Способ измерения парциального давления фреона в газоразрядных стабилитронах Советский патент 1983 года по МПК H01J9/42 

фиг Изобретение относится к неразрушающему контролю качества готовых газоразрядных.приборов (ГРП), в частности может быть использовано для измерения парциального давления фреона в газоразрядных стабилитронах. . . . .Известен способ обнаружения примеси фреона в газе, заключающийся в том, что.к электродам разрядной трубки подключают генератор высокочастотного напряжения и о количестве примеси фреона судят по частоте импульсов прерывистой генерации Cl3 Срыв.генерации обуславливается -шунтированием контура генератора проводимостью Плазмы газового .разряда, возбуждаемого генератором в трубке. Возобновление генерации про исходит после дионизации плазмы и восстановлении первоначальной низкой -проводимости межэлектродного промежутка. Процесс повторяется периодически. При наличии примеси фреона в разрядной трубке уменьшается время деионизаций плазмы и, соответственно, увеличива1ется 4acTo та импульсов прерывистой генераций В применении к отпаянным ГРП с малым внутренним объемом (около 1 см ), например газоразрядным ста билитронам, способ о 5еспечивает низ кую повторяемость результатов, так как прерывистый режим работы высоко частотного генератора требует тщательной настройки и критичен к из- менениям питающего напряжения, емко сти нагрузки и подводящих напряжение проводов, флуктуациям температу ры. Кроме того, для срыва генерации необходимо возбуждать & при;боре раз ряд с высокой, концентрацией частиц плазмы, разряд значительной мощно-, сти. Это приводит к необратимому . поглощению (жестчению) примеси в объеме пр1Ибора за время измерения Указанные недостатки способа снижайт точность измерения парциального давления фреона в газоразрядных стабилитронах. Наиболее близким техническим решением является способ измерения парциального давления фреона в газоразрядных стабилитронах путем подачи на электроды стабилитрона модулированного по амплитуде прямбу,гольными импульсами высокочастотного напряжения с амплитудой, выше напряжения зажигания разряда умень шения а м1шитуды высокочастотного напряжения до величины, превышающей напряжение погасания разряда и определения давления фреона по одному из параметров разряда С23. Применение в качестве контролируемого параметра напряжения погасания разряда позволяет регистрировать минимальные количества примеси порядка О,1-1 %. Однако в некоторых случаях, например при контроле герметичности готовых ГРП, требуется более высокая точность измерения парциального давления примеси. Цель изобретения - повышение точности измерения парциального давления фреона в газоразрядных стабилитронах. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения парциального давления фреона в газоразрядных стабилитронах путем подачи на электроды стабилитрона модулированного по амплитуде прямоугольными импульсами высокочастотного 1апряжения с амплитудой, вшие. нап ряжения зажигания разряда, уменьшения амплитуды высокочастотного напряжения до величины, превышающей напряжение погасания разряда, и определения давления, фреона по одному из параметров разрвда на электрод: стабилитрона подают импульсы однополярнрго напряжения, часто та следования д.питеЛьность и фаза которых совпадают с аналогичньши характеристиками импульсов, модулирующих высркОчастотное напряжениег причем амплитуду импульсов однополярного напряжения устанавливают в диапазоне от 4 В до напряжения зажигания разряда импульсами однополярного напряжения, умёйьшают частоту модулирующих импульсов, а в качестве определяющего параметра фиксируют частоту следования модулирующих импульсов в гломент исчезновения постоянной .составляющей тока между электродами,;/,. . ; . ;. -. На фиг, 1. приведены временные диаграм вд импульсов высокочастотного . и однополярного напряжений; на фиг, 2 -г зависимость давления фреона от частоты импульсов напряжения при.погасании разряда. На.электроды стабилитрона подают ,высокочастотное напряжение, н апример.частотой.25 МГц, модулированное по амггпитуде прямоугольными импульсами {фиг. I, эпюра 1).Амплитуду вдсокочастотного Напряжения увеличивают до зажигания разряда в межэлектродном промежутке стабилитрона. После зажигания разряда амплитуду I высокочастотного напряжения умень{шают до.величины,.заключенной в пре делах от напряжения.погасания (около 30 В) до напряжения зажигания разряда (около 90,В)например до.50 EI. при. этом разряд продолжает существовать, если за время Т паузы между импульсами (фиг, 1) концентрация Частиц плазмы разряда не успевает снизиться до уровня, при котором для возобновления разряда с приходом Каждого следующего импульса требуется приложение напряжения

зажигания. Для выполнения этого условия частоту следования модулирующих импульсов F первоначально устанавливают достаточно высокой, например 10 кГц, Частота, следования модулирующих импульсов определяется соотнесением Fsf/T-i-К где t - длительность импульса (фиг. 1).

Одновременно с импульсами высокочастотного напряжения на электроды стабилитрона подают импульсы однополярного напряжения амплитудой не менее 4 В, но не прев1лх1аю1аей напряжения зажигания разряда (фиг. 1 эпюра 2).. Импульсь постоянного напряжения обеспечивают протекание тока одного.направления в цепи стабилитрона .если в межэлектродном промежутке .возбужден высокочастотный, разряд. 7аким образом, по наличию постоянной составлякяцей тока в цепи стабилитрона.можно судить о существовании разряда в промежутке.

