УПРАВЛЯЕМЫЙ РАЗРЯДНИК (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК H01T2/02 

Изобретение относится к области импульсной техники и предназначено для формирования высоковольтных сильноточных наносекундных импульсов напряжения, используемых в основном для электропитания сильноточных импульсных электрофизических устройства, например ускорителей заряженных частиц.

Известен управляемый трехэлектродный газовый разрядник с кольцевыми электродами, включающий размещенные в диэлектрическом корпусе соосно друг другу первый и второй основные электроды и расположенный между основными электродами на одинаковом расстоянии от каждого основного электрода поджигающий (или управляющий) промежуточный кольцевой электрод в виде круглой плоской тонкой пластины с острыми кромками, закрепленной на металлической шпильке, размещенной по оси разрядника, изолированной от основных электродов коническими фторопластовыми втулками и являющейся выводом поджигающего электрода (M.B. Бабыкин и др., "Долговечные малоиндуктивные разрядники с непрерывным потоком газа", "Приборы и техника эксперимента", 1974, 2, стр. 105-107, рис.1).

Особенностью известного трехэлектродного разрядника является то, что используемый в качестве поджигающего электрода равноудаленный от основных электродов промежуточный электрод находится в зоне половинной разности потенциалов, действующей между основными электродами. Напряжение, формирующееся на промежуточном поджигающем электроде за счет действия межэлектродных емкостей, должно быть равно половине рабочего напряжения разрядника, чтобы предотвратить искажение поля и возможное срабатывание разрядника еще до подачи на этот электрод пускового сигнала. При неравенстве межэлектродных емкостей повышается напряженность в промежутке (зазоре) между поджигающим и одним из основных электродов, ухудшается электропрочность разрядника, в результате чего разрядник будет в большой степени подвержен самосрабатыванию, будет критичен к величине и форме пускового сигнала. То есть величины емкостей между промежуточным поджигающим электродом и каждым из основных электродов должны быть одинаковыми с определенной степенью точности. Это повышает требования к точности изготовления разрядника.

В случае поджига разрядного промежутка, как описано в указанной статье (рис. 1, б), путем закорачивания промежуточного поджигающего электрода с помощью второго разрядника, подключенного через кабель, недостатком является то, что за счет влияния емкости системы подключения второго разрядника происходит формирование на промежуточном электроде напряжения, не равного половине рабочего напряжения разрядника, соответствующее искажение поля в зоне этого электрода и внесение неопределенности в обеспечение требуемого момента срабатывания разрядника. Недостатком в данном случае является также потребность в использовании дополнительного разрядника с рабочим напряжением, равным половине рабочего напряжения основного разрядника.

Кроме того, при осуществлении поджига одного из разрядных промежутков между промежуточным и любым из основных электродов путем подачи на промежуточный электрод пускового импульса напряжения недостатком является потребность в повышенном напряжении поджига, соответствующем по величине половине рабочего напряжения между электродами разрядника. При этом усложняются требования к генератору запускающих импульсов, к конструкции и обеспечению электрической прочности системы подключения поджигающего электрода, находящейся под воздействием повышенного напряжения.

Недостатком рассматриваемого трехэлектродного разрядника является также то, что при использовании промежуточного электрода в качестве поджигающего для повышения стабильности управляемого запуска требуется наличие в форме этого электрода острых кромок (промежуточный электрод выполнен в виде тонкой плоской круглой пластины). Однако это увеличивает возможность самосрабатывания разрядника и повышает требования к точности изготовления разрядника, выдерживания значений межэлектродных емкостей.

Известны также управляемый трехэлектродный газовый разрядник с дисковыми электродами, включающий размещенные в металлическом корпусе соосно друг другу первый и второй основные дисковые электроды и встроенный в первый основной электрод поджигающий электрод, отделенный от основного электрода изоляционной втулкой, причем изоляционная втулка и дополнительный поджигающий электрод не выступают в пространство (разрядный промежуток) между основными дисковыми электродами (а.с. СССР 1294255, Н 01 Т 1/00, оп. 17.04.85 г. ) и аналогичный вышеуказанному вакуумный управляемый трехэлектродный разрядник с дисковыми электродами и диэлектрическим корпусом (а.с. СССР 468327, Н 01 Т 9/00, оп. 25.04.75 г.).

