Управляемый газоразрядный прибор с холодным катодом

 

ОПИСАНИ

ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l3478

Союз Советскии

Социалистических

Р1всп116пии

Зависимое от авт. свидетельстза М 1ПК Н Olj 17 44

Заявлено 05Х11.1969 (¹ 1345105 26-25) с присоединением заявки М

Приоритет

Намитвт оо аелаи иаооретений и открытий ори Совата Министров

СССР

УДК 621.387.3(086.8) Оп3блико13ано 30.Õ1..911. 010ллстсll;> Л 36

Дата опублпкова описан:III 15.1П.1072

Авторы

I I 3 0 0 P C T C I I I I II

И. И. Аксенов, В. А. Белоус и С. А. Смирнов

3 аявитель

УПРАВЛЯЕМЫЙ ГАЗОРАЗтаЯДНЫЙ ПРИБОР

С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ

Изобретение относится к управляемым газоразрядным приборам низкого давления с холодным катодом, способным пропускать большие импульсные токи, в частности, к газоразрядным приборам, предназначенным для работы в высоковольтных установках в качестве включающих и защитных элементов, Известны управляемые газоразрядные приборы с холодным катодом, наполненные газом или паром при FIF эком давлении. Эти приборы управляются путем возбуждения тлеющего разряда (например, высокочастотного) в камере, отделенной от основного разрядного промежутка катодом, Камера связана с основным разрядным промежутком через отверстия в катоде. Для запуска прибора на пусковой электрод в виде сплошного диска, расположенный з камере напротив катода, подают отрицательный импульс напряжения.

К недостатка;I приборов такого типа следует отнести необходимость в возбуждении дежурного тлеющего разряда в пусковой камере. При работе без дежурного разряда резко ухудшаются пусковые характеристики прибора, сильно возрастает время запаздывания срабатывания и его разброс.

Предлагаемый прибор отличается от известного тем, что пусковой электрод выполнен в виде одной или нескольких цилгп1дрических или призматических ячеек, расположенных

11апроти13 отверстий в катоде. Основания ячеек со стороны катода имеют отверстия, Это позволяет улучшить пусковые характеристики лампы.

На фпг. 1 и 2 изображены два варианта конструкции прибора.

1Ià фиг. 1 приведена конструкция прибора с одноячепстым пусковым электродом. Анод

1 имеет форму диска, катод 2 представляет

10 собой полый цилиндр. В основании 8 цилиндра, обращенном и аноду, имеются отверстия

4. Основной разрядный промежуток 5, таким образом, нахо цгтся между анодом и основаш1см. Внутри катодной полости 6 расположен

15 пусковои электрод 7, который также представляет собой полый цилиндр. Одно из основашш этого цилиндра либо полностью открыто, либо в нем имеется отверстие 8, как показано на чертеже. Этим основанием пуско20 вой электрод ооращен к перфорированному

Осп013 IIIIIIO 8 ii2TO,F 2. Вывод 9 электрод<1 проходит через отверстия 10 в основallпи 11 катода 2. 12 и 18 — выводы анода и катода соответственно.

25 Прибор напол: яют газом или паром при .а зле ии, обеспечива1ощем необходимую электрическу1о прочность промежутка анод— катод и определяемой левой ветвью кривой

Пашепа. Диаметр отверстш1 и ширина щелей

30 и перфорироганном ocII013aIIIII» катода не долЗ1Я7З жна превышать ширины зазора между анодом и катодом, чтобы проникновение поля анода в полость 6 было невелико и влиянием отверстий и щелей на электрическую прочность прибора можно было пренебречь. 5

