Газоразрядный датчик

 

О П И С А Н И Е I»786529

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.07.79 (21) 280! 296/18-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.03.82. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.82 (51) М.Кл.з Ст 01 Р 19!00

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.31 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Иванов, В. И. Кулакова и 1О. М. Хорольский

Саратовский политехнический институт (71) Заявитель (54) ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к тазоразрядным приборам и может быть использовано для измерения постоянных и переменных магнитных полей.

Известны устройства для измерения чапряженности магяитных полей (1), .которые, однако, имеют существенные недостатки: малая чувствительность, громоздкая аппаратура, невозможность измерения постоянных и переменных магнитных полей одним и тем же устройством.

Наиболее близким к данному устройству является газоразрядный датчик 2) сэффекпом узкой трубки, содержащий наполяенную газом колбу с размещен ными в ней анодом, катодом и двумя регистр ирующими электродами, все четыре электрода выпол нены в виде металлических стержней, рааположвны,параллельно продольной оси колбы и на одинаковом, расстоянии от нее, иричвм анод и катод размещены iHBIIIpoTHIB друг друга, датчик может отличаться тем, что концы всех четырех электродов лежат в одной плоскоспи, аерпендикулярной оси иолбы, датчик может отличаться тем, что концы анода и катода по высоте разнесены относительно плоскости, ароходящей через,ко нцbI регистрирующих электродов перпендикуля росо лродольной оси датчика, Электродная система устройства позволяет реализовать распределение потенциала плазмы с характерными потенциальным и ямами в пристеночной области, обусловленными так называемым эффектом узкой трубюи.

К недостатка,м такого устройства относятся: интенсивное распыление материала катода и связанное с ним поглощение газа

10 (жестчение) напыленной на стенки металлической пленкой (геттерное действие пленки) существенно снижает:надежность устройства; большой разброс напряжения зажигания; малая механическая прочность

15 о1 невозможность работы при высоких температурах окружающей среды (что обусловлено размягчением стекла колбы).

Цель .изобретения — повышение,надежности, стабильности потенциала зажигания

20 датчика за счет жестчения газа:и инерци0,HiHocT и прибора.

Цель достигается тем, что в устройстве анод и катод размещены соооно напротив

25 друг друга, а .между ними введен дополнительный анод, выполненный в;виде металлической шайбы с центральным отверстием, причем диаметр отверстия соответствует диаметру катода, а анод и измерительные

ЗО электроды расположены компланарно сто

786529

65 од ну сторону относительно до полнительного анода.

Дополнительным отличием является то, что баллон газоразрядного датчика выполнсн в виде металлокерамической конструкции, содержащей керамический стакан с закрепленными в дне стержневым анодом и измерительными электродам и, дополнительный кольцевой анод, керамическую шайбу и металлическое основание, соедн Hенные между собой, посредством пайки катод выполнен в виде металлического цилгюндра, помещенного в отверстие керамической шайбы и соединенного с .металлическим основа нием.

Дополнительный анод с центральным отверстием,:введенный в конструкцию датчика, как указано выше, уменьшает площадь внутренней поверх ности колбы, подверженной залылению веществом катода в результате катодного,распыления, и тем самым подавляет эффект жесччения газ;;.

Кроме того дополнительный анод позволяет осуществить в- датчике подготовительный разряд, что значительно уменьшает время статического запаздывания,зажигания основного разряда, следовательно, снижает инерционность датчика. Все это способствует повьюшению,надежности и стабильности потенциала зажигания датчика.

Такое вьюполнение конструктивных элеМВНТоВ позволяет также реализовать лреимущества,металлокерамической конструкции, повысить меха н ичвскую и термическую стойкость.

На фиг. 1 схематично изображена конструкция .устройства,,на фиг. 2 — электрическая схема включения устройства.

Колба датчика представляет собой ксрамический стакан 1, керамическую шайбу

2, дополнительный анод 3, выполненный в форме кольца. Металлическое основание 4 и металлический штенгель 5, соединенные между собой IIIîîðåäñòâîì лайки. Датчик откачивают и на полняют газом,,на пример неоном, до давлен ия 5 10 Т. В дно керамического стакана 1 впаянны анод 6 (в центре) и измерительные электроды 7 и 8.

Катод 9, выполненный в,виде металличес,кого цилиндра, впаян в,металлическое основа ние и помещен в отверстие,керамической шайбы, служащей для фиксации положения катода. В металлическое основание, служащее электрическим выводом катода, запаян откачкой штенгель,,вьюгюол ненный в

1виде металлической трубки, которая после откачки и наполнения датчика II.aaoM, отKIB èâàåòñÿ холодньюм способом. Для откачки н .на полнения газом служат отверстия

10 и 11. Дополнительный а иод служит для создания подготовительного разряда, Электрическая схема включення устройства (фиг. 2) содержит сопротивления 12 и 13, соединенные с плюсом источника 14

25 зо

55 электрической энергии и соответственно с анодом,и дополнительным анодом, со противления 15 — 17, соединенные с измерительными электродами и катодам по мостовой схеме, измерительный прибор 18, подсоединенный к измерительным электродамм.