Недостатком обоих указанных разрядников является необходимость создания искры в разрядном промежутке между основными электродами, длина которого (задающая соответствующую длину искрового разряда) обусловлена необходимостью удерживания перед запуском полного рабочего напряжения разрядника. Это вызывает увеличение длительности фронта импульса разрядника. Кроме того, отсутствует многоканальность разряда, что также ведет к увеличению длительности фронта импульса.

Известен управляемый трехэлектродный газовый или жидкостный разрядник, содержащий размещенные в корпусе разрядника соосно друг другу первый и второй основные круглые электроды, расположенный в осевом отверстии первого основного электрода поджигающий электрод и расположенный частично в пространстве между основными электродами дополнительный пассивный элемент, выполненный в виде диэлектрической втулки, выступающей из осевого отверстия первого основного электрода (Г. С. Коршунов и др. "Управляемый искровой разрядник". "Приборы и техника эксперимента", 1974, 4, стр.92-93, рис.1).

В указанном разряднике эффект искажения электрического поля в разрядном промежутке между основными электродами с помощью выступающей в это пространство диэлектрической втулки обеспечивает некоторое уменьшение длины искрового разряда (искры) в основном разрядном промежутке и соответствующее уменьшение длительности фронта импульса разрядника. Однако в этом разряднике также не обеспечивается многоканальность пробоя основного разрядного промежутка, что, в свою очередь, обуславливает повышенную длительность фронта импульса. Для увеличения числа каналов пробоя основного разрядного промежутка в рассмотренной конструкции разрядника предлагается увеличение числа параллельно включенных поджигающих электродов с диэлектрическими втулками (А.С. Ельчанинов и др. "Многоискровая работа мегавольтного тригатрона", "Приборы и техника эксперимента", 1974, 2, стр. 103-105. рис.1), что ведет к усложнению конструкции разрядника.

Наиболее близким к предложенному техническому решению (прототипом) является управляемый многоэлектродный коаксиальный газовый разрядник, содержащий размещенные в двойном (полиэтиленовом и металлическом) цилиндрическом корпусе соосно друг другу первый и второй основные круглые электроды с кольцевыми рабочими поверхностями, расположенную между основными электродами соосно им систему (совокупность) шаровых электродов со сферическими рабочими поверхностями, расположенный также соосно основным электродам цилиндрический поджигающий (пусковой) электрод, размещенный между цилиндрическим корпусом разрядника и системой шаровых электродов, и расположенную между основными электродами разрядника соосно им диэлектрическую втулку, в которой размещена шпилька для скрепления частей разрядника (в том числе установленных на втулке основных электродов) между собой (А.Н. Бастриков и др. "Низкоиндуктивные многозазорные разрядники". Известия высших учебных заведений. Физика", 1997, 13, стр.5-16, рис.3). Первый основной электрод (высоковольтный электрод) и второй основной электрод (нагрузочный) закреплены в металлическом цилиндрическом корпусе разрядника с помощью полиэтиленового корпуса (диэлектрического изолятора), внутри которого расположен пусковой цилиндрический электрод и закреплены электроды-держатели шаровых электродов разрядника. Система шаровых электродов состоит из восьмидесяти электродов и образует в разряднике пять последовательных зазоров (разрядных промежутков) и двадцать параллельных каналов. При этом каждые двадцать шаровых электродов размещены на окружности, соосной основным электродам, и соединены между собой жгутом из полупроводящей резины, образуя тем самым один промежуточный электрод со сферическими рабочими поверхностями. Четыре таких промежуточных электрода размещены на одинаковых расстояниях друг от друга между основными электродами. Промежутки между основными и промежуточными электродами, а также между соседними промежуточными электродами являются разрядными промежутками. Кроме того, для обеспечения соответствующего распределения напряжения между указанными пятью разрядными промежутками разрядника основные и промежуточные электроды соединены друг с другом с помощью фибровых резисторов.

