Газодинамический импульсный разрядный прибор Советский патент 1975 года по МПК H01J5/22 H01J17/00 

1

Изобре±ениё относится к Импульсным газоразрядным источникам света, в частности к приборам, в которых импульсный разряд осуществляется в подвижном газе и которые предназначаются для получения кратковременных световых вспышек многократного действия и использования в стробоскопия для нужд оптической локации, накачки оптических квантовых генераторов и т. п.

Известен, например, газоразрядный источник света с циркуляционной подачей газа (патент США № 317200 от 1965 г.), питаемый от источника постоянного тока и конструктивно выполненный в виде разрядной трубки с окном для вывода излучения, прикатодная и прианодная области которой соединены между собой трубопроводами через теплообменник и газовый насос , что таз непрерывно цир.кулирует в разрядной трубке. Теплообменник охлаждает отработанный газ, после чего он насосОМ накачивается тангенциально в прианодную полость, откуда вихреобразно поступает в разрядную камеру и далее через отверстие в катоде и трубопровод - снова в теплообменник.

Известен также газоразрядный источник высокоинтеноивного света (патент США № 3233147 от 1966 г.), основанный на возникновении электрической дуги между двумя электродами, расположенными в камере, куда тангенциально подается газ под достаточным давлением и с необходимой скоростью так, что он вихреобразно перемещается в цилиндрической разрядной камере.

Преимущества разрядных приборов с продуванием газа, описанных в указанных патентах, заключаются в том, что в процессе образования и горения дуги последняя окружена и изолирована от стенок циркулирующей газовой оболочкой. При этом почти не разогреваются окна, предпазначенные для вывода излучения и расположенные в непосредственной близости от плазмы. К источнику можно подводить значительно больше мощности при

сохранении малого поперечного сечения плазменного шнура. Однако эффективность таких приборов недостаточна и низок к. п. д. из-за необходимости принудительной циркуляции газа и непрерывного охлаждения отработанного газа для повторной подачи его в разрядную камеру управляемым насосом, а кроме того, значительны их габариты и вес, сложна конструкция, что вызвано наличием теплообменников, насосов, трубопроводов и других

вспомогательных средств рециркуляционной подачи газа.

На основе представления о расширении канала мощного импульсного разряда как о гидродинамическом процессе создана группа новых газоразрядных приборов, в которых непользовано явление распространения со сверхзвуковыми скоростями ударных волн в радиальном и продольном направлениях разрядной колбы, возникающих при импульсном разряде.

В известных импульсных газоразрядных приборах трубчатого типа возникающая в процессе разряда нагретая область газа быстро расширяется до тех пор, пока она почти полностью не заполнит объем колбы. Скорость подобного расширения достигает нескольких сотен метров в секунду. В течение нескольких микросекунд после начала развития канала фронт возникшей ударной волны доходит почти до противоположной стенки колбы и до приэлектродных областей, прижимая к ним область холодного газа, сжатого до высокого давления. Периодическое расширение и сжатие газа, создающее ударную волну, которая действует на стенки колбы, в процессе работы импульсных газоразрядных приборов наряду с термическим ударом определяет предельные энергии указанных приборов, срок службы и т. д.

Предлагаемый газодинамический импульсный разрядный прибор основан на полезном использовании явления быстрого расширения капала разряда, образования ударной волны и направленных потоков газа в разрядных пространствах в процессе импульсного разряда. Его отличительная особенность - выполнение в виде двух или более соединенных между собой каналами разрядных камер, имеющих автономные разрядные нромежутки, подключенные к соответствующим пускорегулирующим устройствам, питающим со сдвигом по фазе разряд в указанных промежутках. Соединение соответствующих приэлектродных областей двух разрядных камер симметричными каналами обеспечивает поперемеиную циркуляцию газа из одной камеры в другую в процессе работы имнульсного прибора.

Предлагаемый прибор не имеет недостатков, присущих продувным газоразрядным устройствам, и, кроме того, обладает дополнительными преимуществами:

повышенной эффективностью использования мощности, вкладываемой в разряд и достигаемой путем полезного использования ударной волны и периодического повышения давления в поджигаемом разрядном промежутке;

увеличением надежности вследствие уменьшенного воздействия продольной ударной волны па стенки колбы и электродные узлы в результате периодического демпфирования в соединительных каналах;

высокой компактностью приборов из-за отсутствия насосов для принудительной циркуляции газа, теплообменннков и т. д.;

1 аличием возможности удвоения частоты посылок световых вспышек путем попеременного включения автономных разрядных промежутков прибора.

На фиг. 1 представлен продольный разрез разрядных камер предлагаемого прибора совместно с блок-схемой системы зажигания; на фиг. 2 - поперечный разрез по А--А разрядных камер.

Прибор представляет собой изолированное разрядное пространство 1, подключенное к импульсным пускорегулирующим устройствам 2 и 3, которые в свою очередь подключены к фазосдвигающему каскаду 4. Газоразрядное прострапство образовано двумя одинаковыми

трубками 5 и 6, изготовленными из оптически прозрачного материала, например из кварца, и соединенными между собой на открытых концах при помощи суженных трубчатых каналов / и 8, которые также выполнены из

кварца или другого изоляционного материала и образуют вместе с указанными трубками сообщающийся сосуд. Каждая трубка вакуумноплотно соединена с парой электродных узлов 9 и 10, расположенных нерпендикулярно

к образующей цилиндра так, что продольные оси соответствующих катодных и анодных узлов обеих трубок совпадают или параллельны. Электроды соответственно каждого из упомянутых узлов 9 и 10 несколько выступают в

разрядную камеру, образуя два одинаковых разрядных промежутка 11 и 12 цилиндрической формы, которые попеременно заполняются при вспышке светящейся плазмой. Величина внутреннего диаметра каналов 7 и 8, соединяющих разрядные трубки, выбрана экспериментально и по крайней мере в два раза меньше внутреннего диаметра разрядных трубок. Разрядные промежутки подключены к соответствующим импульсным пускорегулирующим устройствам 2 и 3, которые в свою очередь соединены с фазосдвигающим каскадом 4, обеспечивающим сдвиг импульса разрядного тока по фазе так, что в промежутках

между вспышками одной части разрядного пространства в разрядном промежутке 11 происходит вспышка другой симметричной его части (в разрядном промежутке 12). Предлагаемый прибор может быть использован также в режиме одновременной вспышки с несовпадающей длительностью и/или формой импульса разрядного тока.

Предмет изобретения

Газодинамический импульсный разрядный прибор, содержащий изолированное разрядное пространство, заполняемое движущимся газом, и электродные узлы, подключенные к импульсному пускорегулирующему устройству, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования мощности, подводимой к разряду, увеличения мощности и энергии вснышки и повышения компактности прибора, он выполнен в виде

двух или более соединенных между собой каналами разрядных камер с автономными разрядными промежутками, подключенными к управляемым пускорегулирующим устройствам, питающим эти промежутки со сдвигом по

фазе.

f -A

иг.1