Разрядник с лазерным поджигом Советский патент 1985 года по МПК H01T14/00 

1 Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано для упра ления моментом срабатывания искровых разрядников с ла,зерным поджиго при любой полярности коммутируемого напряжения без изменения временны характеристик срабатывания ра.зряд- ника, Известны разрядники с лазерным поджигом, содержащие два основных электрода, один из которых является мишенью для луча поджигающего лазера, а другой выполнен со сквозным отверстием для прохождения луча поджигающего лазера. При исследовании.этих разрядников установлено, что при положитель ной полярности электрода-мишени вре запаздывания срабатывания и его раз брос значительно меньше, чем при отрицательной полярности основного электрода-мишени. Отсюда следует, что при коммутировании напряжения положительной полярности луч лазе- ра должен проходить через заземленный основной электрод. Это довольно легко выполнить конструктивно. Одна ко при коммутировании напряжения отрицательной полярности входное окно лазерного луча должно располагаться со стороны высоковольтного основного электрода, что требует усложнения конструкции. Кроме того при работе с одним и тем же разрядНИКОМ на напряжениях с разной поляр ностью необходимо менять положение входного окна для ввода лазерного излучения (а значит и положение лазера JTO со стороны заземленного основного электрода, то со стороны высоковольтного основного электрода, что вызывает значительные трудности. Известен разрядник с лазерным поджигом, в котором для улучшения временных характеристик разрядника луч лазера фокусируется в углубление на одном из электродов, чтобы увеличить скорость распространения факельной струи и увеличить величину ее выброса в промежуток между электродами разрядника. Но и в этом случае временные характеристики срабатьюания разрядника различны при разных полярностях коммутируемрго напряжения. 32 Наиболее близким из известных технических решений к изобретению является разрядник с лазерным поджигом, содержащий установленные в корпусе с окном для ввода луча поджигающего лазера два противостоящих основных электрода, один из которых вьтолнен со сквозным отверс тием, расположенным напротив указан- ного окна в корпусе, и собирающую линзу, установленную между поджигающим лазером и указанным основным электродом с отверстием, фокус которой расположен в промежутке между основными электродами. Этот разрядник имеет лучшие временные характеристики срабатывания. Однако и в этом разряднике временные характеристики срабатывания также зависят от полярности коммутируемого напряжения , Так, например, если электрод-мишень имеет положительную полярность, то время запаз- давания и его разброс срабатывания разрядника значительно меньше, чем при отрицательной полярности указанного электрода. Цель изобретения - повышение стабильности временных характеристик срабатывания при различных полярностях коммутируемого напряжения. Это достигается тем, что в известном разряднике с лазерным поджигом, содержащем установленные в корпусе с окном для ввода луча поджигающего лазера два противостоящих основных электрода, один из которых . выполнен со сквозным отверстием, расположенным напротив окна в корпусе, и собирающую линзу, установленную между поджигающим лазером и указанным основным электродом с отверстием, фокус которой расположен в промежутке между основными электродами, между основными электродами установлен дополнительно введенный электрод-мишень со сквозным отверстием, расположенным соосно со сквозным отверстием основного электрода, причем средняя точка на оси отверстия электрода-мишени расположена в фокусе указанной линэ(ы. На чертеже представленапринципиальная конструктивная схема разрядника.

311

Разрядник состоит из корпуса 1 и основных электродов 2 и 3 и расположенного между ними электродамишени 4. В корпусе имеется окно 5 для ввода луча лазера 6, в котором установлена собиракщая линза 7. Основной электрод 3, расположенный напротив окна 5 с линзой 7 выполнен со сквозным отверстием 8. В электроде-мишени 4 также имеется сквозное отверстие, соосное-с отверстием 8 в основном электроде 3, при этом для достижения эффекта струйного истечения плазмы лазерного факела диаметр отверстия в электроде-мишени выбран таким, чтобы не было поглощения энер гии лазерного луча на краю отверстия (в обычных конструкхщях указанный диаметр составляет 1-1,5 мм).

Разрядник работает следующим образом.

При срабатывании лазера 6 его луч фиксируется линзой 5 с фокусным расстоянием F в средней части отверстия в электроде-мишени 4, при этом газовая плазма 9 с парами электродамишени начинает истекать из отверстия

334

в этомэле|строде по направлению к {ОСНОВНЫМ электродам 2 и 3 разрядника. Независимо от полярности напряжения на этих электродах один их промежутков (где полярность электрода-мишени положительная ) пробивается первым с малым временем запаздывания и его разбросом. Другой промежуток разрядника пробивается уже со значительным перенапряжением, что уменьшает время запаздывания и улучшает стабильность его пробоя. При изменении полярности коммутируемого напряжения очередность пробоя промежутков разрядника изменяется на противоположную, а временные характеристики при этом не меняются. i Например, при изготовлении элект-г рода-мирени 4 из латуни в вцце диска толпщной 8 мм с отверстием диаметром 1,5 мм выброс факелов составляет по 4 мм в обе стороиы при фокусировке луча в среднюю точку на оси отверстия. Временные характеристики срабатывания разрядника при коммутировании напряжения разной поля)риосги примерно совпадают.

РАЗР5ЩНИК С ЛАЗЕРНЫМ ЛОДЖИГОМ, содержащий установленные в корпусе с окном для ввода луча поджигающего лазера два противостоящих основных электрода, один из которых выполнен со сквозным отверстием расположенным напротив окна в корпусе, и собираюосую линзу, установленную между поджиганяцим лазером и указанным основным электродом с отверстием, фокус которой расположен -в 1фОмежутке между основными электродами, о тличающийся тем, что, с целью повышения стабильности . временных характеристик срабатывания при различных полярностях коммутируемого напряжения, мевду основными электродами установлен дополнительно введенный электрод-мишень со сквозным отверстием, расположенным соосно со сквозным отверстием основного электрода, причем средняя точка на оси отверстия электродамишени расположена в -фокусе указан ной линзы. 00 со