Способ получения скачка давленияв вакуумной kamepe и устройстводля его реализации

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 300879 (21) 2817903/18-10 (51) M с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 L 27/00

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий

Опубликовано300бд1 Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 300631 (53) УДК 531.787 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.А. Боршковский, В.Д. Воловик и С.И. Иванов

Харьковский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. A.M. Горького (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СКАЧКА ДАВЛЕНИЯ В ВАКУУМНОЙ

КАМЕРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к устройствам для проверки калибровок в широком частотном диапазоне пьезоэлектрических приемников.

Известен способ создания давления в вакуумной камере, заключающийся в том, что открывают клапан, отделяющий вакуумную камеру от емкости для газа. Клапан открывают в разрядную камеру силами, действующими между двумя параллельными электрическими токами, за время порядка 350 мкс.

Способ осуществляется устройством, содержащим разрядную камеру и клапан 15 плоской конструкции и довольно малой толщины, встроенной в стенке разрядной камеры $1) .

Недостатком такого способа и его осуифствляющего устройства являются 20 большие времена инжекции и времена наростания давления в камере. К тому же, к самому клапану предъявляется много требований: он должен быть достаточно компактным, электрически изолированным от разряда в вакуумной камере, не должен искажать ведущее магнитное поле.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому 30 эффекту к предлагаемому способу является способ создания скачка давления, заключающийся в нагреве и раз-., рушении металлического элемента, отделяющего вакуумную камеру от емкости для газа F2J.

Нагрев металлического элемента осуществляется посредством направленной плазменной струи с вынесенными токами, которая полностью разрушает металлический элемент за 1-10 мсек.

Недостатком такого способа является большая длительность разрушения металлического элемента, отделяющего вакуумную камеру от емкости для газа. Кроме того, при таком разрушении металлического элемента его пары попадают в вакуумную камеру и загрязняют ее., Способ осуществляется устройством, содержащим металлический элемент, отделяющий вакуумную камеру от емкости для газа, и два электрода, соединенным с электрическим контуром. Элементом, отделяющим вакуумную камеру от емкости для газа служит металлическая или полимерная пленка, толщиной

0,05 мм. В объем под металлический элемент, образованный системой соосно расположенных электродов, поступает

842436 рабочий газ до требуемого давления.

При подаче пускового импульса между электродами возникает пробой с дальнейшим образованием направленной плазменной струи, которая нагревает и разрушает металлический элемент.

Недостатком такого устройства является то, что металлический элемент в нем разрушается за времена, порядка 1-10 мсек.

Кроме того, в таком устройстве предъявляются жесткие требования к материалам, выходящим на внутреннюю поверхность вакуумной камеры, обусловленных черезвычайно высокими температурами и давлением в плазменной струе. 15

Цель изобретения — уменьшение времени нарастания давления в камере.

Поставленная цель достигается тем, что в способ получения скачка давления в вакуумной камере путем Щ инжекции газа в нее,.включающий разрушение металлического элемента, предварительно вводят газ адсорбцией в металлический элемент, затем создают скачок давления, пропуская через этот элемент импульс электрического

,г. тока длительностьюТ - „с плотностью раър энергииE З P ", где h — толщина ! металлического элемента, Х вЂ” коэффициент его температуропроводности, Р д — напряжение разрушения металлического элемента, à — постоянная Грюнайзена., Устройство, реализующее предлагае- З мый способ, содержит вакуумную камеру, два электрически изолированных электрода, введены в нее и соединены с источником электрической энергии, и металлический элемент расположен 4р внутри камеры и выполнен из материала, подверженного газовой адсорбции.

В устройство может быть введено несколько металлических элементов, Нагрев металлического элемента импульсом электрического тока, плотность энергии которогоЕЧ> — — —,в рюш течение времени вызывает термоупругий взрыв металлического элемента, в результате которого он разрушается, освобождая при этом в вакуумную камеру адсорбированный газ за время

,»

,< . для материалов характеризую4х

/ щихся коэффициентом температуропро- 55 водности Х от 0,1 до 1 (см /с) и 2. толщиной от 10 äî 1O см, возможные времена разрушения, а следовательно,и времена создания давления в вакуумной камере от 2,5 - 10 9 до

2 5 10Ь с.