В исходном состоянии между анодом и катодом приложено рабочее напряжение, причем в зазоре 5 устанавливается распределение электрического поля, близкое к однородному, а в полости 6 поле практически отсутст- 10 вует. При подаче отрицательного импульса напряжения на пусковой электрод в полости 6 зажигается разряд, характерный для систем с полым катодом. Роль полого катода в данном случае играет пусковой электрод 7, а 15 роль анода — основание 8. Такие системы, как известно, отличаются от систем с обычными сплошными электродами более низким потенциалом и зажигания, и горения самостоятельного тлеющего разряда. Плазма этого 20 разряда отличается повышенной концентрацией электродов вдоль оси системы. При определенных условиях вдоль этой оси формируется плотный электронный пучок. Через отверстия 4 электроны из полости 6 попадают 25 в разрядный промежуток 5, ионизируют атомы (или молекулы) рабочего газа и вызывают пробой промежутка (на фиг. 1 путь электронов показан штриховыми линиями) . Плазма разряда, заполняющая полость 6, являет- з0 ся эффективным источником электронов в период формирования и горения основного разряда. Количество электронов в зоне отверстий

4, где они захватываются полем анода, увеличивается также за счет интенсивной обработ- з5 ки поверхности основания 8 и стенок самих отверстий ультрафиолетовым излучением, мощным источником которого, как известно, является плазма разряда в полом катоде.

После пробоя основного промежутка 5 в за- 40 виспмостн от параметров внешней разрядной цепи устанавливается либо плотный тлею ций разряд между анодом 1 и полостью 6 катода через отверстия 4, либо разряд типа вакуумной дуги между анодом и наружной поверхностью основания 8.

Форма отверстий 4 не играет существенной роли в работе разрядника. Так, вместо круглых отверстий основание 8 может иметь щели тОЙ или инОЙ формы и длины. Необходимо 50 только, чтобы ширина этих щелей нс превышала ширины основного разрядного промежутка 5 из соображений электрической прочности прибора.

Как следует из приведенного описания, основную роль в процессе пробоя разрядного промежутка 5 играет центральное отверстие в основании 8. В начальный период ток проходит главным образом именно через это отверстие, куда устремляется основная часть электронов из плазмы разряда в полости 6.

Время формирования основного разряда и стабильность запуска прибора в целом поэтому зависят от диаметра этого отверстия.

Ускорить формирование и повысить стабильность запуска можно, увеличив диаметр центрального отверстия. Однако при этом уменьшается электрическая прочность прибора. Избежать этого можно, изменив конструкцгпо пускового электрода, как показано на фиг. 2. В данном случае полость пускового электрода 7 разделена перегородками 14 на ячейки (обозначения остальных элементов, их форма и назначения такие же, как на фиг. 1).

Каждая ячейка образует отдельный полый катод. При подаче на электрод 7 отрицательного напряжения достаточной величины в каждой из его ячеек формируется разряд примерно по такой же схеме, что и в полости пускового электрода разрядника, описанного выше. Из глубины каждой ячейки выходит при этом пучок электродов, направленный к основанию 8. Если на пути этих пучков в основании оказываются отверстия, все пучки попадают в разрядный промежуток 5 и вызывают пробой последнего сразу в нескольких местах.

Очевидно, в рассматриваемой конструкции разрядника перфорация основания 8 должна быть выполнена таким образом, чтобы отверстия имелись против каждой ячейки пускового электрода.

Предмет изобретения

Управляемый газоразрядный прибор с холодным катодом, содержащий анод, катод в виде полого цилиндра или призмы с перфорированным основанием, обращенным к аноду, и пусковой электрод, расположенный в полости катода, Отличаюи4ийся тем, что, с целью улучшения пусковых характеристик, пусковой электрод выполнен в виде одной или нескольких цилиндрических или призматических ячеек, расположенных напротив отверстий в катоде, основания которых, обращенные в сторону катода, полностью открыты или имеют отверстия.

Ры? А

Корректор Т. I pcBI„ 0»»

Текред Л. Богданова

Редактор Б. Федотов

Типография, пр. Сапунова. 2

За к аз 339 14 Изд. ¹ 149 Тираж 473 Подппсное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретапп1 >i открытпй при Совете Мпппетров СССР

Моеква,, К- 5 Рат шакая наб., д. 4/5