Управляемый газоразрядный прибор низкого давления

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„23257 з(51) Н 01 > 17/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2982568/18-21

" (22) 30.07.80

123) 24 03 80 (46) 15.08.83. Бюл. И 30 (72) Г.И, Носов и С.А. Смирнов (53) 621.35 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)1 422342, кл. H 01 J 17/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

N 313478, кл. Н 01 3 17/44, 1969. (54)(57 ) 1. УПРАВЛЯЕМЫЙ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ПРИБОР НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий анод и холодный полый цилиндрическии катод, разделенные основным разрядным промежутком, ширина которого меньше критического расстояния, необходимого для зажигания самостоятельного разряда, и пусковой электрод в виде полого цилиндра, размещенный внутри катода, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения пускового напряжения, в бококовой стенке пускового электрода выполнены прорези, а катод имеет двойные стенки, внутренняя из которых также.. снабжена прорезями, расположенными напротив соответствующих прорезей в пусковом электроде, причем зазор между пусковым электродом и внутренней стенкой катода не пре" вышает ширины основного разрядного . Ж промежутка.

2. Прибор no n. 1, о т л и ч аю шийся .тем, что все размеры прорези характеризующие ее площадь в стенке пуСкового электрода не меньше соответствующего размера для прорези в стенке катода.

923257

3. Прибор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что площадь прорезей в стенке пускового электрода значительно превышает . площадь перемычек между проре1 эями.

Изобретение относится к управляе-, мым газоразрядным приборам низкого давления с холодным катодом, предназначенным для периодического включения емкостного накопителя на нагруз ку .

Известен газоразрядный прибор с холодным катодом в виде полого цилиндра с двойными стенками. Внутри полого катода размещен пусковой электрод в виде двух параллельных дисков, соединенных токопроводящими стойками (1 ) .

Недостатком такого прибора является большое время запаздывания срабатывания.

Известен также газоразрядный прибор, содержащий анод и холодный полый цилиндрический катод, разделенный основным разрядным промежутком, ширина которого меньше критического расстояния, необходимого для зажигания самостоятельного разряда, и пусковой электрод в виде полого цилиндра, размещенный внутри катода (2 $ .

Однако:запуск такого прибора возможен лишь при пусковых напряжениях, превышающих 1 Кв. Iloскольку мощность, затрачиваемая при запуске прибора при заданной пусковой емкости, пропорциональна квадрату пускового напряжения, то увеличение пускового напряжения приводит к заметному снижению экономичности прибора. При этом снижается коэффициент усиления прибора по напряже- нию, Целью изобретения является снижение пускового напряжения.

Эта цель достигается тем, что в управляемом газоразрядном приборе низкого давления, содержащем анод и холодный полый катод, разделенные основным разрядным промежутком, . ширина которого меньше критического расстояния, необходимого для зажигания самостоятельного разряда и

5 пусковой электрод е виде полого цилиндра, размещенный внутри катода, в боковой стенке пускового электрода выполнены прорези, а катод имеет двойные стенки, внутренняя иэ которых

1О также снабжена прорезями, расположенными напротив соответствующих прорезей в пусковом электроде. Зазор между пусковым электродом и внутренней стенкой катода не превышает шири15 ны основного разрядного промежутка.

Размеры прорезей, характеризующие их площадь, выбирают таким образом, чтобы все размеры прорези, характеризующие ее площадь в стенке пуско20 вого электрода, были не меньше соответствующего размера прорези в стенке катода.

Площадь прорезей целесообразно выбирать значительно превышающей

25 площадь перемычек между прорезями.

На чертеже представлен предлагаемый газоразрядный прибор..в разрезе. зо Прибор содержит анод 1, полйй цилиндрический катод 2, имеющий. внутреннюю стенку 3 и наружную стенку Ц а также пусковой электрод

5 в виде полого цилиндра, открытого в сторону анода. Прибор смонтирован

35 в керамическом корпусе 6, Прибор также содержит выводы 7, 8, 9 анода, катода и пускового электрода соответственно. Прибор снабжен генерато,1В ром 10 водорода с выводом 11 и штегелем 12 для откачки и наполнения.

В боковой стенке полого пускового электрода выполнены прорези 13 и соответствующие им прорези 14 во

14 и 13 внутрь пускового электрода, совершает несколько колебаний и . после этого попадает на стенку пускового электрода. В результате длина пробега. электронов увеличивается и соответственно возрастает вероятность ионизирующих столкновений с атомами наполняющего rasa и как следствие этого уменьшается напряжение горения сторожевого тлеющего разряда. Если в приборе - прототипе сторожевой разряд roper npu напряжении выше 1 кВ, то в предлагаемом приборе устойчивое горение . разряда имеет место при напряжении порядка 400 В.