Способ может быть осуществлен устройством, содержащим металлический элемент, отделяющий вакуумную камеру от емкости для газа и два электрода, соединенных с электрическим контуром, согласно изобретению, элемент подсоединен к электродам, расположенным в вакуумной камере.

Размещение электродов в любом месте вакуумной камеры позволяет резко уменьшить время интегрирования импульса газового давления либо плавно его изменить.

Подсоединение металлического элемента к электродам позволяет за более короткие времена порядка 2,5 . 10

2,5 10 .с создать газовое давление в любом месте газовой камеры.

На чертеже указано устройство для осуществления способа.

Устройство содержит вакуумную камеру 1, металлический элемент 2, электроды 3, электрический контур, включающий в себя генератор 4 мощных электрических импульсов и пусковое устройство 5.

Металлический элемент 2 насыщен водородом, выполнен, например, в виде тонкой пластины толщиной 3 ° 10

3 - 10 см или в виде тонкой проволочки такого же диаметра и может быть изготовлен из Т, То, Т; Н и т.д.

Металлический элемент 2 подсоединен к электродам 3, которые подвеше-ны на изоляторах 6 в вакуумной камере 1 и соединены через пусковое устройство 5 к генератору 4 мощных электрических импульсов.

Быстродействующий способ .создания давления в вакуумной камере осуществ= ляется следующим образом.

При температуре Т 20 С путем адсорбции вводят водород концентрацией 2 - 10 см /см в металлическую проволочку ? диаметром h = 10 > и

-3 объемом V и, выполненную иэ тантала, и размещают ее в вакуумной камере 1, объем которой У,- при этом У „)Ч„=

1.0-4

Металлическую проволочку 2 нагревают от генератора 4 импульсом электрического тока, длительность Т которого характеризуется соотношением С < = 10 мкс, а плотность подводимой энергии 10 эрг/см ) — — до (О РОЗР .

t температуры Т,при этом Т„/То = 30.

За время 7 = 10 с тонкую металлическую проволочку 2 разрушают, в результате чего в камеру 1 высвобождается предварительно адсорбированный в проволочке водород, при этом в вакуумной камере V устанавливается давлек ние 5 атм.

Для полученйя необходимого давления в камере 1 этот процесс можно многократно повторять, последовательно разрушая при этом предварительно введенные металлические проволочки, насыщенные водородом.

Также, располагая требуемым образом множеством металлических прово842436

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 5052/41 Тираж 907 Подписйое

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 лочек, в камере 1 можно получить лю" бой конфигурации фронт ударных волн.

Предлагаемый быстродействующий способ создания давления в вакуумной камере и устройство для его осуществления позволяют уменьшить время быстродействия по сравнению с известным от 10 до 10 7-10 мкс, что позволяет существенно упростить современные . научно-исследовательские установки для создания ударных волн различных конфигураций и времен. При этом возможно значительно уменьшить размер ударных формирующих труб, что приво-. дит к резкому удешевлению ранее уникальных установок более, чем в 10 раз.

1. Способ получения скачка давле ния в вакуумной камере путем инжек- Щ ции газа в нее, включающий разрушение металлического элемента, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения времени нарастания давления в камере, предварительно вводят газ адсорбдией в металлический элемент, затем создают скачок давления, пропуская через этот элемент импульс электрического тока длительностью Х . 4 — с плотностью энергии = †" P

4)(ч- t г где h - -толщина металлического элемента, Х - коэффициент его температуропроводности, Pp — напряжение разрушения металлического элемента, à — постоянная Грюнайзена.

2. Устройство, реализующее способ по п. 1, содержащее вакуумную камерч, два электрически изолированных электрода, введенные в нее и соединенные с источником электрической энергии,и металлический элемент, о т л и ч а юд е е с я тем, что в нем металлический элемент расположен внутри камеры и выполнен из материала, подверженного газовой адсорбции.

3. Устройство по.п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью получения различных форм импульсов давления, в него введены по меньшей мере два металлических элемента, :электрически изолированные друг от ,друга.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы для научных исследований, 9 10, 1968, с. 58 °

2. Приборы и техника эксперимента, Р 1, 1971, с. 177 (прототип).