Газоразрядный индикаторный прибор
ОП ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ . СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социапистнческив
Республик
H 01 J 61/64 Государственный комитет СССР (23) Приоритет Опубликовано 15.06.80. Бюллетень № 22 II0 делам изобретений н 07NPblTHll (53 ) УД К 621.327..42 (088.8) Дата опубликования описания 15 06 80 (72) Авторы изобретения М. И. Кухта, Т. П. Заболотный, В. Г. Тюкачев и В. М. Иваницкий (71) Заявитель (54) ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИНДИКАТОРНЫЙ ПРИБОР Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно — к устройству гаэораэрядных индикаторных приборов, предназначенных для использования в качестве источников светового излучения в устройствах отображения инФормации, в стробоскопических устройствах, а также для этндикации состояния электрических цепей, Известны газоразрядные индикаторные приборы, в которых источником светового излучения является катодное тлеющее свечение. К таким 10 приборам относятся световые индикаторы тлеющего разряда типа ТН-0,2; МН-3; ТНИ-1,5 и др., имеющие яркость свечения порядка 100— 300 кд/м, а также световые индикаторы тлеющего разряда с полым катодом типа МН-11, 15 ТМН-0,2; имеющие более высокую яркость свечения; порядка 350-950 кд/м (11. Ввиду невысокой яркости свечения световые индикаторы тлеющего разряда в основном используют как сигнальные индикаторы для индикации состояния электрических цепей. Наиболее близким к предлагаемому является гаэораэрядный индикаторный прибор, содержащий прозрачный баллон, наполненный инертным газом до давления 10 — 40 мм рт,ст., соосно расположенные плоский катод, анод и управляющий электрод, выполненный иэ мелкоструктурного сеточного полотна (2). В случае использования неактивированного катода прибор может содержать еще сетчатый экран для устранения напыления материала катода на поверхность баллона. Прибор имеет повышенную яркость свечения за счет свободного проникновения излучения с катода к. поверхности баллона. Это достигнуто благодаря тому, что катод выполнен в виде диска, обращенного своей активной стороной к куполу колбы, а управляющая сетка выполнена в виде цилиндра и расположена относительно катода таким образом, чтобы обеспечить свободное проникновение излучения с поверхности катода к куполу баллона. Однако такой прибор, как и другие известные световые индикаторы тлеющего разряда, в которых источником светового излучения служит только катодное тлеющее свечение возле поверхности катода, имеет низкую яркость свечения, что препятствует применению 3 . 6 142 его в качестве источников светового излучения в различных устройствах отображения информа. ции коллективного пользования. Целью изобретения является повышение световой отдачи и яркости светового излучения прибора, Поставленная цель достигается тем, что размер ячейки управляющего электрода в 2-8 раз превышает его толщину, наружные размеры управляющего электрода в 1,1-1,5 раза превышают наружные размеры катода, анод выполнен в виде рамки, площадь проекции которой на поверхность катода не превышает 0,05 площади поверхности катода и наружные размеры не пре вышают размеров катода, а расстояние между анодом и управляющим электродом в 2-4 раза 15 превышает расстояние между управляющим электродом и катодом. На фиг. 1 изображен газоразрядный индикаторный прибор, общий вид; на фиг. 2-3 — схемы его включения. Прибор содержит анод 1 в виде рамки из тонкой проволоки, круглый сетчатый управляющий электрод 2 и круглый плоский катод 3, слюдяном основании 4 с помо1цью стоек 5, изо25 ляционных шайб 6,7 и втулок 8. Анод 1, управляющий электрод 2 и катод 3 соединены с наружными выводами 9 прибора и помещены в стеклянный баллон 10. Прибор наполнен инертным газом, например неоном до 30 давления 20 мм. рт. ст. и может содержать несколько управляющих электродов. 28 4 Доля каждого нз этих свечений в общем световом излучении прибора составляет соответственно 50, 25 и 25%, Таким образом„яркость свечения предложенного прибора превышает в два. раза яркость свечения приборов, в которых световое излучение создается только катодным тлеющиь1 свечением на поверхности катода, например ИН-25. Свечение разряда возле поверхности управляющего электрода со стороны анода в предложенном приборе объясняется следующим. Благодаря предложенному расположению и конструктивному выполнению управляющего электрода при протекании тока между анодом и катодом в местах сужения увеличивается плотность электронного потока по сравнению с плотностью ..