В прототипе обеспечена многоканальность разряда. Однако для обеспечения срабатывания разрядника путем подачи на поджигающий электрод пускового импульса напряжения требуется повышенное напряжение поджига, примерно равное напряжению между основными электродами (соответственно, 80 кВ и 75 кВ, А.Н. Бастриков и др., стр. 12-13), что является недостатком прототипа.

Кроме того, конструкция разрядника-прототипа сложна вследствие использования большого количества элементов (шаровые электроды, резиновые и фибровые резисторы, диэлектрическая изоляция между металлическим корпусом разрядника, цилиндрическим пусковым и промежуточными шаровыми электродами), а также обладает повышенными потерями энергии за счет протекания токов по вышеупомянутым резисторам. Все это ограничивает верхний предел частоты повторения импульсов и увеличивает нагрев разрядника.

Задачей изобретения является уменьшение величины напряжения поджига, уменьшение потерь энергии и упрощение конструкции разрядника.

Задача решена с использованием двух вариантов изобретения.

В первом варианте изобретения управляемый разрядник, содержащий размещенные в металлическом корпусе соосно друг другу первый и второй основные электроды с кольцевыми рабочими поверхностями, расположенный между основными электродами соосно им промежуточный электрод и расположенный также соосно основным электродам цилиндрический поджигающий электрод, отличается тем, что промежуточный электрод выполнен в виде сплошного металлического кольца, а в одном из основных электродов выполнено соосное этому электроду отверстие, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод.

Управляемый разрядник по первому варианту отличается также тем, что величина емкости между промежуточным электродом и основным электродом, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод, более чем в два раза превышает величину емкости между указанным промежуточным электродом и металлическим корпусом разрядника.

Кроме того, управляемый разрядник по первому варианту отличается тем, что соотношения величин диаметра Д_пром промежуточного электрода и диаметра Д_осн любого из основных электродов соответствуют условию Д_пром= (0,5÷1,5)Д_осн, а промежуточный электрод расположен на расстояниях относительно обоих основных электродов, удовлетворяющих условию A₁/A₂=1,1÷3, где A₁ - расстояние между первым основным и промежуточным электродами, А₂ - расстояние между вторым основным и промежуточным электродами.

Еще управляемый разрядник по первому варианту отличается тем, что в промежуточном электроде выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие, проходящее через противоположно друг другу расположенные рабочие поверхности промежуточного электрода.

Также управляемый разрядник по первому варианту отличается тем, что промежуточный электрод закреплен на диэлектрической втулке, в свою очередь закрепленной своими торцевыми частями в основных электродах, поджигающий электрод закреплен с помощью диэлектрического изолятора относительно того основного электрода, в котором он размещен.

Управляемый разрядник отличается и тем, что минимальное расстояние параллельно оси разрядника между обращенными друг к другу рабочими поверхностями промежуточного и любого из двух основных электродов меньше или равно сумме расстояния по перпендикуляру к оси разрядника от ближайшей к оси разрядника точки рабочей поверхности одного из указанных электродов до диэлектрической втулки и аналогичного расстояния для другого из указанных электродов.

Наконец, управляемый разрядник по первому варианту отличается тем, что по крайней мере один из основных электродов и каждый из промежуточных электродов закреплены с помощью диэлектрических изоляторов относительно корпуса разрядника, поджигающий электрод закреплен с помощью диэлектрического изолятора относительно того основного электрода, в котором он размещен.

