Анод сильноточного коммутатора Советский патент 1991 года по МПК H01J17/26 

Изобретение относится к сильноточным вакуумным, ртутным, газонаполненным приборам низкого давления с холодным катодом, для которых существенно ограничение их параметров потерей вентильных свойств или электропрочности разрядного промежутка.

Целью изобретения является повышение предельного значения коммутируемого toKa и ресурса прибора за счет снижения эрозии анода.

Цель достигается использованием анодного узла специальной конструкции.

На чертеже представлен сильноточный -коммутатор с анодом специальной конструкции (вид А - экранирующая пластина из жаропрочного тугоплавкого сплава; сечение Б-Б - сечение ламелей анода; сечение В-В способ крепления экранирующей пластины к ламелям анода).

Анод состоит из стойки 1 (продолжение анодного ввода), в которой сделаны пазы для пайки анодных ламелей 2, создающих направляющие каналы вдоль потока плазмы от катодных пятен. Нижняя часть анодных ламелей анодной стойки закрывается экранирующей пластиной 3, изолированной от частей анода специальным внутренним изолятором 4. Эта часть анода может быть изолирована с помощью керамики или другим способом.

Среднее расстояние между ламелями 2 выбирается в 3 - 5 раз больше их толщины. Нижний предел среднего расстояния между ламелями определен пропускной способностью анода для протока газа верхний преOsСО

ГО

-

дел определяется минимумом приемной поверхности анода в каналах, поскольку при больших верхнего предела расстояниях между ламелями анода возрастает неоднородность электрического поля между анодом и катодом, что может снизить электрическую прочность прибора. Толщина ламе- лей для увеличения их числа и, соответственно, увеличения приемной поверхности анода должна быть минимальной, и ее нижний предел определяется условием установления равномерной температуры анода за счет теплопроводности. Это зависит от применяемого материала и конструктивного подхода. Высота I ламелей 2 выбирается из условия эффективного отбора тока из потока пронизывающей анод плазмы и должна быть порядка рекомбинационной длины: I V/r, где V - скорость плазменного потока 1 -10 см/с; т- постоянная времени распада плазмы или постоянная снижения ее концентрации.

Таким образом, в предлагаемой конструкции плазма свободно проходит сквозь анод, не создавая на его поверхности уплотнений и областей охлажденной плазмы. Это благоприятствует токоотбору от плазмы к аноду при близких к нулю значениях анодных падений напряжения. Низкое анодное падение напряжения при одновременном увеличении приемной поверхности анода приводит к уменьшению выделяемой на аноде удельной мощности. Повышается порог разрядных токов, при которых отсутствует испарение, формирование анодных пятен, эрозия поверхности, снижение электропрочности промежутка и расплавление анода. Проходящий через анод поток плазмы частично рекомбинирует и конденсируется на его поверхности, а частично проникает за анод, поэтому там необходимо предусмотреть балластный объем или принудительный возврат его в боковые области промежутка с помощью фигурной анодной чашки 5, как показано на чертеже. Экран 6 сохраняет высокую изоляцию между электродами.

Вследствие свободного пролета плазмы через анод давление паров материала катода в разрядном промежутке анод - катод остается минимальным, что способствует снижению времени деионизации плазмы после прохождения импульса тока и, следовательно, повышает частотные свойства

прибора.

Газоразрядный прибор с предложенным катодным узлом работает следующим образом. Катодное пятно с помощью какого-либо

устройства 7 возбуждается на катоде 8. Как установлено рядом исследований, при больших разрядных токах катодные пятна располагаются на катоде в виде расширяющейся кольцевой структуры. В зависимости от скорости нарастания разрядного тока и длительности кольцевая структура катодных пятен с определенной скоростью коакси- ально перемещается в периферийном направлении. В коротких промежутках диаметр разрядного канала и степень загрузки анодных каналов, образованных ламелями 2, обусловлена движением и расположением катодных пятен. Дрейф потоков плазмы между ламелями способствует уходу на них

электронов, распаду концентрации плазмы по мере ее перемещения по этому каналу.

Применение анода указанной конструкции позволяет увеличить предельный коммутируемый ток в 2 - 3 раза.

Формула изобретения

1.Анод сильноточного коммутатора с холодным катодом, состоящий из центрального стержня и соединенных с ним ламелей,

отличающийся тем, что, с целью повышения предельного значения коммутируемого тока и ресурса прибора за счет снижения эрозии анода, каналы между ламелями выполнены сквозными вдоль оси

анода, среднее расстояние между ламелями составляет 3-5 толщины ламели, высота равна 6-10 величин среднего расстояния между ламелями соответственно.

2.Анод по п.1,отличающийся тем, что, его нижняя кромка снабжена керамическим покрытием.

3.Анод по. п. 1,отличающийся тем, что его нижняя кромка закрыта изолированной от анода экранирующей пластиной из жаропрочного тугоплавкого металла.

д-д

Изобретение относится к сильноточным вакуумным, ртутным, газонаполненным приборам низкого давления с холодным катодом, для которых существенно ограничение их параметров потерей вентильных свойств или электропрочности разрядного промежутка. Цель изобретения - повышение предельного значения коммутируемого тока и ресурса прибора за счет снижения эрозии анода. Цель достигается за счет использования анодного узла специальной конструкции. Узел состоит из стойки с пазами для крепления анодных ламелей, создающих направляющие каналы вдоль потока плазмы от катодных пятен. Нижняя часть анодных ламелей закрывается экранирующей пластиной, изолированной от частей анода изолятором. Среднее расстояние между ламе- лями выбирается в 3 - 5 раз больше их толщины, высота ламелей - из условия эффективного отбора тока из потока плазмы, т е порядка рекомбинационной длины Такая конструкция анодного узла позволяет увеличить предельный коммутируемый ток в 2 - 3 раза. 2 з. п ф-лы, 1 ил Ј

ВидА