Уменьшение напряжения горения

30 сторожевого разряда обеспечивается особенностями конструкции предлагаемого прибора. При зазоре 15 между пусковым электродом и внутренней стенкой катода, не превышающем

35 ширины основного разрядного промежутка, электрическая прочность зазора становится не меньше электри-. .ческой прочности основного проме40 жутка, вследствие чего разряд не может гореть непосредственно в зазоре, так как электрическая прочность указанного зазора в рабочем диапазоне делений в условиях левой ветви кривой Пашена существенно больше прикладываемого к зазору напряжения определяемого величиной < 1 к8 (в данном примере ширина зазора 15 сос" тавляла 1,5 мм ). При такой ширине зазора разряд в катодно-пусковой камере горит сквозь прорези в пуско" .вом электроде и во внутренней стенке катода по длинному пути между поверхностью катода, закпюченной между двойными стенками катода, и

55 внутренней поверхностью пускового ! электрода. Увеличение длины пробега электронов на пути к пусковому электроду приводит к возрастанию

3 92 внутренней стенке катода. Прорези

13 расположены против соответствующих прорезей 14 . Между пусковым электродом и внутренней стенкой катода имеется зазор 15 . Перемычка 16 связывает части пускового электрода, разделенные прорезями.

Анод отделен от цилиндрического полого катода основным разрядным промежутком 17. Зазор 15 не должен превышать ширину промежутка 17.

Любой размер, характеризующий площадь прорезей в стенке пускового электрода, не должен быть меньше соответствующего размера для прорезей в стенке катода, а площадь прорезей 13 должна быть существенно больше площади перемычек 16 .

Прибор работает в среде водорода при условиях, соответствующих левой ветви кривой Пашена. Давление водорода поддерживается на заданном уровне (0,1 — 0,6 Тор ) с помощью генератора водорода 10. При работе вывод 7 анода подключается к поло" жительному зажиму емкостного накопителя, а вывод катода, — к отрицательному зажиму. Ширина промежутка

17 между катодом и анодом выбрана меньшей критического расстояния, при котором зажигается самостоятельный разряд (в данном случае ширина основного промежутка составляет 4 мм ). Поэтому в .условиях, соответствующих левой ветви кривой

Пашена, основной промежуток обладает высокой электрической прочностью (не меньше 30 кВ ) в рабочем диапа.- зоне давлений.

К выводу 9 пускового электрода подсоединена пусковая схема, которая выдает положительное напряжения (в несколько сот Вольт, при токе в

5 мА, обеспечивающее при рабочем . давлении зажигание сторожевого тлею- щего разряда, и импульсное напряжение отрицательной полярности (пусковое напряжение )амплитудой в несколько сот Вольт при токе до 0,5 А, служащее для запуска прибора в заданный момент времени. Сторожевой тлеющий разряд зажигается между катодом и г(усковым электродом. Сторожевой разряд нужен для уменьшения и стабилизации времени запаздывания срабатывания прибора. Для запуска прибора на пусковой электрод необходимо подать отрицательное импульсное пусковое напряжение, которое компен3257 4 сировало бы положительное напряжение-, горения сторожевого разряда и приве- ло бы к ускорению движения электронов из плазмы сторожевого разряда в сторону анода. Отсюда следует, что любое снижение напряжения горения сторожевого разряда способствует снижению пускового напряжения . Для плазмы сторожевого разряда в данном приборе характерно колебательное движение электронов. Выйдя из катода вследствие ионной бомбардировки, электрон пролетает через прорези

923257

Составитель

Редактор З.Бородкина Техред М.Надь, Корректор И.Эрдейи

Заказ 7969/1 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, вероятности ионизирующих столкновений с атомами наполняющего газа и в конечном итоге к заметному снижение напряжения горения сторожевого разряда.

Более эффективному снижению напряжения горения сторожевого разряда способствует правильный выбор размеров прорезей, которые характеризуют их площадь. В том случае, когда любой указанный размер, характеризующий площадь прорезей в стенке пускового электрода, не меньше соответствующего размера в стенке полого катода, электроны не попадают непосредственно из полости катода на пусковой электрод, а совершают несколько колебаний относительно центральной оси . Таким образом, площадь прорезей 13 должна быть намного больше площади перемычек

16 между соседними прорезями. В этом случае подавляющая часть электронов, выходящих из прорезей катода, совершает колебания относительно оси и только малая часть электро- . нов попадает непосредственно на пусковой электрод, При этом форма прорезей 13 и 14 может быть любой, однако наименьшие потери электронов имеют место при описанной выше форме прорезей s пусковом электроде и катоде.

После подачи на пусковой электрод импульса напряжения отрицательной полярности, амплитуда которого.несколько превышает напряжение горения

5 сторожевого тлеющего разряда, электроны из плазмы сторожевого разряда выбрасываются по направлению к аноду, происходит ионизация атомов наполняющего, газа в промежутке

17 между анодом и катодом, и развивается разряд с анода на катод.

В предложенном гаэоразрядном приборе может быть использован холодный катод любой известной

15 конструкции.

Экспериментальным путем установлено, что газоразрядный прибор обеспечивает существенное снижение амплитуды пускового напряжения по сравнению с прототипом. Уменьшение пускового напряжейия повышает эко .номичность прибора и позволяет получить существенные преимущества при использовании прибора. 8 частности, уменьшение пускового напряже. ния меньше 1000 вольт дает возможность применить в пусковых схемах полупроводниковые приборы, что приводит к уменьшению габаритов и стоЗо. имости указанных схем и увеличению их надежности. При этом увеличивается коэффициент усиления прибора . по напряжению.