Во втором варианте изобретения управляемый разрядник, содержащий размещенные в металлическом корпусе соосно друг другу первый и второй основные электроды с кольцевыми рабочими поверхностями, расположенный между основными электродами соосно им по крайней мере один промежуточный электрод и расположенный также соосно основным электродам цилиндрический поджигающий электрод, отличается тем, что каждый промежуточный электрод выполнен в виде сплошного металлического кольца, а в одном из основных электродов выполнено соосное этому электроду отверстие, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод.

Управляемый разрядник по второму варианту отличается также тем, что в каждом промежуточном электроде выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие, проходящее через противоположно друг другу расположенные рабочие поверхности промежуточного электрода.

Кроме того, управляемый разрядник по второму варианту отличается тем, что корпус управляемого разрядника выполнен металлическим, а величина емкости между основным электродом, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод, и ближайшим к этому основному электроду промежуточным электродом более чем в два раза превышает величину емкости между указанным промежуточным электродом и металлическим корпусом разрядника.

Еще управляемый разрядник по второму варианту отличается тем, что соотношения величин диаметра Д_пром любого промежуточного электрода и диаметра Д_осн любого из основных электродов соответствуют условию Д_пром= (0,5÷1,5)Д_осн, а промежуточный электрод, расположенный непосредственно возле основного электрода, содержащего поджигающий электрод, расположен относительно смежных с ним электродов на расстояниях, удовлетворяющих условию A₁/А₂= 1,1÷3, где A₁ - расстояние между указанным основным и указанным промежуточным электродами, А₂ - расстояние между указанным промежуточным электродом и другим смежным с ним электродом.

Также управляемый разрядник по второму варианту отличается тем, что каждый из промежуточных электродов закреплен на диэлектрической втулке, в свою очередь закрепленной своими торцевыми частями в основных электродах, поджигающий электрод закреплен с помощью диэлектрического изолятора относительно того основного электрода, в котором он размещен.

Управляемый разрядник по второму варианту отличается и тем, что минимальное расстояние параллельно оси разрядника между обращенными друг к другу рабочими поверхностями промежуточного и любого из двух основных электродов меньше или равно сумме расстояния по перпендикуляру к оси разрядника от ближайшей к оси разрядника точки рабочей поверхности одного из указанных электродов до диэлектрической втулки и аналогичного расстояния для другого из указанных электродов.

Наконец, управляемый разрядник по второму варианту отличается тем, что по крайней мере один из основных электродов и каждый из промежуточных электродов закреплены с помощью диэлектрических изоляторов относительно корпуса разрядника, поджигающий электрод закреплен с помощью диэлектрического изолятора относительно того основного электрода, в котором он размещен.

Выполнение в обоих вариантах изобретения каждого или единственного для этого варианта промежуточного электрода в виде сплошного металлического кольца, обладающего непрерывной рабочей поверхностью, и одновременное размещение цилиндрического поджигающего электрода в выполненном в одном из основных электродов отверстии в совокупности с ограничительными признаками соответствующего варианта обеспечивают уменьшение величины напряжения поджига, уменьшение потерь энергии и упрощение конструкции разрядника.

Выполнение разрядника таким образом, что величина емкости между тем из основных электродов, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод, и ближайшим к нему промежуточным электродом более чем в два раза превышает величину емкости между указанным промежуточным электродом и металлическим корпусом разрядника, повышает устойчивость возникновения разряда вначале в разрядном промежутке между указанным основным и промежуточным электродами и последующего возникновения многоканального разряда в разрядном промежутке между промежуточным и другим основным электродами, сокращает время развития разрядов. Это ведет к уменьшению длительности фронта импульса разрядника.

Обеспечение выполнения в конструкции разрядника соотношений Д_пром= (0,5÷1,5)Д_осн и А₁/А₂=1,1÷3 также позволяет получить уменьшение длительности фронта импульса разрядника при металлическом или диэлектрическом корпусе разрядника.

Выполнение в промежуточном электроде по крайней мере одного сквозного отверстия, проходящего через противоположно друг другу расположенные рабочие поверхности промежуточного электрода, создает условия для более эффективного, прямого воздействия через это отверстие ультрафиолетового излучения, возникающего при разряде в поджигающем разрядном промежутке, на возникновение многоканального разряда в следующем разрядном промежутке, что также уменьшает длительность фронта импульса разрядника.

