Управляемый разрядник Советский патент 1981 года по МПК H01T1/00 

1

Изобретение относится к электротехиике и предназначено для быстрой коммутации электрической энергии из высоковольтных источников на нагрузку, в частности, в схемах формирования высоковольтных импульсов с круTfcJM (наносекундным) фронтом и может быть использовано в различных областях экспериментальной физики и техники.

Известен управляемый вакуумный разрядник, содержащий вакуумную камеру, два изолированных друг от друга основных электрода, цилиндрический диэлектрический экран, расположенный между электродами и изготовленный из диэлектрика с повышенной газогенерирующей способностью, и поджигающий электрод, установленный на одном из основных электродов 1 Недостатком этого разрядника является ограничение его функциональных возможностей вследствие электрической связи поджигающего устройства с одним из основных электродов.

Наиболее близким к предлагаемому является управляемый разрядник, содер жащий два электрода, расположенные в разрядной камере с окном для ввода инициирующе.го пробой, излучения и установленный изолированно от электродов источник ультрафиолетового излучения, подсоединенный к окну разрядной камеры. В этом разряднике обеспечена электрическая развязка основной разрядной цепи и блока поджига, выполненного в виде источника ультрафиолетового излучения, за счет чего значительно расширены его функциональ10ные возможности Г 21Однако этот разрядник обладает относительно высокими временем запаздывания срабатывания и его разбросом.

Цель изобретения - повышение ста15бильности и уменьшение времени запаздывания срабатывания.

Указанная цель достигается тем, что управляемый разрядник, содержащий два электрода, расположенные в

20 разрядной камере с окном для ввода инициирующего пробой излучения и источник ультрафиолетового излучения, подсоединенный к окну разрядной камеры, снабжен диэлектр 1ческой газо25генерирующей цилиндрической вставкой, которая установлена между электродами, боковая поверхность вставки выполнена с кольцевой угловой канавкой с прямым углом раствора, сиь«1ет30оичной относительно средней поперечной плоскости сечения вставки, разрядная камера откачана до вакуума, а ее окно выполнено сквозным и расположено напротив канавки вставки. Источник ультрафиолетового излучения, который электрически изолирован от разрядных электродов располаЬается от них на большом по сравнению с межэлектродным зазором расстоянии, Достаточном для устранения электрической связи между ними в момент пробоя и после него, а на линии прямой видимости между источником излучения и облучаемой им поверхностью диэлектрической межэлектродной встав ки отсутствует какая-либо среда, эффективно поглощая вакуумное ультрафиолетовое излучение. Вставка изгота ливается из диэлектрика с высоким поверхностным сопротивлением и повышенной газогенерирукадей способностью Для повышения чувствительности к вакуумному ультрафиолетовому излучению что ведет к достижению минимальных задержек срабатывания и их разброса, диэлектрическая вставка имеет со сто роны облучения углубление, выполненное для вставки с осевой симметрией в виде угловой кольцевой канавки с углом, близким к 90. На чертеже представлен предлагаемый разрядник, общий вид с частичныл разрезом. Разрядник имеет коаксиальную конструкцию, согласованную.по волновому сопротивлению с формирующим и нагрузочным фидерами. Основной несущий элемент конструкции - разрядная каме ра 1 представляет собой цилиндрический вакуумный объем,к которому вакуумно плотно крепятся коаксиальные вводы 2 откачной вакуумный агрегат 3 и источник 4 ультрафиолетового излучения (показанный схематично, поскол ку им может являться любой из извест ных источников вакуумного ультрафиолетового излучения). Минимальное рас стояние от источника излучения до ра рядного пройежутка выбирается таким, чтобы исключить возможность пробоя с высоковольтного электрода на источник . Между разрядными электродами 5, механически укрепленными на внутренних пррводниках коаксиальных вводов 2 и имеющих с ними электрический кон такт; встроена цилиндрическая диэлек трическая вставка б, изготовленная .из диэлектрика с повышенной газогенерируглцей способностью (орга 1ическо го стекла, виниплас.та, эбонита и т.п и имеющая симметричную относительно средней поперечной плоскости ее сече ния кольцевую угловую канавку с углом раствояя/ близким к 9О-. Ме;кду источником 4 ультрафиолетового излучения и облучаемой им поверхностью диэлектрической вставки б на линии прямой видимости отсутствует какаялибо среда, эффективно поглощающая вакуумное ультрафиолетовое излучение (т.е. оптические окна, пленки, газ). Длина диэлектрической вставки 6 выбирается из условий обеспечения достаточной электрической прочности межэлектродного зазора при макси-. мальном рабочем напряжении разрядника. Откачка разрядника осуществляет-, ся до разрежения, обеспечивающего отсутствие пашеновского пробоя. При необходимости возможна дополнительная откачка источника вакуумного ультрафиолетового излучения. Как показывают эксперименты, при коммутируемых токах до 1 кА (напряжение 10-75 кВ, волново.е сопротивление 75 Ом, длительность импульса 60 не) фронт импульса тока составляет i не. Время запаздывания срабатывания плавно спадает от 70±5 не при 10 кВ до 30±1 НС при 70 кВ. Рабочий ресурс (1-1,5)-10 срабатываний до появления вероятности самопробоя 0,05 при частоте 2 Гц. Область рабочих напряжений занимает диапазон от напряжения самопробоя до 15-20% о этого напряжения без каких-либо перестроек как разрядника, так и системы поджига. В качестве источника вакуумного ультрафиолетового излучения используются: конденсированная искра в вакууме между электродами и разряд по поверхности органического стекла (энергоемкость разрядного конденсатора 0,5Дж, расположение излучающей искры в 80 см от коммутирующего зазора), импульсная рентгеновская трубка (длительность импульса 40 не, напряжение 40 кВ, ток 80-90 А) и стационарная рентгеновская трубка (напряжение 2-5 кВ, ток 520 мА, антикатод трубок располагается в 10 см от зазора;.в последнем случа.е разрядник срабатывает с частотр й линейно зависящей от интенсивности излучения и меняющейся от единиц до тысячных долей герца. При введении между источником излучения и диэлектрической вставкой любой среды, поглощающей излучение в диапазоне от 1 до -v 1000 А, разрядник перестает срабатывать. Предлагаемый разрядник обладает широкими функциональными возможностями благодаря электрической развязке между поджигающим устройством и коммутирующими электродами и по своим достоинствамПриближается к разряднику с лазерным поджигом, являясь во сравнению с ним более простым и дешевым. Формула изобретения Управляемый разрядник, содержащий два электрода, расположенные в разрядной камере с окном для ввода инициирующего пробой излучения и установленный изолированно от электродов ис