Газоразрядный датчик Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 

(54) ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ДАТЧИК

Изобрегевие относится к тазоразрядjKbiM (приборам и может быть вопользовано для изМе рения постоянных и перем-енных магнитных .полей.

Из вест1ны устройства для измерения яапряженноспи малнит-ных полей :1, жоторые, однако, имеют существенные недостатки: малая чувствительность, громоздкая аппаратура, невозможность измерения постоянных и переменных магнитных полей одним и тем же устройством.

Наиболее близ,ки1М к данному устройству является газоразрядный датчик 2 с эффектом узкой трубки, содержащий «агоолиенную газом колбу с размещенными в ней анодом, катодом и двумя регистрирующими электродами, все четыре электрода выполнены в виде металлических стержней, расположены .параллельно продольной оси колбы и на одинаковом расстоя1нии от нее, причем анод и катод разм-ещаны нашротив друг друга, датч:ик может отличаться тем, что концы всех четырех электродов лежат iB одной плоскости, перпейяикулярБой оси К|олбы, датчик м/ожет отличаться тем, что концы анода и катода по высоте разнесены относительно плоскости, проходящей через концы регистрирующих элект родов пе1рпендикуля1рио ирощюльной оси дат1чика.

Электродная система устройства позволяет реализовать распределение потенциала плазмы с характерными потенциальными я. в пр.иствноч«ой области, обусловленными так называемым эффектом узкой тру б ми.

К неДСьстатка.м такого устройства относятся: интенсивное р аопыление материала катода и -связанное с ним поглощение газа (жестчение) напыленной на стенки металлической пленкой (геттерное действие пленки) существенно надежность устройства; большой разброс напряжения зажигания; малая механическая прочность ж невозможность работы при высожих температурах окружающей среды (что обусловлено размягчением стекла колбы).

Цель .изобретения - повышение .надежности, стабильности потенциала зажигания датчика за счет жестчения газа и инер,цио.нности прибора.

Цель достригается тем, что в устройстве анод и катод ра.змещены соооно напротив друг друга, а .между ними введен дополнительный анод, выполненный в виде металлической шайбы с центральным отверстием, причем диаметр .отверстия соответствует диаметру катода, а анод и измерительные электроды расиоложены компланарно по

одну сторо.ну относительйо дополнительного аиода.

Дополнительным отличием является то, что баллон газо|ра.3 рядного датчика выполнен в виде металлокерамической «обструкции, содержащей керамический ст1акан с закрепленными в дне стерЖ1невым анодом и иЗМе.р.итель,ными электродами, дополнительный кольцевой анод, керамическую шайбу и металлическое ooHiOBiaHMe, соединенные Мелчду сабой, посредством пайки катод выполнен в виде металличе ского цилиндра, номещеннаго в отверстие керамической шайбы и соединенного с металлич е :-ки м осно в а н и ем.

Дополнительный анод с центральным отверстием, -введенный в конструкцию датчика, как указано выше, уменьшает площадь внутренней по-церхности колбы, подверженной запылению вещ-еством катода в результате катодного ;распыления, .и тем самым подавляет эффект жестчения газа. Кроме того даполнительный анод позволяет осуществить в- датчике /подготовительный разряд, что 3|Начительно уменьшает время статического запаздывания зажигаНия ооновното разряда, следовательно, снижает и:нер|ЦИ1ан:ность датчика. Все это способствует по,вы|Ш1анию 1надежности и стабильности потенциала зажигания датчика.

Такое вьтолнан1ие конструктивных элементов позволяет также реализовать преимущества .металлокерамической конструкции, повысить механ1ичеокую и термическую стойкость.

На фиг. 1 схематично изображена конструкция устройства, .на фиг. 2 - электри-. ческая схема включения устройства.