Закрепление основных электродов и каждого из промежуточных электродов с помощью диэлектрических изоляторов на корпусе разрядника или на диэлектрической втулке отражает разные варианты конструктивного выполнения разрядника, из которых последний является более простым в исполнении.

Выполнение минимального расстояния параллельно оси разрядника между обращенными друг к другу рабочими поверхностями любых двух смежных электродов меньшим или равным сумме расстояния по перпендикуляру к оси разрядника от ближайшей к оси разрядника точки рабочей поверхности одного из указанных смежных электродов до диэлектрической втулки и аналогичного расстояния для другого из указанных смежных электродов исключает пробой между электродами по поверхности диэлектрической втулки и повышает электрическую прочность разрядника.

Единство изобретательского замысла обоих вариантов изобретения обусловлено тем, что указанные варианты относятся к объектам одного вида и одинакового назначения (управляемые разрядники) и обеспечивают получение одного и того же технического результата (уменьшение величины напряжения поджига, уменьшение потерь энергии и упрощение конструкции разрядника).

Изобретение поясняется чертежами:
фиг.1 - общий вид разрядника цилиндрической формы в разрезе,
фиг.2 - выполнение разрядника с двумя промежуточными электродами;
фиг.3 - вариант закрепления промежуточного электрода относительно корпуса разрядника.

Представленный на фиг.1 управляемый разрядник с кольцевыми электродами содержит металлический цилиндрический корпус 1 с осью 2 и расположенные соосно друг другу (в данной конструкции и концентрично с корпусом разрядника) первый основной электрод 3 и второй основной электрод 4. Первый основной электрод 3 состоит из двух частей - металлического держателя 5 и рабочей части 6, закрепленной на держателе 5 с помощью резьбового соединения 7 и обеспечивающей хороший электрический контакт металлической прокладки 8. Рабочая часть 6 первого основного электрода 3 имеет кольцевую рабочую поверхность, обращенную к промежуточному электроду 24. Держатель 5 закреплен с помощью диэлектрического изолятора 9 в круглом торцевом элементе (крышке) 10, соединенном с корпусом 1 болтами 11 с уплотнением 12. Первый основной электрод 3 имеет высоковольтный резьбовой вывод 13. Второй основной электрод 4 также имеет две части - металлический держатель 14 и рабочую часть 15, закрепленную на держателе 14 с помощью резьбового соединения 16 и металлической прокладки 17. Рабочая часть 15 второго основного электрода 4 имеет кольцевую рабочую поверхность, обращенную к промежуточному электроду 24. Держатель 14 непосредственно закреплен в круглом торцевом элементе (крышке) 18, соединенном с корпусом 1 болтами 19 с уплотнением 20. Второй основной электрод 4 имеет резьбовой вывод 21. Между основными электродами 3 и 4 закреплена диэлектрическая втулка 22, на кольцевом выступе 23 которой установлен промежуточный кольцевой электрод 24, расположенный концентрично корпусу 1. Промежуточный электрод 24 состоит из двух симметричных одинаковых половин (частей), соединенных друг с другом, например, с помощью заклепок (на чертеже не показаны). С каждой стороны кольцевого промежуточного электрода 24 имеется кольцевая непрерывная рабочая поверхность, обращенная к соответствующему из основных электродов 3, 4. Внутри держателя 5 первого основного электрода 3 (в отверстии 25) размещен цилиндрический поджигающий электрод 26, закрепленный относительно держателя 5 с помощью диэлектрического изолятора 27. Поджигающий электрод 26 имеет резьбовой вывод 28. Расстояние между рабочей поверхностью 29 поджигающего электрода 25 и рабочей поверхностью 30 первого основного электрода 3 выбрано из расчета обеспечения первоначального поджигающего разряда между указанными электродами 25 и 3.

