УПРАВЛЯЕМЫЙ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ПРИБОР С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ Советский патент 1971 года по МПК H01J17/44 

Пзобретеиие относится к унравляемы.м газоразрядным ириборам низкого давления с холодиым катодом, способным проиускать большие имиульсные токи, в частности, к газоразрядным приборам, предназначенным для работы в высоковольтных установках в качестве включающих и защитных элементов.

Известны управляемые газоразрядные приборы с холодным катодом, наполненные газом или паром при низком давлении. Эти приборы управляются путем возбуждения тлеющего разряда (например, высокочастотного) в камере, отделенной от основного разрядного промежутка катодом. Камера связана с основным разрядным промежутком через отверстия в катоде. Для запуска прибора на пусковой электрод в внде сплошного диска, расположенный Б камере напротив катода, подают отрицательный импульс напряжения.

К недостаткам приборов такого типа елетует отнести необходимость в возбуждении дежурного тлеющего разряда в пусковой камере. При работе без дежурного разряда резко ухудшаются пусковые характеристики прибора, сильно возрастает время запаздывания срабатывания и его разброс.

Предлагаемый прибор отличается от известного тем, что пусковой электрод выполнен в виде одной или нескольких цилиндрических или призматических ячеек, расиоложеиных

напротив отверстий в катоде. Основания ячеек со стороны катода имеют отверстия. Это позволяет улучшить пусковые характеристик) лампы.

На фиг. 1 и 2 изображены два варианта конструкцни прибора.

На фиг. 1 приведена конструкция прибора с одноячеистым пусковым электродом. Анод 1 имеет фор.му диска, катод 2 представляет собой полый цилиндр, в основании 5 цилиндра, обращенном к аноду, имеются отверстия 4. Основной разрядный промежуток 5, таким образом, находится между анодо.м и основанием. Внутри катодиой полости 6 расположен пусковой электрод 7, который также представляет собой полый цилиндр. Одно из оснований этого цилиндра либо полностью открыто, либо в нем нмеется отверстие 5, как показано на чертеже. Этим основанием пусковой элскт)од обращ,ен к перфорированному основанию 3 катода 2. Вывод 9 п Скового электрода проходит через отверстия 10 в основании // катода 2. 12 и /5 - выводы анода Н катода соответственно.

Нрибор нанолпяют газом или паром при давлении, обеснечнвающем необходимую электрическую прочность промежутка анод- катод и определяемой левой ветвью кривой Пащена. Диаметр отверстий и щирина щелей в перфорнрованном основании катода не должла превышать ширины зазора между анодом и катодом, чтобы проникновение иоля аиода в иолость 6 было невелико и влиянием отверстий и щелей на электрическую прочность прибора можно было пренебречь. В исходном состоянии между анодом и катодом прилол еио рабочее напряжение, причем в зазоре 5 устанавливается распределение электрического поля, близкое к однородному, а в полости 6 поле практически отсутствует. При подаче отрицательного импульса напряжения на пусковой электрод в полости б зажигается разряд, характерный для систем с полым катодом. Роль полого катода в данном случае играет пусковой электрод 7, а роль анода - основание 3. Такие системы, как известно, отличаются от систем с обычными сплошными электродами более низким потенциалом и зажигания, и горения самостоятельного тлеюш,его разряда. Плазма этого разряда отличается повышенной концентрацией электродов вдоль оси системы. При определенных условиях вдоль этой оси формируется плотный электронный пучок. Через отверстия 4 электроны из полости 6 попадают в разрядный промежуток 5, ионизируют атомы (или молекулы) рабочего газа и вызывают пробой промежутка (на фиг. 1 путь электронов показан штриховыми линиями). Плазма разряда, заполияюшая полость 6, является эффективным источником электронов в период формирования и горения основного разряда. Количество электронов в зоне отверстий 4, где они захватываются полем анода, увеличивается также за счет интенсивной обработки поверхности основания 3 и стенок самих отверстий ультрафиолетовым излучением, мощным источником которого, как известно, является плазма разряда в полом катоде. После пробоя основного промежутка 5 в зависимости от параметров внешней разрядно цени устанавливается либо плотный тлеющий разряд между анодом / и полостью 6 катода через отверстия 4, либо разряд типа вакуумной дуги между анодом и наружной поверхностью основания 3. Форма отверстий 4 не играет существенной роли в работе разрядника. Так, вместо круглых отверстий основание 3 может иметь щели той или иной формы и длины. Необходимо только, чтобы ширина этих щелей не превышала ширины основного разрядного промежутка 5 из соображений электрической прочности прибора. Как следует из приведенного описания, основную роль в процессе пробоя разрядпого промежутка 5 играет центральное отверстие в основании 3. В начальный период ток проходит главным образом именно через это отверстие, куда устремляется основная часть электронов из плазмы разряда в полости 6. Время формирования осповиого разряда и стабильность запуска прибора в целом поэтому зависят от диаметра этого отверстия. Ускорить формирование и повысить стабильность запуска можно, увеличив диаметр центрального отверстия. Однако при этом уменьшается электрическая прочность прибора. Избежать этого можно, 1{змеиив конструкцию пускового электрода, как показано на фиг. 2. В данном случае иолость нускового электрода 7 разделена перегородками 14 на ячейки (обозначения остальных элементов, их форма и назначения такие же, как на фиг. 1). Каждая ячейка образует отдельный полый катод. При подаче на электрод 7 отрицательного напряжения достаточной величины в каждой из его ячеек формируется разряд примерно по такой же схеме, что и в полости пускового электрода разрядника, описанного выше. Из глубины каждой ячейки выходит при этом пучок электродов, направленный .к основанию 3. Если на пути этих пучков в основаНИИ оказываются отверстия, все пучки попадают в разрядный промежуток 5 и вызывают пробой последнего сразу в нескольких местах. Очевидно, в рассматриваемой конструкции разрядника перфорация основания 3 должна быть выполнена таким образом, чтобы отверстия имелись против каждой ячейки пускового электрода. Предмет изобретения Управляемый газоразрядный прибор с холодным катодом, содержащий анод, катод в виде полого цилиндра или призмы с перфорированным основанием, обращенным к аноду, и пусковой электрод, расположенный в полости катода, отличающийся тем, что, с целью улучшения пусковых характеристик, пусковой электрод выполнен в виде одной или нескольких цилиндрических или призматических ячеек, расположенных напротив отверстий в катоде, основания которых, обращенные в сторону катода, полностью открыты или имеют отверстия.

f1

/J