Газоразрядный индикаторный прибор Советский патент 1980 года по МПК H01J61/64 

(54) ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИНДИКАТОРНЫЙ ПРИБОР

Изобретение отноеится к электронной техйик а более конкретно - к устройству газоразрядны индикаторных приборов, предназначенных для использования в качестве источников светового излучения в устройствах отображения информации, в стробоскопических устройствах, а также дня индикации состояния электрических цепей. Известны газоразрядные индикаторные прибо ры, в которых источником светового излучения является катодное тлеющее свечение. К таким тфиборам относятся световые индикаторы тлеющего разряда типа ТН-0,2; МН-3; ТНИ-1,5 и др имеющие яркость свечения порядка 100 - 300 кд/м, а также световые индикаторы тлеющего разряда с полым катодом типа МН-11, ТМН-0,2; имеющие более высокую яркость свечения, порядка 350-950 кд/м 1. Ввиду невысокой яркости свечения световые индикаторы тлеющего разряда в основном используют как сигнальные индикаторы Для |индикации состояния электрических цепей. Наиболее близким к предлагаемому является газоразрядный индикаторный прибор, содержащий прозрачный баллон, наполненный инертным газом до давления 10-40 мм рт.ст., соосио расгюложеннь1е плоский катод, анод и управляюидай электрод, выполненный из мелкоструктурного сеточного полотна 2. В случае использования неактивированного катода прибор может содержать еще сетчатый экран для устранения напыления материала катода на поверхность баллона. Прибор имеет повыщенную яркость свечения за счет свободного проникновения излучения с катода к . поверхности баллона. Это достигнуто благодаря тому, что катод выполнен в виде диска, обращенного своей активной стороной к куполу колбы, а управляющая сетка выполнена в виде цилиндра и расположена относительно катода таким образом, чтобы обеспечить свободное гфоникновение излучения с поверхности катода к куполу баллона. Однако такой прибор, как и другие известные световые индикаторы тлеющего разряда, в которых источником светового излучения служит только ка.тодное тлеющее свечение возле поверхности катода, имеет низкую яркость свечения, что препятствует применению.

его в качестве источников светового излучения; в различных устройствах отображения информаоди коллективного пользовашя.

Целью изобрете1гая является повышение световой отдачи и яркости светового излуче1шя прибора.

Поставленная цель достигается тем, что размер ячейки управляющего злектрода в 2-8 раз. превышает его толщ1шу, наружные размеры управляющего злектрода в 1,1-1,5 раза превышают наружные размеры катода, анод выполнен в виде рамки, площадь проекции которой на поверхность катода не превышает 0,05 площади поверхности катода и наружные размеры не пре выщаюг размеров катода, а расстояние между анодом и управляющим электродом в 2-4 раза превышает расстояние между управляющим электродом и катодом

На фиг. 1 изображен газоразрядный индикаторный прибор, общий вид; на фиг. 2-3 - схемы его включения.

Прибор содержит анод 1 в виде рамки из тонкой проволоки, круглый сетчатый управляющий электрод 2 и круглый плоский катод 3, слюдяном основании 4 с стоек 5, изоляционных шайб 6,7 и В1улок 8.

Анод 1, управляющий электрод 2 и катод 3 соединены с наружными выводами 9 прибора и помещены в стеклянный баллон 10. Прибор шполней инертным газом, напр1имер неоном, до давлешя 20 мм. рт. ст. и может содержать несколько управляющих элект родов.

На внутреннюю поверхность стеклянного баллона может быть нанесен слой люминофора, который светится под воздействием световогб и ультрафиолетового излучения, возникающего в приборе.

Схемы включения прибора представлены ш фиг. 2 и 3. Резистор 11 и высокоомный резистор 12 служат для ограничения рабочего .тока соответственно в цепи анода и цепи управляющего электрода. Управляющий электрод в зависимости от схемы включения служит для снижения напряжения зажигания в промежутке анод - катод, или для управления началом зажигаьшя разряда в промежутке, анод катод (в этом случае прибор обладает свойством памяти).

При нрохождении тока между анодом и катодом в предложенном приборе возникает световое излучение., наблюдаемое через купол баллона со стороны анода. Это излучение состоит из катодного тлеющего скечения на поверхности катода, обращенной к аноду, свечения разряда возле поверхгости управляющего злектрода со стороны анода, объемного свечения разряда в области анода.

: 644228

Доля каждого из этих свечений в общем световом излучении прибора составляет соответственно 50, 25 и 25%.

Таким образом, яркость свечения предложенного прибора превышает в два. раза яркость свечения приборов, в которых световое излучение создается только катодным тлеющил свечением наповерхности катода, например ИН-25.