При необходимости второй основной электрод 4 может быть изолирован от торцевого элемента 18 и корпуса 1 (на чертеже не показано). Рабочие поверхности электродов 3, 4 и 25 выполнены округлыми. Торцевой элемент 10 имеет кольцевой формы прилив 31 с отверстиями для соединения, например, с корпусом коаксиальной формирующей линии при использовании разрядника в качестве коммутатора соответствующего импульсного источника питания. При необходимости формы рабочих поверхностей электродов разрядника могут быть другими, например, рабочая часть промежуточного электрода 15 может иметь в поперечном сечении форму треугольника (на чертежах не показано). Корпус 1 разрядника может быть выполнен коническим, овальным или, например, шаровой формы, а также из диэлектрического материала.

Предложенный управляемый разрядник может содержать несколько кольцевых промежуточных электродов 32, 33 (фиг.2). В промежуточных электродах 32, 33 (фиг. 2), а также в электродах 24 и 37 (фиг.1, 3) могут быть выполнены отверстия 34, проходящие через противоположно друг другу расположенные рабочие поверхности 35, 36 промежуточного электрода и направленные преимущественно параллельно оси разрядника.

Любой из промежуточных электродов может быть закреплен с помощью диэлектрического изолятора относительно корпуса разрядника, как показано на фиг.3, где промежуточный электрод 37 закреплен на внутренней поверхности 38 корпуса 1 разрядника с помощью кольцевой диэлектрической пластины 39.

При необходимости основные электроды 3, 4, промежуточные электроды 24, 32, 33 и корпус 1 разрядника могут иметь в плоскости, перпендикулярной оси разрядника, овальную, а также отличную от округлой прямоугольную или иную форму.

Герметичное внутреннее пространство 40 управляемого разрядника может быть вакуумировано или заполнено соответствующей рабочей средой - газом или жидкостью.

Подбором расстояний между промежуточным электродом 24 и первым основным электродом 3, между промежуточным электродом 24 и корпусом 1, а также выбором размеров поверхностей указанных электродов при необходимости уменьшения длительности фронта импульса разрядника обеспечивается выполнение условия, чтобы величина емкости между промежуточным электродом 24 и первым основным электродом 4, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод 26, более чем в два раза превышала величину емкости между промежуточным электродом 24 и металлическим корпусом 1 разрядника.

При использовании предложенного управляемого разрядника в качестве коммутатора тока в источнике высоковольтных импульсов с коаксиальной формирующей линией, совмещенной с трансформатором Тесла (см., например, патент РФ 2111607, Н 03 К 3/53, оп. 20.05.1998 г., фиг.3), роль держателя 6 первого основного электрода 3 может выполнять внутренний проводник указанной линии (на чертежах не показано).

В одном из вариантов исполнения указанного разрядника на импульсное рабочее напряжение 300 кВ разрядник был заполнен газом, состоящим из 20 процентов элегаза и 80 процентов азота, под давлением 5 атм. Основные электроды 3, 4 имели максимальный диаметр (Д_осн), равный 70 мм, промежуточный электрод (Д_пром) - 60 мм. Расстояние (A₁) между первым основным электродом 3 и промежуточным электродом 24 составляло 12 мм, расстояние (А₂) между вторым основным электродом 4 и промежуточным электродом 24 было равно 10 мм. При этом Д_пром= 0,86Д_осн, A₁/А₂= 1,2. Диэлектрические изоляторы 9, 27, втулка 22, пластина 38 выполнены из фторопласта.

С использованием предложенного разрядника получены импульсы с длительностью фронта до 1 нс.

