Способ определения динамических параметров электронной пушки Советский патент 1993 года по МПК H01J37/06 

Изобретение относится к способам специально предназначенным для измерения или испытания в процессе изготовления газоразрядных приборов, работающих в динамическом режиме, а именно к способам определения динамических параметров электронной пушки высоковольтного тлеющего разряда.

Целью изобретения является упрощение способа и повышение его точности.

Цель достигается тем, что измерение ToV ка, напряжения и сдвига фаз между ними в электронной пушке высоковольтного тлеющего разряда ведут в моменты микропробоев, то есть в технологическом режиме, а микропробои создают путем подачи в атмосферу рабочего газа пушки кислорода или размещая на поверхности катода диэлектрическую вставку.

На фиг. 1 изображена схема устройства для снятия динамических характеристик электронной пушки высоковольтного тлеющего разряда; на фйг.2 - форма тока l(t) и напряжения U(t) на пушке, работающей в

режиме микропробоев; на фиг.З - схема замещения электронной пушки первого порядка, где цифрами обозначены значения параметров схемы замещения.

;. На фиг.1 обозначены вакуумная оболочка электронной пушки высоковольтного тлеющего разряда Ч, в которой расположены холодный катод 2, анод 3, коллектор электронного пучка 4. Датчик тока 5 включен последовательно, а датчик напряжения б и делитель напряженияТ - параллельно электронной пушке. Сигналы с датчиков подаются на измеритель тока и напряжения 8. Через балластное сопротивление 9 высоковольтный источник питания 10 подключен к электронной пушке тлеющего разряда.

Способ определения динамических параметров электронной пушки высоковольтного тлеющего разряда заключается в следующем. Электронную пушку подключа00

Ш-Ь

ю ся XI Vjf

ют к технологической установке и вакуум- ...ной системе (на чертеже не показаны) и получают в ней рабочее давление газа 1-10 Па. Между холодным катодом 2 и анодом 3 че- рёз балластное сопротивление 9 включают .высоковольтный источник питания; 10, Параллельно газоразрядной пушке вклЮчанэт делитель Напряжения 7 и датчик напряже- ния 6, а последовательно - датчик тока 5. ; Электрические сигналы с датчика напряже- : пил 6 и тока 5 подают ни измеритель токи и напряжения (осциллограф) 8. Поднимая выходное напряжение быЬоковольтного источникапитания ТО до рабочего значения (5-20 к В); получают рабочий .режим работы : электронной пушки, при котором .происхб дит зажи га н и е раз ряда, об разе в а н ие. пл

мы и бомбардировка колодного катода

ионами газа,: выбивание ими; электронов,

. формируемых затем в электронный луч. При

работе электронной пушки высоковоль тйо;го тлеющего разряда из-за неоднородна

стей и .загрязнений :поверхиостИ катода

возникают микропробои, то есть резкие

кратковременныеизменения Тока/и нэпряГженйя, которые, фиксируются измерителем

;8; ГТри-провёдёнМИ измерений э разрядную

ка меру пушки пбдаЮткислорбА, при этом на

:поверхности катода вознйкаегокйсная

ттлейка,: которая .служит причиной: появле; йия Мйкропррбоев. В. технологическом ре:;:жйме работы пушки n/ieHka врдникает и

р:езу ;ьта Тё загрязнений поверхности катода;Для получения рёжйма:микропр;обоев:на

пйве|рхнбстй катода размещают дмэ.лектри;:ческую вставку. 4 ;;v. . .::;;Ж;- -i

i. + Ток iftj :и напряжение U(t) на прибору

регистрируют, например,: с йомощью двух лучевого бсциллртрафа. Далее производят

разлйженне t(t) и U(t) в ряд Фурье. По резупьfeifaM разложения определя ют частотную

:: ta pa Kf ёристику -v -v; : -{; -АЩ ; .- .

, - . -.- .., . - .. .,- .. . |и та - . f .- .- - : .где k- пбрядок гармоники; j u 2 пf- круговая частота первой гармоники;; Z(k у) - амплитудно-частотная характеристика прибора; у (k со) - фазочастотная ха- рактеристика прибора. Полученную частотную характеристику (1) представляют в виде математической модели;

Lf , а0 + ais -f 32S -f... Z(s) -r-------

,-bo+blS+b2S2+...