в свободном сечении разряда, вследствие этого появляется добавочное локальное падение напряжения, что приводит к тому, что электроны приобретают добавочную скорость при выходе из-канала сужения и появляется некоторая избыточная концентрация электронов на участке возле отверстий. Увеличение скорости электронов и их концентрации после прохождения канала сужения приводит к увеличению вероятности возбуждения и ионизации газа, а, следовательно, и к появлению дополнительного свечения вблизи поверхности управляющего электрода со стороны анода. Появление свечения вблизи управляющего электрода, находящегося на пути разряда между анодом и катодом, зависит от его геометрических размеров и отношения размера ячейки к толщине сетки. Необходимо, чтобы наружные размеры управляющего электрода, как минимум в 1,1 раза превышали соответствующие наружные размеры катода, а анод не превышал наружных размеров катода. В противном случае возможно протекание заряженных частиц не через ячейки сетчатого полотна, а за его пределами, т. е. за пределами управляющего электрода. Соотношение размеров ячеек сетки к толщине управляющего электрода должно быть выдержано в пределах 2-8, так как при значении этого соотношения меньше нижнего значения начинает происходить локализация канала разряда через отдельные ячейки, а при дал ьнейшем уменьшении соотношения происходит прекращение (прерывание) разряда через ячей1<и из-за смыкания ионных оболочек (размеры ячейки становятся соизмеримыми с радиусами 3 кранировки ионных оболочек — длин Дебая) . При значении соотношения больше верхнего предела свечение разряда возле поверхности управляющего электрода начинает уменьшаться ввиду снижения эффекта сужения канала разр яда в ячейках электрода. При прохождении тока между анодом и катодом в предложенном приборе возникает световое излучение; наблюдаемое через купол баллона со стороны анода. Это излучение состоит из катодного тлеющего Свечения на поверх55 ности катода, обращенной к аноду, свечения разряда возле поверхности управляющего электрода со стороны анода, объемного свечения разряда в области анода, На внутреннюю поверхность стеклянного баллона может быть нанесен слой люминофора, . 35 который светится под воздействием световогб и ультрафиолетового излучения, возникающего в приборе. Схемы включения прибора представлены на фиг. 2 и 3. Резистор 11 и высокоомный 40 резистор 12 служат для ограничения рабочего . тока соответственно в цепи анода и цепи управляющего электрода. Управляющий электрод в зависимости от схемы включения служит для снижения напряжения зажигания в проме45 жутке анод — катод, или для управления на.илом зажигания разряда в промежутке анод— катод (в этом случае прибор обладает свойством "памяти") . Газораэрядный индикаторный прибор, содержащий прозрачный баллон, наполненный инертным газом до давления 10-40 мм рт. ст., соосно расположенные плоский катод, анод и управляющий электрод, выполненный из мелкоструктурного сеточного полотна, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения световой отдачи и яркости светового излучения, размер ячейки сетки управляющего электрода в 2-8 раэ превышает его толщину, наружные размеры управляющего электрода в 1,1-1,5 раза превышают наружные. размеры катода, анод ныполнен в виде рамки, площадь проекции которой на поверхность катода не превышает 0,05 площади поверхности катода и наружные размеры не превышают размеров катода, а расстояние между анодом и управляющим электродом в 2-4 раза превышает расстояние между управляющим электродом и катодом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Каганов И. Л. Ионные приборы., М., "Энергия"., 1972, с 164- 172. 2. Авторское свидетельство СССР У 194192, кл. Н 01 J 61/64, 1965. 5 64422 Расстояние между управляющим электродом и катодом, как и у всех индикаторных приборов тлеющего разряда, выбирается с точки, зрения получения минимапьного напряжения зажигания, определяемого кривой Пашена, но и одновременно должно быть не меньше толщины области катодного падения потенциала. Обьемное свечение разряда в области анода возникает вследствие следующего: когда анод выполнен из проволоки в виде рамки с на- >о ружными размерами, не превышающими наружных размеров катода, и при этом площадь проекции анода на поверхность катода составляет не более 0,05 поверхности катода, а расстояние между анодом и управляющим электродом в 2-4 раза превышает расстояние между управляющим электродом и катодом (анод находится на границе Фарадеева темного пространства и / столба разряда), в этом случае перед анодом возникает положительное поле, ускоряющее электроны, которые вызывают возбуждение и ионизацию газа в прианодной области, Кроме того, при указанной выше конструкции анода и управляющего электрода в минимальной степени экранировано (закрыто) катод- 25 ное тлеющее свечение на поверхности катода, которое, как указывалось выше, составляет 50% всего светового излучения. В то же время исключается возможность напыления материала катода на стеклянный баллон, благодаря чему обес- ЗО .печивается высокая яркость свечения в течение длительной эксплуатации прибора. Яркость свечения образцов предложенного газоразрядного индикаторного прибора при нагрузке его номинальным рабочим током в два Зз раза выше яркости свечения приборов при том же рабочем токе, в которых источником свето8 6 вого излучения является только катодное" тле- ющее свечение. Испытания показали, что яркость свечения образцов предложенного прибора, имеющего катод диаметром 22 мм при нагрузке рабочим током 13 мА составляет 1500-1800 кА/м и практически не изменяется в течение 5000 ч эксплуатации. Формула изобретения фиа1 644228 Составитель А. Бишаев Техред А. Щепанская Корректор С. Шекмар Редактор Е. Месропова Заказ 4296/54 Тираж 844 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 . Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