Примером конкревного выполнения конструкции может служить устройство,,имеющее такие параметры: внутренний диаметр колбы (1) 4 мм, расстояние между анодом

6 и катодом 9 — 3 мм, расстояние между измерительными электродами 7 и 8 — 3 мм.

Анод .и измерительные электроды выполнены из .моли бдено1вой проволоки

0,4 мм, материал катода 9 — мол.ибден, диаметр 1,5 мм, материал долол нительного а иода 3 — молибден, диаметр отвер|стия

1,5 м,м.

Колба дополнена газом, на пример неоном,или аргоном, до давления 5 — 10 тор. .Предлагаемый датчик работает следующим образом.

При подаче постоянного напряжения на дополнительный анод 3 в промежутке катод 9 — дополнительный анод 3 зажигается подготовительный разряд. При подаче постоянно,го напряжения на а,нод 6 зажигается основной раз ряд. На электродах 7 и 8 автоматически устанавливаются потенциалы изолироBBiHHK)го электрода в плазме, соответствующие точечкам, в которых расположены электроды, Эти потенциалы могут достигать нескольких десятков вольт относительно потенциала катода m пр имерно равны, так как электроды расположены симметрично относительно оси разряда.

П ри включении датчика в схему токи, текущие через сопротлвления 15 и 16, ра|вные 1 МОм, и пле юи переменного сопроти вления 17 можно скомпенсировать так, что стрелка измерительного прибора 18 будет показывать на ноль. При помещении датчика в магнитное поле произойдет разбаланс плеч и измерительный прибор покажет .разность потенциалов .на измерительных электродах.

Описанный газораэрядный датчик мож,но универсально использовать для измерения больших и малых, постоянных .и переменных:матнивных полей .в условиях повышенных механических и термических воздействий, так IKBIK пр нменение металлокерамического баллона увеличивает термостой.кость конструкцяи до 500 С (стекло размягчается при 300 С) .

Ударная про юность пр иборов с металлокерамической оболочкой достигает gpz ускоряющем воздействии 1500 м/с 10 кГЦ (у стеклянных — 4 кГц).

Вибропрочность при ускоряющем воздействии 1500 м/с — 25 кГц (у стеклян ных — i2 жГц) .

786529

Наличие подготавительнопо разряда стабилизирует потенциал зажигания газоразрядного датчика.

Конструкция;катода исключает интенсивное распыление материала катода, на стенки объема,,где торит основной разряд.

Формула изобретения

1. Газоразрядный датчик с эффектом 10 узкой трубки для измерения постоянных и переменных мапнитных полей, содержащий наполненную тазом колбу с размещенными .в ней анодом, катодом и двумя регистрирующими электродами, каждый из которых выполнен в виде металлических стержней, расположенных параллельно родольной оси колбы, а,конницы регистрирующих электродов размещены,B одной ллоскости, перпендикулярной;продольной оси колбы, отли ч а ющи и с я тем, что, с целью повышения надежности, стабильности потенциала .зажигания датчяка за счет снижения жестчения газа и инерционности прибора, в нем анод и катод размещены соосно 25 напротив друг друга, а между ними введен дополнительный анод, выполненный в виде металлической шайбы с центральным отверстием, лричем диаметр отверстия соответствует диаметру катода, а анод и кзмерительные электроды расположены,ком,план@рно,по одну сторону относительно дополнительного анода.

2. Датчик по п. 1, отлич а ю щучий ся тем, что, с целью повышения механической и термической прочности, .баллон газораз рядного датчика выполнен в виде металлокерамической конструкции, содержащей керамический стакан с закрепленными в дне стержневым анодом и измерительными электродами, дополнительный кольцевой анод, керамическую шайбу и металлическое основание, соединенные между собой посредством пайки, катод выполнен в виде металлического цилиндра, помещенного в отверстие керамической шайбы н соединенного с металлическим основанием.

Источннки информация, принятые во внимание при экспертизе:

1. Афанасьев Ю. В. и др., Магнитометрические лреобразователи, приборы, установки, Л., «Энергия», 1972, с. 78.

2. А второкое свидетельство СССР по заявке № 2381964/25, кл. G 01 R 19/00, 1976 (прототып).

786529 у +

11Г

Корректор С. Файн

Редактор Л. Письман

Заказ 250/168 Изд. № 117 Тираж 719 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

1

F, ! !

Составитель А. Латай

Техред И. Пенчко