. Далее плавно уменьшают частоту .модулирующих импульсов. Когда длительность паузы между импульсами Т достигает определенного значения, разряд:гаснет, и постоянная составлякйцая тока в цепи стабилитрона исчезает, Длительность паузы, при ко- торой происходит.гашение разряда ( Tf.,u,), характеризует скорость деионизации плазмы, формируемой 3ai вре,мя импульса, В обедем случае скорост деионизации зависит от начальной концентрации частиц плазмы, роД1а и i давления рабочего газа, геометрии :прибора и других факторов. При про.чих равных усцовиях Наличие примеси фреона в рабочем газе приводит к увеличению скорости деионизации. Обуславливаемому процессами захвата электронов молекулами фреона и рекомбинаций образовавшихся отрицательных ионов с положительными иойамИ плазма. Таким образом, количество фреона в приборе определяет значение длительности паузы, Трд. Частота модулирующих импульсов в момент гашения разряда связана с величиной Трстш соотношением РГСИШ /(Voitu ) f где т -длительность .импульса ( величина постоянная) , . о

В мсялент исчезновения постоянной составляющей тока в цепи стабилитрона регистрируют частоту следования модулирующих импульсов (РГ-ДЩ) , по величине которой судят о парциаль,ном давлении фреона в приборе, Эф.фект позволяет регистрировать парциальное давление фреона менее 1 Ю- ца на фоне общего давления рабочего газа порядка 5000 Па, Иплюстрируки я способ экспериментальная зависимость паргииетра Р,.ди, от парциального давления фреона приведена на фиг, 2, Зависимость получена для серийного стабилитрона, объем которого был соединен с откачной системой, снабженной устройствами напуска газа. Для всех точек кривой .давление рабочей смеси неона с 1 % аргона составляло величину 5300 Па,

Для измерения параметра F необходимо фиксировать момент гашения разряда в приборе. Непрозрачная меO таллокерамическая оболочка стабилитронов исключает возможность визугшьт ной регистрации излучения разряда, КОНТРОЛЬ за величинами высокочастотного напряжения или переменного тока

5 в мсмент гашения не обеспечивает необходимой точности. Это обусловлено тем, что в измерительном режиме (напряжение высокой частоты в диапазоне 30-90 в) ток сметцения через

межэлектродную, емкость прибора более чем на порядок превышает ток . проводимости разряда. Вызываемые гашением разряда изменения амплитуды высокочастотного напряжения и силы переменного тока не превышают 1 % 11 трудно регистрируемы,.

Измерение постоянной составляющей тока в цепи стабилитрона позволяет повысить точность фиксации момента гашения разряда и, следовательно, точность измерения параметра ,. Однако значение постоянной составляющей тока стабилитрона при приложении только высокочастотного напряжения сильно меняется от образца к образцу по величине и непостоянно по знаку, В частности, ток может .быть равен нулю. Небольшое (35 В) . постоянное напряжение, поданное на .электрод : прибора, позволяет уменьшить разброс значений тока 1Ю величине и исключить знакопеременность. В то ж:е время наличие разности потенциалов на электродах в паузе между высокочастотными импульсами значительно ускоряет процесс деионизацик плазмы за счет вытягивания частиц из промежутка силами электрического поля. Тем самым уменьшается степень влияния примеси

фреоиа на значение параметра Поэтомуj с целью повышения точности измерения парциального давления еона, применено импульсное постоянное .смещение, . .

..Данный диапазон амплитуд импульсов постоянного напряжения обусловлен следу1ощим. При амплитудах импульсов более 4.В практически 100 % .стабилитронов имеют постоянный ток одного направления. Так, в партии

приборов.количеством около 1000 шт, все.стабилитроны имеют одно направление тока при . а1 4плитудах. импульсов однополярного напряжения выше 4 в.

. .уменьшение амплитуды импульсов

:однополярного напряжения приводит

К уменьшению процента стабилитронов, имеющих постоянный токf так при амплитудах импульсов 3 В около 20 % приборов .имеют противоположное направление тока, или ток р-авш нулю.

Таким обраэом применение амплитуды импульсов.менее 4 в не позволяет осуществлять 100 %-нЫй контроль стабилитронов. Верхний предел амплитуд равен напряжения).зажигания разряда на постоянном.токе..При больших плитудах разряд зажигается с каЖ дам импульсом вне зависимости от длительности паузы между импульсами и скорости деионизации плазмы, т.е«

способ реализован быть не может. jf:. .Основное назначение способа - неразрушаюций контроль герметичности готовых стабилитронов. Контроль осуществляется .путем опрессовки издеЛИЙ в атмьсфере фреона и регистрации изменений параметра ванных проникновением фреона внутрь .приборов через.микродефекты оболочек. .Для .стабилитронов типа СГ203К

И СГ204К (внутренний объем приборов - 1 (зл). при суточной выдержке во фреоне 12 чувствительность течеиокания .составляет величину порядка 1л10-2 .

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЦИАЛЬ- . НОГО ДАВЛЕНИЯ ФРЕОНА В ГАЗОРАЗРЯД1ИХ СТАБИЛИТРОНАХ путем подачи на электроды стабилитрона модулированного по амплитуде прямоугольными ийпульсамн высокочастотного нап эяжения с амплитудой, выше напряжения зажигания разряда, уменьшения амплитуды высокочастотного напряжения до величины, превышающей напряжение погасания разряда, и определения давления фреона по одному из параметров разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, на злектроды стабилитрона подают импульсы однополярного напряжения, частота следования, длительность и фаза которых совпадают с аналогичными характеристиками импульсов, модулирукнцих высокочастотное напряжение, причем амплитуду импульсов однополярного напряжения устанавливают в диапазоне от 4 В до напряжения зажигания разряда импульсами однополярного напряжения, уменьшают частоту модулируннцих импульсов, а в качестве определяющего (Л параметра фиксируют частоту следования . модулирующих импульсов в момент исчезновения постоянной состарляюцей тока между электродами СП сх

nut(ftt)

ffOOO

o.i

(pufZ

Jo )