При сборке разрядника (фиг.1) на закрепленный (например, сваркой) в торцевом элементе 18 держатель 14 второго основного электрода 4 навинчивают его рабочую часть 15 и соединяют торцевой элемент 18 болтами 19 с корпусом 1 разрядника. Изготавливают заранее узел, включающий закрепленный в торцевом элементе 10 держатель 5 первого основного электрода 3 с установленным в нем промежуточным электродом 26. На держатель 5 первого основного электрода 3 навинчивают его рабочую часть 6. После этого один конец диэлектрической втулки 22 с закрепленным на втулке промежуточным электродом 24 вставляют в полость 41 поджигающего электрода 26 и вставляют весь собранный узел в полость 40 разрядника 1 так, что другой конец диэлектрической втулки 22 входит в полость 42 рабочей части 15 второго основного электрода 4. Соединяют торцевой элемент 10 болтами 11 с корпусом 1 разрядника. Заполнение внутреннего пространства 40 управляемого соответствующей рабочей средой проводится через специальные штуцерные отверстия (на чертежах не показаны). Разборка разрядника производится в обратном порядке.

Разрядник работает следующим образом. На выводах 13 и 21 первого и второго основных электродов 3, 4 действует рабочее напряжение. При подаче на вывод 28 поджигающего электрода 26 поджигающего напряжения соответствующей величины в любом месте разрядного промежутка между непрерывными кольцевыми рабочими поверхностями первого основного электрода 3 и промежуточного электрода 26 возникает искровой разряд, инициирующий возникновение искрового разряда в промежутке между первым основным электродом 3 и промежуточным электродом 24 (или 32, или 37). После этого в разрядном промежутке между промежуточным электродом (24, 37) и вторым основным электродом 4 (фиг.1, 3) или электродом 32 и электродом 33 (фиг.2) происходит многоканальный разряд. При наличии в промежуточном электроде 24, 32 (33, 37) отверстий 34 через них происходит воздействие светового излучения разряда между первым основным электродом 3 и промежуточным электродом 24 (32) на следующий разрядный промежуток: между электродами 24 и 4 (фиг.1), между электродами 32 и 33, 33 и 4 (фиг.2) и между электродами 37 и 4 (фиг.3), что ускоряет возникновение разряда в этом разрядном промежутке.