Колба датчика представляет собой керамический стакаи 1, керамическую шайбу 2, дополнительный анод 3, выполненный в форме кольца. Металлическое основ-ание 4 и металлический, штенгель 5, соеднЕе/ниые между собой Пооредством пайки. Датчик откачивают и наполняют газом, например неонОМ, до давлен1ИЯ :5-ilO Т. В дно керамического стакана 1 впаяиы анод 6 (в центре) и Я3ме:р1ительные электроды 7 и 8. Катод 9, выполненный в виде металлического цилиндра, впаян в металлическое основание и помещен в отверстие керамической шайбы, служащей .ДЛЯ фиксации положения катода. В металлическое основание, служащее электрическим выводом катода, запаян откачкой штенгель, вьюолневный в виде металлической трубки, которая после откачки и наполнения датчика газом, отпаивается холодным onocoi6oM. Для откачки и наполнения газом служат отверстия 10 и 11. Доиолнительный анод служит для создания лоДлотовительиого разряда.

Электрическая схема включения у1стройства (фиг. 2) содержит оопротпввления 12 и 13, соединенные с плюсом источника 14

электрической энергии и соответственно с анодом -И дополнительным анодом, сопротивления 15-17, соединенные с измерительными электродами и катодам ио мостовой схеме, измерительный прибор 18, подсоединенный к измерительным электродам.

Примером конкретного выпол-нения конструкции может служить устройство, имеющее такие параметры: внутренний диаметр

колбы (1) 4 мм, расстояние между анодом

6 и катодом 9 - 3 мм, расстояние между

измерительными электродами 7 и 8 - 3 мм.

Анод и измерительные электроды выполнены из молибденовой проволоки - 0,4 мм, материал катода 9 - молибден, диаметр 1,5 мм, материал дополнительного анода 3 - молибден, диаметр отв-ерстия 1,5 М.М.

Колба дополнена газом, например неоиом или аргоном, до давления 5-10 тор. Лредлаг-аемый датчик работает следующим образом.

При подаче постоянного напряжения на

дополнительный анод 3 в промежутке катод 9 - дополнительный анод 3 зажигается подготовительный разряд. При подаче постоянного напряжения на анод 6 зажигается основной разряд. На электродах 7

И 8 автоматически устанавливаются потенциалы изолированного электрода в плаз:ме, соответствующие точкам, в которых расположены электроды. Эти потенциалы могут достигать нескольких десятков вольт относительно потенциала катода и пр ИМерно равны, так как электроды расположены сим/метрично относителыно оси разряда.

При включении датчика в схему токи, текущие через сопроти1влвння 15 и 16, рав,ные 1 МОм, и плечи перем анното сопротивления 17 можно скомпенсировать так, что стрелка ивмерительного прибора 18 будет показывать на ноль. При помещении датчика в магнитное поле произойдет разбаланс плеч и измерительный прибор покажет раз/ность потенциалов на измерительных электродах.

Описанный газораз-рядный датчик можно универсально использов-ать для измерения больших и 1малых, постоянных и переменных магнитных полей в условиях повышенных механических и термических воздействий, так как 1применеии1е металлокерамического баллона увеличивает тер1мостойкость шэнструкцни до 500° С (стекло размягчается три 300° С).

Ударная проч1ность приборов с металлокерамической обологакой достигает при ускаряющем воздействии 1500 м/с 10 кГц (у стеклянных - 4 кГц).

Вибропрочяость при (ускоряющем воздействии 1500 кГц (у стеаслянных-2 кГц).

Наличие подготовительного разряда стабилизирует потенциал зажигания газоразрядного датчика.

Конструкция жатода исключает интенсивное раопылевие материала катода, на стенки объема, -где горит Основяой разряд.

Формула изобретения

отверстием, причем диаметр отверстия соответствует диаметр } катода, а анод и измерительные электроды расположены комплаяа|рно по одну сторону относительно дополн:ительного анода.

Источники ийформации, принятые во внимание при экспертизе:

2.Авторское свидетельство СССР но заявке № 2381964/25, .кл. G 01 R 19/00, 1976 (прототип).