Газоразрядный прибор Советский патент 1984 года по МПК H01J17/44 

Изобретение относится к газоразрядной технике, в частности, к газоразрядным приборам низкого давления со скрещенными электрическим и магнитным полями. . Известен газоразрядный прибор ни кого давления со скрещенными электрическим и магнитным полями, содер жащий корпус, два коаксиально распо ложенных цилиндрических электрода, магнитную систему в виде соленоида, охватывающего электроды Г13. Однако известный прибор характеризуется недостаточной электрическо прочностью и HitpKHM значением преры ваемого тока. Наиболее близким к предлагаемому является газоразрядный прибор низко го давления со скрещенными электрическим и магнитным полями, содержащий корпус, внутренний цилиндрический анод, цилиндрический катод, уст новленный коаксиально друг к другу, а также управляющий электрод и магнитную систему в виде соленоида, охватывакндего электроды С2П. В известном устройстве катод выполнен в виде перфорированного цилиндра, а управляющий электрод охватывает катод снаружи. Использование трехэлектродной конструкции позволяет осуществить зажигание прибора электрическим поле Зажигание происходит в две стадии. Сначала возникает разряд между управ ляющим электродом и катодом, затем плазма проникает через отверстия в катоде в основной межэлектродный разрядный промежуток, к которому пре варительно приложено напряжение. Так как управляющий сигнал может быть меньше рабочего напряжения прибора, зажигание происходит при пониженном значении магнитного поля по сравнению с двухэлектродной конструкцией. Однако выполнение катода в виде пер рированного цилиндра значительно сокр щает рабочую поверхность катода. Поскольку в приборах такого типа вел чина прерываемого тока определяется размерами рабочей поверхности катода то это и приводит к снижению максимальной величины прерываемого тока. Большая ,проницаемость катодного электрода приводит также к проникновению плазмы из основного разрядного промежутка во вспомогательный между катодом и внешним управляющим электродом, что затрудняет деионизацию в основном разрядном промежутке и приводит к значительному снижению электрической прочности прибора. Использование цилиндрического управляющего электрода делает большими габариты прибора и усложняет его конструкций. Кроме того, для зажигания разряда требуется достаточно высокая мощность управления. Цель изобретения - повышение электрической прочности и величины прерываемого тока, уменьшение мощности управления и габаритов, упрощение конструкции. Указанная цель достигается тем, что в газоразрядном приборе низкого давления со скрещенными электрическим и магнитным полями, содержащем корпус, коаксиальные цилиндрический анод и цилиндрический катод, а также управляющий электрод и магнитную систему в виде соленоида, охватывающего электроды, цилиндрический катод выполнен с одной по образующей, управляющий электрод выполнен в виде стержня, расположенного напротив щели -в цилиндрическом катоде, причем ширина щели сГ выбрана из соотношения 0,OOU -у Ol, где Е - длина окружности катода. Такая конструкция катода фактически не приводит к ограничению его рабочей поверхности, а следовательно, величины прерываемого тока, не затрудняет деионизацию основного разрядного промежутка, что положительно сказывается на электрической прочности,. В основном все это объясняется малой шириной щели в цилиндрическом катоде. Выполнение управляющего электрода в форме стержня, расположенного напротив щели в цилиндрическом катоде, снижает величину мощности управления вследствие создания сильно неоднородного электрического поля, а также снижает габариты прибора и упрощает его конструкцию. Соотношение ширины щели в катоде к длине его окружности определено экспериментально. При отношении ширины щели к длине окружности катода более 0,01, вследствие высокой проницаемости, плазма проникает из рабочей области в область управляющий электрод - катод, что сильно затрудняет деионизацию в основном разрядном промежутке и резко снижает рабочее напряжение. При отношении ширины щели к длине окружности катода менее 0,001 сильно затрудняется диффузия плазмы из области управляющий электрод - катод в рабочую область, что приводит к неустойчивому зажиганию под действием напряжения между управляющим электродом и катодом.

На чертеже показан газоразрядный прибор.

Газоразрядный прибор низкого давления со скрещенными электрическим и магнитным полями содержит корпус 1 из стекла, цилиндрический анод 2 из нержавеющей стали, являющийся внутренним, цилиндрический . катод 3 из нержавеющей стали с одной щелью по образующей, управляющий электрод 4, выполненный в виде стержня, расположенного между корпусом 1 и катодом 3, напротив щели в катоде 3. Электрод 4 имеет вывод 5 для подачи электрического питания, имеется также генератор водорода 6, обеспчивающий давление водорода в приборе 0,02-0,05 мм рт.ст..штенгель

7, через который производится предварительная откачка прибора, импульсно магнитное поле формируется соленоидом 8, охватывающим электроды 2-4 и расположенным, в частности, снаруж корпуса 1. Соленоид 8 имеет 30 витков, высоту 250 мм, диаметр 200 мм. Ширина щели катода 31 :IM, длина окружности катода 3 370 мм. Напряженность магнитного поля 100 Э, диаметр анода 2 100 мм, высота 200 мм, диаметр катода 3-120 мм, высдта 220 мм, диаметр электрода 4-3 мм, высота 100 мм, напряжение на аноде 220 кВ. Преимущества предлагаемого изобретения заключаются в повьшении электропрочности (так в данном приборе электропрочность .составляет 20 кВ, а в приборе, взятом за прототип 10 кВ), уменьшении испульсной мощности цепи управления (в данном приборе эта величина составляет 15 кВт, в приборе, взятом за прототип 200 кВт). Кроме того, повышается величина прерываемого тока, которая составляет 1000 А., а в прототипе 6700 А, уменьшаются габариты, в предлагаемом приборе внешний диаметр корпуса составляет 250 мм, а в приборе, взятом за прототип 300 мм.

ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ПРИБОР низк давления со скрещенныйи электричес ким и магнитным полями, содержащий корпус, коаксиальные цилиндрические анод и катод, а также управляюпщй электрод и магнитную систему в виде соленоида, охватывающего электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности и величины прерываемого тока, уменьшения мощности управления и габаритов, упрощения конструкции, . цилиндрический катод выполнен с одной щелью по образующей, управляющий электрод выполнен в виде стержня, расположенного напротив щели в цилиндрическом катоде, причем ширина щели c выбрана из соотношения 0,001 i ,01, ширина окружности катода.