Изобретения группы относятся к области импульсной техники и предназначены для формирования высоковольтных сильноточных наносекундных импульсов напряжения, используемых в основном для электропитания сильноточных импульсных электрофизических устройств, например ускорителей заряженных частиц. В первом варианте изобретения управляемый разрядник содержит размещенные в металлическом корпусе соосно друг другу первый и второй основные электроды с кольцевыми рабочими поверхностями, расположенный между основными электродами соосно им один промежуточный электрод в виде сплошного металлического кольца, причем в одном из основных электродов выполнено соосное этому электроду отверстие, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод. Во втором варианте изобретения каждый промежуточный электрод выполнен в виде сплошного металлического кольца, а в одном из основных электродов (3) выполнено соосное этому электроду отверстие, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод. Технический результат - уменьшение потерь энергии и упрощение конструкции. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Управляемый разрядник, содержащий размещенные в металлическом корпусе соосно друг другу первый и второй основные электроды с кольцевыми рабочими поверхностями, расположенный между основными электродами соосно им промежуточный электрод и расположенный также соосно основным электродам цилиндрический поджигающий электрод, отличающийся тем, что промежуточный электрод выполнен в виде сплошного металлического кольца, а в одном из основных электродов выполнено соосное этому электроду отверстие, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод. 2. Управляемый разрядник по п. 1, отличающийся тем, что величина емкости между промежуточным электродом и основным электродом, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод, более чем в два раза превышает величину емкости между указанным промежуточным электродом и металлическим корпусом разрядника. 3. Управляемый разрядник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что соотношения величин диаметра Д_пром промежуточного электрода и диаметра Д_осн любого из основных электродов соответствуют условию Д_пром= (0,5÷1,5)Д_осн, а промежуточный электрод расположен на расстояниях относительно обоих основных электродов, удовлетворяющих условию A₁/А₂= 1,1÷3, где A₁ - расстояние между первым основным и промежуточным электродами, А₂ - расстояние между вторым основным и промежуточным электродами. 4. Управляемый разрядник по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что в промежуточном электроде выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие, проходящее через противоположно друг другу расположенные рабочие поверхности промежуточного электрода. 5. Управляемый разрядник по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что промежуточный электрод закреплен на диэлектрической втулке, в свою очередь закрепленной своими торцевыми частями в основных электродах, поджигающий электрод закреплен с помощью диэлектрического изолятора относительно того основного электрода, в котором он размещен. 6. Управляемый разрядник по п. 5, отличающийся тем, что минимальное расстояние параллельно оси разрядника между обращенными друг к другу рабочими поверхностями промежуточного и любого из двух основных электродов меньше или равно сумме расстояния по перпендикуляру к оси разрядника от ближайшей к оси разрядника точки рабочей поверхности одного из указанных электродов до диэлектрической втулки и аналогичного расстояния для другого из указанных электродов. 7. Управляемый разрядник по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что по крайней мере один из основных электродов и каждый из промежуточных электродов закреплены с помощью диэлектрических изоляторов относительно корпуса разрядника, поджигающий электрод закреплен с помощью диэлектрического изолятора относительно того основного электрода, в котором он размещен. 8. Управляемый разрядник, содержащий размещенные в корпусе соосно друг другу первый и второй основные электроды с кольцевыми рабочими поверхностями, расположенный между основными электродами соосно им по крайней мере один промежуточный электрод и расположенный также соосно основным электродам цилиндрический поджигающий электрод, отличающийся тем, что каждый промежуточный электрод выполнен в виде сплошного металлического кольца, а в одном из основных электродов выполнено соосное этому электроду отверстие, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод. 9. Управляемый разрядник по п. 8, отличающийся тем, что в каждом промежуточном электроде выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие, проходящее через противоположно друг другу расположенные рабочие поверхности промежуточного электрода. 10. Управляемый разрядник по п. 8 или 9, отличающийся тем, что корпус управляемого разрядника выполнен металлическим, а величина емкости между основным электродом, в котором размещен цилиндрический поджигающий электрод, и ближайшим к этому основному электроду промежуточным электродом более чем в два раза превышает величину емкости между указанным промежуточным электродом и металлическим корпусом разрядника. 11. Управляемый разрядник по п. 8, отличающийся тем, что соотношения величин диаметра Д_пром любого промежуточного электрода и диаметра Д_осн любого из основных электродов соответствуют условию Д_пром=(0,5÷l, 5)Д_осн, а промежуточный электрод, расположенный непосредственно возле основного электрода, содержащего поджигающий электрод, расположен относительно смежных с ним электродов на расстояниях, удовлетворяющих условию A₁/A₂= 1,1÷3, где A₁ - расстояние между указанным основным и указанным промежуточным электродами, А₂ - расстояние между указанным промежуточным электродом и другим смежным с ним электродом. 12. Управляемый разрядник по п. 8, или 9, или 10, или 11, отличающийся тем, что каждый из промежуточных электродов закреплен на диэлектрической втулке, в свою очередь закрепленной своими торцевыми частями в основных электродах, поджигающий электрод закреплен с помощью диэлектрического изолятора относительно того основного электрода, в котором он размещен. 13. Управляемый разрядник по п. 12, отличающийся тем, что минимальное расстояние параллельно оси разрядника между обращенными друг к другу рабочими поверхностями промежуточного и любого из двух основных электродов меньше или равно сумме расстояния по перпендикуляру к оси разрядника от ближайшей к оси разрядника точки рабочей поверхности одного из указанных электродов до диэлектрической втулки и аналогичного расстояния для другого из указанных электродов. 14. Управляемый разрядник по п. 8, или 9, или 10, или 11, отличающийся тем, что по крайней мере один из основных электродов и каждый из промежуточных электродов закреплены с помощью диэлектрических изоляторов относительно корпуса разрядника, поджигающий электрод закреплен с помощью диэлектрического изолятора относительно того основного электрода, в котором он размещен.