec- tric pulsee est
engendree entre les electrodes 106 et
108, ce qui a pour effet d'exciter le milieu d'ampli- fication au C 02
et d'initialiser l'action du laser.
La decharge electrique echauffe le C 02 gazeux a l'in- terieur d'un
espace confine en elevant ainsi la pres-
2513824- sion Une impulsion de pression est alors engendree dans la
zone centrale de la decharge et elle se pro- page rapidement vers
l'exterieur pour egaliser la pression regnant dans le volume confine
Cette impul- sion de pression passe a travers les electrodes poreu-
ses 106 et 108 en chassant une partie du milieu d'am- plification au C
02 a travers les trous menages dans les electrodes et en la faisant
passer de-la cavite du laser a l'interieur-des electrodes Ce mouvement
sert a faire circuler le gaz et a amener ainsi le C 02 disso- cie,
c'est-a-dire CO et 0, a l'interieur des electro- des A l'interieur des
electrodes, le gaz entre en contact avec un catalyseur qui, dans la
forme de reali- sation illustree, se presente sous la forme de pastil-
les pleines 120, encore que l'on puisse egalement uti- liser un
catalyseur applique sur un substrat si cela s'avere commode.
Un second mecanisme destine a amener le gaz dissocie en contact avec
le catalyseur est la diffu- sion, laquelle aura lieu meme lorsque le
laser n'est pas en service Etant donne que les produits de dis-
sociation que constituent 02 et CO, se concentrent ini- tialement
entre les electrodes, ils auront tendance a se diffuser vers
l'exterieur a partir de leur emplace- ment initial, c'est-a-dire
qu'ils se diffuseront a l'interieur des electrodes 106 et 108 en
entrant ainsi en contact avec le catalyseur.
Le catalyseur peut etre n'importe quel cataly- seur bien connu tel que
le platinum, le copper active ou la hopcalite, qui a tendance a
favoriser la recombinai- son de CO et O en C 02.
Dans l'illustration, les parois laterales, les miroirs, les raccords
de decharge electrique et autres composants du laser sont omis pour
des raisons de sim- plicite et de clarte.
Les electrodes illustrees dans le dessin sont constituees d'une toile
metallique comportant des ouvertures sous forme de trous
rectangulaires; toutefois, la dimension et la configuration de ces
ouvertures ne sont pas critiques pour l'invention. On peut adopter
n'importe quelle forme appropriee d'ouverture, par exemple, des trous
circulaires, hexa- gonaux ou rectangulaires Les trous ne doivent pas
necessairement etre repartis uniformement sur la sur- face de
l'electrode et ils peuvent etre formes par n'importe quel moyen
approprie, mecanique ou chimique.
La dimension des trous dependra evidemment de la di- mension des
pastilles de catalyseur, etant donne qu'il est souhaitable de
maintenir les particules de cataly- seur en dehors de la zone de
decharge du laser La dimension exacte des trous et des particules de
cata- lyseur dependra de l'application particuliere envisa- gee,
specialement, de la quantite d'energie conte- nue dans la decharge du
laser et, partant, de l'ampli- tude de l'impulsion de pression
engendree Si les par- ticules de catalyseur sont suffisamment legeres
pour etre mises en mouvement au cours de-l'impulsion de pression,
l'invention offre un avantage supplementaire du fait que la surface du
catalyseur est soumise a une rotation constante, ce qui permet de
l'exposer unifor- mement. Bien que l'invention ait pour objet un laser
hermetiquement clos, elle peut egalement s'appliquer a un laser a gaz
en circulation Par exemple, un venti- lateur pourrait etre utilise
pour faire circuler un gaz a travers l'electrode 106 et le faire
passer par une bou- cle exterieure, avec retour a travers l'electrode
108, exposant ainsi efficacement le gaz au catalyseur, tout en
conservant un des avantages principaux de l'inven- tion, a savoir
l'obtention d'un laser ayant un volume actif compact grace a
l'utilisation des electrodes contenant le catalyseur.
La possibilite de realisation d'electrodes en toile metallique (sans
catalyseur) a ete anterieurement demontree dans un rapport de L J
Denes, intitule "Ultraviolet Initiated Co 2 Laser Research, Phase II",
Rapport No AFWL-TR-76-136, janvier 1977.
Dans cette forme de realisation, on utilise un laser "TEA", comme
decrit dans la demande de brevet precitee No FR 82 06898, mais le type
d'excitation, le type d'ionisation et la pression du laser ne se
rappor- tent pas a la presente invention qui concerne l'utili- sation
de catalyseurs a la temperature ambiante a l'in- terieur d'une
electrode poreuse.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Laser au C 02 comprenant: une premiere et une seconde electrode
disposees dans une zone de decharge contenant un milieu d'ampli-
fication; un element destine a exciter ce milieu d'amplifi- cation
avec une decharge electrique; et une element destine a faire resonner
le rayonne- ment laser dans la zone de decharge, caracterise en ce
qu'au moins une des premiere et seconde electrodes com- prend une
partie interieure renfermant une matiere ca- talytique, cette partie
interieure communiquant avec la zone de decharge au moyen de plusieurs
ouvertures definies entre la partie interieure precitee et la zone de
decharge.
2 Laser suivant la revendication 1, caracte- rise en ce que la matiere
catalytique est sous forme de particules granulaires pleines disposees
librement dans la partie interieure.
3 Laser suivant la revendication 1, caracte- rise en ce que la matiere
catalytique est disposee le long de plusieurs substrats places dans la
partie inte- rieure.
4 Laser suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 a 3,
caracterise en ce que les ouvertures pre- citees sont definies par les
interstices d'une toile metallique faisant partie de l'electrode
precitee. Laser suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 a 3,
caracterise en ce que les ouvertures sont formees mecaniquement dans
une partie predetermi- nee de l'electrode precitee.
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