Свечение разряда возле поверхности управляющего злектрода со стороны анода в предложенном приборе объясняется следующим. Благодаря предложенному расположению и конструктивному вьщолнению управляющего, электрода

гри протекатпш тока между анодом и катодом в мес1ах сужения увеличивается плотность электро-шого потока по сравнению с плотностью .в свободаом сечедаи разряда, вследствие этого появляется добавочное локальное падение напряженил, что приводит к тому, что электроны щэиобретают добавочную скорость-при выходе из канала сужения и появляется некоторая избытошая концентрация электронов на участке возле отверстий.

Увеличение скорости эле.ктронов и их ко.нцентрации после прохождения канала сужения приводят к увеличени.ю вероятности возбуждения и ионизации газа, а, следовательно, и к появле1шю дополнительного свече{гая вблизи поверхности управляющего электрода со стороны анода. Появление свечения вблизи управляющего электрода, находящегося на пути разряда между анодом и катодом , зависит от его геометрических размеров и отношения размера ячейки к толщине сетки.

Необходимо, чтобы наружные размерь управляющего электрода, как минимум в 1,1 раза превышали соответствующие наружные размеры катода, а анод не превышал наружнь1х

размеров катода. В противном возможно протекание заряженньпх частиц не через ячейки сетчатого полотна, а за .его пределами, т. е. за пределами управляющего Электрода. Соотношение размеров ячеек сетки к толщине управляющего электрода должно быть выдержано в пределах 2-8 , так как при значении этого соотнощения меньше нижнего значения начинает происходить локализация канала разряда через отдельные ячейки, а при дальнейшем уменьшеНИИ соотношешя происходит прекращение (прерывание) разряда через ячей| и из-за смыкания ионньгх оболочек (размеры жчейки становятся соизмеримыми с радиусами Экранировжи ионных оболочек - длин Дебая) . При значении

соотношения больше верхнего предела свечение разряда возле поверхности управляющего злектрода начинает уменьшаться ввиду снижения эффекта сужения канала разр1яда в ячейках злектрода. Расстояние между упрувпяющкм электродом и катодом, как и у всех индикаторных приборов тлеющего разряда, выбирается с точки зрения получения минимального напряжения зажигания, определяемого кривой Пашена, но и одновременно должно быть не меньше толщины области катодного падения потенциала. Объемное свечение разряда в области анода возникает вследствие следующего: когда анод выполнен КЗ проволоки в виде рамки с наружными размерами, не- превыщающими наружных размеров катода, и при этом площадь про екции анода на поверхность катода составляет не более 0,05 поверхности катода, а расстояние между анодом и управляющим электродом в 2-4 раза превышает расстояние между управляющим электродом и катодом (анод находится на границе Фарадеева темного пространства ,и сголба разряда), в этом случае перед анодом возникает положительное поле, ускоряющее электроны, которые вызывают возбуждение и ионизацию газа в прианодной области. Кроме того, при указанной выще конструкции анода и управляющего электрода в мини - мальнои степени экранировано (закрыто) катодное тлеющее свечение на поверхности катода, которое, как указывалось выще, составляет 50% всего светового излучения. В то же время искл чается возможность напыления материала катода на стеклянный баллон, благодаря чему обес.печивается высокая яркость свечения в течение длительной эксплуатации прибора. Яркость свечения образцов предложенного газоразрядного индикаторного прибора при нагрузке его номинальным рабочим током в два раза выше яркости свечения приборов при том же рабочем токе, в которых источником светового излучения является только катодное тле-ющее свечение. Испытания показали, что яркость свечения образцов предложенного прибора, имеющего катод диаметром 22 мм при нагрузке рабочим током 13 мА составляет 1500-1800 кА/м и практически не изменяется в течение 5000 ч эксплуатащш. Формула изобретения Газоразрядный индикаторный прибор, содержащий прозрачный баллон, наполненный инертным газом до давления 10-40 мм рт. ст., соосно расположенные плоский катод, анод и управляющий электрод, выполненный из мелкоструктурного сеточного полотна, отличающийся тем, что, с целью повышения световой отдачи и яркости светового излучения, размер ячейки сетки управляющего электрода в 2-8 раз превышает его толщину, наружные размеры управляющего электрода в 1,1-1,5 раза превышают наружные. размеры -,,,„ ivuDiuiaiuji паиужные.размеры катода, анод выполнен в виде рамки, площадь проекщш которой на поверхность катода не превышает 0,05 площади поверхности катоа и наружш,1е размеры не превьшхают размеров атода, а расстояние между анодом и управляюим электродом в 2-4 раза превышает расстояие Между управляющим электродом и катодом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Каганов И. Л. Ионные приборы., М., Энергия, 1972, с 164-172. 2.Авторское свидетельство СССР № 194192, л. Н 01 J 61/64, 1965.

Ф1П.2

0+Ua

}ff- Vg

4- Фиг.З