РАЗРЯДНИК, ИМЕЮЩИЙ ОБЪЕМНЫЙ РАЗРЯД Российский патент 2011 года по МПК H01T14/00 H01J17/00 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технике газоразрядных и вакуумных приборов. Изобретение может быть использовано в устройствах электронной техники.

Известен разрядник, состоящий из двух металлических электродов с соосными отверстиями в них, разделенных воздушным промежутком, через которые пропускают поток воздуха, и двух металлических колец, имеющих малую работу выхода электронов, вставленных в электроды (Ф.Фрюнгель. Импульсная техника. М.-Л.: Энергия, 1965, с.63-с.65). Недостатком таких устройств является искровая форма разряда между электродами, приводящая к их быстрому обгоранию, необходимость пропускания потока воздуха между электродами, сложный профиль и конструкция электродов.

Наиболее близким к заявленному устройству по технической сущности и достигаемому результату является разрядный источник света (Физика быстропротекающих процессов. Перевод под ред. Н.А.Златина. М.: Мир, 1971, т.1, с.145, с.152), состоящий из двух металлических электродов, один из которых имеет отверстие; пластины из диэлектрического материала с соосным отверстием в ней, находящейся между электродами, и запускающего устройства. Этот источник служит для получения импульсов излучения плазмы искрового разряда со временем достижения половины максимальной яркости ~100 нс. В таком устройстве невозможно получить объемный разряд в диэлектрическом канале. Для получения искрового разряда используется внешнее поджигающее устройство большой мощности и габаритов. После нескольких импульсов происходит разрушение стенки канала и электродов искрой разряда. Даже при внешнем поджиге искровой разряд неустойчив и отклоняется к стенке диэлектрического канала. Дальнейшее сокращение длительности импульса тока через это устройство невозможно, вследствие повышенной индуктивности и сопротивления искровой формы разряда, по сравнению с объемной.

Изобретение решает следующие задачи: получение импульсного объемного разряда в разряднике и уменьшение скорости разрушения стенок диэлектрического канала и поверхности электродов плазмой разряда.

Для решения поставленных задач предложен разрядник, содержащий два соосных отверстия, твердый непроводящий электрический ток материал, расположенный между этими электродами, в котором имеется отверстие (канал), соосное с отверстиями в электродах, и углубление на внутренней стенке этого отверстия.

Поставленные задачи решаются путем увеличения напряженности электрического поля электродов вблизи оси диэлектрического канала, уменьшения ее около диэлектрической стенки канала и создания на стенке поляризационных электрических зарядов, отклоняющих от нее электрический ток. Это решение исполнено посредством изготовления канала в диэлектрике с углублением, находящемся на боковой стенке. Это возможно, потому что напряженность электрического поля в узкой и длинной щели, расположенной внутри диэлектрика вдоль силовых линий поля, в ε раз (где ε - относительная диэлектрическая проницаемость) меньше напряженности поля поверхностных зарядов на электродах, края отверстий которых создают поле повышенной напряженности вблизи оси канала. Стенки углубления приобретают поляризационные заряды одноименного знака с ближайшим электродом, поэтому они отталкивают заряды, движущиеся от этого электрода. Форма электродов обеспечивает однородное распределение разряда по их краям. Так как разряд происходит вдоль оси канала, то температура около стенки канала низкая. Плазма на оси канала и около электродов уходит из канала разряда в обе стороны под действием силы ее внутреннего теплового давления. Эти факторы защищают канал в диэлектрике и электроды от разрушения.

Предложенный разрядник показан следующим примером. На фиг.1 изображен газонаполненный открытый воздушный разрядник. Разрядник содержит: металлические электроды - 1, которые имеют соосные отверстия - 2; пластину из диэлектрика - 3, в которой есть отверстие (канал) - 4 и углубление на внутренней стенке этого отверстия - 5.

Металлические электроды разрядника имеют соосные отверстия диаметром D=1 мм и радиус внешнего края отверстия R=0,2 мм. Электроды являются медной фольгой толщиной 0,05 мм на пластине двустороннего фольгированного стеклотекстолита, на которую нанесено два слоя олова толщиной 0,15 мм или наложены медные или стальные пластины такой же толщины. Пластина фольгированного стеклотекстолита имеет толщину диэлектрического слоя Н=2,2 мм. На внутренней поверхности стенки отверстия сделано углубление шириной L=1,5 мм и глубиной Р=0,5 мм.

Порог статического электрического пробоя разрядника равен u=6,3 кВ. В разряднике происходит объемный разряд. После 5·10³ разрядов с энергией 0,5 Дж каждый электроды и стенки канала разрядника не разрушились. При подаче на аналогичный разрядник импульса потенциала, равного 7 кВ, произошел пробой через время задержки, равное 150 нс, за время переключения, равное меньше 5 нс. Сопротивление плазмы разрядника равно 0,07 Ом. После пробоя происходит уход плазмы из канала за пределы разрядника.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технике газоразрядных и вакуумных приборов. Разрядник включает два металлических электрода с соосными отверстиями и расположенную между ними пластину из твердого диэлектрика, имеющую отверстие (канал), соосное с отверстиями в электродах, на внутренней стенке которого выполнено углубление. Размещение твердого диэлектрического материала между электродами и выбор геометрической формы электродов и диэлектрика обеспечивают понижение напряженности электрического поля около диэлектрических стенок канала разрядника, увеличение ее в центре канала, отклонение электрических зарядов от стенок канала разрядника и распределение разряда по краю отверстий в катоде и аноде. Технический результат - получение в разряднике объемного разряда, обеспечивающего время переключения 5 нс, уменьшение индуктивности и сопротивления разряда, снижение теплового и химического воздействия плазмы разряда на детали конструкции, самопроизводящееся удаление ионизированного газа из междуэлектродного промежутка и уменьшение размеров разрядника. 1 ил.

Разрядник, включающий два электропроводящих электрода с двумя соосными отверстиями, твердый непроводящий электрический ток материал, расположенный между этими электродами, имеющий отверстие (канал), соосное с отверстиями в электродах, отличающийся тем, что на внутренней стенке отверстия в непроводящем электрический ток материале сделано углубление.