1мет6дом интерполяции в комплексной частотной области. Реализация этой фуйкцйи

0

одним из методов синтеза электрических цепей позволяет пблучить электрическую схему и ее параметры. Томность способа получения динамических параметров зависит От погрешности получения i(t) и U(t) и от порядка функции (2).л : ; ; ч;;, ; Как еледуёт из Изл6жен)ЬгОг динамические параметры можно определять с требуемой степенью Точности/ Погрешность определяется, в Основной погрешностмо. эксйеримёмта, так как функцию (2) всегда мбжно выбрать необходимого .йорядка. ; ; V; FIpvtMBJj Определения;динаМичеоких : растров; гззорйзЭядной . -Свгласмо Пложённому способу получают фбтогра-,; фии кривых тока и напряженм а пушке. Ра$лйжениё зтих кривцх в ряд Фурье имеет ; следующий вид: .

;;Ц© 191- f ft,72 53ГФУ t-М.460)4

. 17,Wsin wt -Ш420} +;«r;;- - -f-13,32sinCa Ш -.104,35й) : :-;:.-,

: +13 7з п 4 firt- . Г08,10)..

) .4 Ч:.Ш;- +ro,37sfn(6M W8,33°) + .

: i4;27ain.(7 -: 117,32°); Ш;-.

I(tj -0, t;- 37 W) + + 8,92 .terasln(2 ft)t: + 196,20°)+

4-9J -lO sinfS cot + 73,16°)

+6,57

(4 ttxt - 50,90°)

6,71 (&4:t + Ш, 10°)-t-

+7,40 s|n(6 u)t + 66,30°) + : +4,43 -TO- sin Ш t - 82,60°); rfleu)

«Йрад.

: .

55

40

46

;;::; ;Частртйая.Характеристика (1), получен Пая по;этим Данньни, Приведена в таблице. Принимаем выражение (2) вида (схема замещений .порядка) С:/., . ;.V

s° . - :.

./ :. Метбдом интерполяций в комплексной ЧЙ0ТОТНОЙ области (е точках Шо 0 и о) - 18,84- 1б3 рад/с) получаем; а0 1910; at

-4,00, ,91|10. Методом разложения в непрерывную дробь находим схему и пара- мётръг элементов схемы. Полученная схема яриведвна на фиг.З, где динамические параметры равны: Ri -1374,5 Ом; Ra -3284,5 Ом; С 8.86 1Г7Ф.

Преимуществами способа является то, что динамические характеристики определяются для реального конкретного режима работы газоразрядной электронной пушки, не требуется специальный генератор синусоидальных или импульсных сигналов,

уменьшается экспериментальная погрешность определения динамических параметров, что особенно важно для нелинейных систем, какой является электронная пушка высоковольтного тлеющего разряда. Этот способ может быть использован и для вакуумных электронных пушек. ,. (: ч

Динамические параметрыrtytlijot используют для разработки систем управления и питаний технологической установки е электронной пушкой высоковольтногр тлё ющего разряда, что позволяет повыбить к$- чество, энергетическую эффективность ее работы и выполняемых технологически; Операций.;

ф6рмуяа изобр е тейия ; : ;

1. Способ определения динамических параметров электрон ной пушки высоковольтного тлеющего разряда путём опреде

лёния в рабочей точке тока и напряжения

горения между катЬдом и анодом и сдвига

У фаз между ними, по которым Определяет

5 указанныепарамётр1Ы, от л ич И ю и с я

тем, что, с; целью повыЩёнйя т бчнЬ 1 г рений ti у прогценй ЁпЪсоба, и У; проводят в условиях смещения рабочей точ- :У ки за пределы нижнего; крйтиЦё кргЬ значе- tp кия области микропробоев ; ; ; J д J .Способ по п. 1,о т л и ч а ю Щ и и с я у. те(и, т) ус точки д ;;сЈ здают путём подачи 0 т моефёру рабочего : В: : гаэа Kt p/r6poflav:-; ; ; ;;: 1ё 3V Способ rio п. 1, Ь т л и ч;а ю щ и и

те T94k

: создают путем размещения повёрхнрсти

X катода диэлектрической адтавки v ;

u(t),i(t)

Использование: способы, предназначенные для измерения или испытания в процессе изготовления газоразрядных приборов. Сущность изобретения: определяют в рабочей точке значения тока и напряжения горения между электродами, затем сме- : щагот рабочую точку за пределы нижнего критического значения области микропро- боев. Смещение производят путем подачи в рабочий газ кислорода, либо размещением на поверхности катода диэлектрической вставки. 2 з,п. ф-лы, 3 ил., Т табл. . .

Я

/

П

Ш г $

,$OM

Щ /Г7

Фиё, З

S

k

ffi&tit$riN :