ВАКУУМНЫЙ ПРИБОР С РЕГУЛИРУЕМЫМ ПЛАЗМЕННЫМКАТОДОМ Советский патент 1967 года по МПК H01J15/00 

Известны вакуумные газоразрядные приборы, предназначенные, например, для выпрямления тока, содерл ащие герметизированную оболочку и в ней плазменную камеру, имеющую катод и промежуточный электрод с отверстием для соединения газоразрядной и высоковакуумной областей. В высоковакуумной области расположен анод и система для создания перепада давления между этими областями. Эти приборы, обладая высокой электрической проводимостью, допускают управление по запуску, но не управляемы при протекании через них тока в рабочем режиме.

С целью управления током, протекающим через прибор, независимо от сопротивления нагрузки и приложенной разности потенциалов, а также получения вольтамперных характеристик, у которых ток не зависит от анодного напряжения, используется рассеивающая ионно-оптическая система, образованная высоковакуумным промежутком между вогнутым анодом и выпуклым промежуточным электродом с отверстием для формирования плазменного катода.

На чертеже представлена схема описываемого прибора.

налов 5. К электродам У, 2 и 2, подключены независимые источники тока. Электрическая цепь электродов / и 2 является управляющей, а цепь электродов 2,3 - управляемой. Разряженность области 5 достаточна для предотвращения пробоев и возникновения разряда между анодом 3 и промежуточным электродом 2. Электрическая прочность вакуумного промежутка между электродами 2, 3 определяет верхний предел рабочих напряжений прибора. В области 7 генерируется газоразрядная плазма между электродами } и 2. Параметры генерируемой плазмы зависят от тока в регулирующей цени. Рабочее вещество, например ртуть, конденсируется на стенках охлаждающей полости и по каналам 5 поступает в газоразрядную область 7. Тем самым осуществляется откачка области 6.

Работа прибора заключается в следующем.

Если при постоянном токе регулирующей

цепи па аноде 3 отсутствует напряжение, то

в результате амбиполярной диффузии ток на

аноде равен нулю. При повышении анодного

напряжения ток одной из компонент электронов или ионов, для которой приложенное поле является тормозящим, ограничивается. При дальнейшем увеличении потенциала анода ток на анод практически униполярен. Уста- .. - . 3.. .. . на соответствующем расстоянии от анода, представляющая плазменный /катод, с- которой происходит отбор заряженных частиц. Так как в области 6 ионизация пренебрежимо мала, а геометрии анода и промелсуточного электрода обеспечивают незначительные потери плазмы на поверхности электрода 2 в высоковакуумной области, то при увеличении напряжения и соответствующем перемещении плазменной грапицы величина интегрального тока, отбираемого с границы (численно равного току, протекающему через прибор), не зависит от величины анодного напряжения и анодной нагрузки и определяется параметрами плазмы в отверстии электрода 2. При этом интегральный поток заряженных частиц, отбираемых из плазменной границы, рассеивается равномерно на всей рабочей поверхности анода при любы.х значениях напряжений на аноде. Р1зменение сопротивления (регулировка) прибора независимо от нагрузки и анодного напря кения осуществляется изменением разрядного тока регулирующей цепи, определяющего параметры плазмы в отверстии электрода 2. Фиксируя измененное значение тока управляющей цепи и изменяя анодное напряжение, режим работы прибора перемещается на новую характеристику. Семейство статических характеристик прибора в плоскости внутреннее, сопротивление - анодное напряжение близко к линейным с углами наклона, определяющимися величиной фиксированных значений тока управляющей цепи. Коэффициент усиления прибора по току меньше единицы, по нанряжению и мощности - больнде ее. Постоянная времени сек. Проводимость прибора двусторонняя с явно выраженной асимметрией. Предмет изобретения Вакуумный прибор с регулируемым плазменным катодом, содержащий герметизированную оболочку и в ней плазменную камеру, имеющую катод и промежуточный электр,од с отверстием для соединения газоразрядной области и высоковакуумной области, имеющей анод и систему для поддержания перепада давления, отличающийся тем, что, с целью получепия вольтамперной характеристики с током, не зависящим от анодного напряжения, промежуточный электрод и анод выполнены в виде вставленных друг в друга полусфер, образующих рассеивающую ионнооптическую систему, а на поверхности оболочки выполнены полости для охлаждающей среды и каналы для отвода конденсированного вещества в плазменную камеру.