Газоразрядный вентиль с холодным катодом

 

1 т

О П И С А Н И Е 280710

ЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респуелии

И ЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт, свидетельствà _#_0—

Заявлено 25.XI.1968 (М 1285795/26-25) .Ч. Кл. Н 01т 17/40

Н 05h 1/00 с приаоеди ненстем заявки ¹â€”

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Совете уаииистрсв

СССР

Приоритет—

Опубликовано 08.!.1973. Бюллетсш № 6

Дата опубликования описазшя )7.1 .1973

УДК 632.384.66 (088.8) Автор изобретения

В. Н. Пакин

Институт ядерной физики Сибирского отделения АН СССР

Заявитель

ГАЗОРАЗР>1ДНЫЙ ВЕНТИЛЬ С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ

Изобретение относится к мощным высоковольтным вентилям, применяемым в ускорительной и плазменной технике, а также в электропромышленности.

Известен вентиль типа артатрона, представляющий собой два коакснальных электрода (катод и анод) с внешними обмотками управления, включенными бифилярно и вследствие этого создающими быстропадающее по направлению к аноду импульсное магнитное поле управления. Поскольку величина зазора между электродами значительно больше, чем длина периода управляющей обмотки, магнитное поле управления сосредоточено вблизи катода, что приводит при правильной полярности напря>кештя на электродах к возникновению сверхплотного тлеющего разряда с плотностью тока до 50 а/см . При этом падение напряжения в разряде составляет 300 — 400 в.

Разряд переходит в неуправляемый дуl.оВ9А с падением напря>кения до 1.00 в лишь при плотностях тока более 50 а/с.тт2, но при таких плотностях электроды быстро разрушаются.

Положительной особенностью прибора является возможность прекращения тока через него путем снятия магнитного поля в нужный момент времени. Недостатками прибора являюгся большое падение напряжения в разряде, потери в обмотках управления из-за необходимости поддер>кивать в них ток в течение коммутируемого импульса, а также увеличение времени деионнзацин ионов вблизи катода после окончания тока нз-за спада управляющего поля от критической величины до нуля.

5 Предлагаемый прибор имеет малые потери в процессе разряда нз-за дугового характера его (паденне напряжения 40 в прн применении аргона If 100 в при применении водорода), что достигается увеличением длины периода об10 мотки управлештя величин зазора анод-катод.

Так, в описываемом газоразрядном гентпле отношение этих величин составляет 4, а велпчина магнитного поля на аноде лпшь в два раза меньше, чем на катоде, 15 Благодаря дуговому характеру разряда в интервале плотностей тока 0,5 — 40 а/сит- вентиль имеет также малые потери в обмотках управления, поскольку возможен режпм магнитного распределенного но погерхности элек20 тродов поджига, когда длительность импульса тока управления значительно меньше длителности импульса коммутируемого тока. Уменшенне зазора между электродами ускоряет процесс рекомбинации ионов на стенках.

25 Для обеспечения управления короткими импульсами тока поля в зазоре анод-катод употребляется материал с высоким удельным сопротивлением н малой хтагтиттной проницаемостью, т. с. с толстым скин-слоем прн заданной

;30 длительности импульса (например, при

280710

50 мксек импульса управления катод выполняют из нержавеющей стали с толщиной стенки

1 мм), Кроме того, с целью уменьшения индуктивности прибора и устранения выталкивания сгустков плазмы из разрядного промежутка на торцы электродов под действием магнитогидродинамического давления при коммутации больших токов (— 100 ка), ток подводится к вентилю симметрично с двух сторон.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый вентиль; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы его работы.

Катод 1 и анод 2 выполнены в виде двух «оаксиальных цилиндров из нержавеющей стали, переходящих на торцах в изолированные друг от друга с помощью колец 3 диски 4 и 5 из,нержавеющей стали. К дискам симметрично по окружности крепятся подводящие кабели. На катоде сделана винтовая канавка, в которую бифилярно уложена обмотка управления б из медной шины. Толщина стенки катода под витками 1 мм, зазор анод-катод 1 см, длина периода обмотки управления 4 см. Через трубу

7 подается рабочий газ, через трубу 8 откаччвается.

В момент времени t=,0 в обмотку управления подается импульс тока управления. Магнитное поле этого тока проникает через стенку катода в разрядный промежуток, и когда оно достигает некоторого критического значения, зависящего от напряжения в зазоре анод-катод (300 э), происходит распределенный по большой поверхности дуговой разряд. После окончан ия импульса тока и исчезновения поля управления разряд продолжается и прекращается при нуле тока, несмотря па появление скачков обратного напряжения, равного исходному прямому. Увеличение длительности импульсов тока управления до величины, большей длительности коммутируемого тока, резко понижает вентильную прочность прибора.

При длительности импульса коммутируемого тока 800 мксек был применен аргон или воздух под давлением (3 — 6) ° 10- торр, при длительности 250 мксек и менее — водород под давлением (3 — 6) .10 торр.

Предмет изобретения

1. Газоразрядный вентиль с холодным катодом, управляемый импульсным магнитным полем, состоящий из двух коаксиальных цилиндров, на одном из которых — катоде расположена бифилярная обмотка управления, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь в вентиле в процессе разряда, зазор между электродами имеет величину, значительно меньшую чем величина (длина) периода обмотки управления.

2. Вентиль по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью использования коротких импульсов поля (тока) управления в зазоре анод-к»тод, его катод изготовлен из материала с высоким удельным сопротивлением и малой маг— нитной проницаемостью (например, из нержа30 веющей стали).

3. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения его индуктивности и устранения эффекта выбрасывания плазмы из разрядного промежутка на торцы электродов под

35 действием магнитного поля полного тока, подвод тока производится к обоим торцам электродов.

Фиг 2

Составитель Б. Попов

Техред Т. Курилко

K0lppBKTop О. Тюрина

Рсдактор Т. Орловская

Обл. тип. Костромского управления издательств, полиграфии и книжной торговли

Заказ 926 Изд № 1125 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Ко митета по делам изобретений и открытий п ри Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5