Катодный узел газоразрядных устройств Советский патент 1981 года по МПК H01J17/06 

(54) КАТОДНЫЙ УЗЕЛ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ УСТРОЙСТВ

Изобретение относится к области электронной техники, а более конкретно к устройству различных газоразрядных приборов и устройств, и может най(ти применение в мощных газоразрядных коммутаторах, плазменных источниках заряженных частиц, газоразрядных источниках света и т.п.

В газоразрядных приборах и устройствах широкое применение находят как накаленные, так и ненакаливаёмые катоды. Однако в последнее время наметилась тенденция во многих случаях, там где это возможно, применять ненакаливаемые катоды. Особенно это характерно для разборных газоразрядных устройств технологического назначения.

Среди ненакаливаемых катодов известно устройство, содержсццее плазменный безэмиссионный катод. В нем разрядный ток во внешней цепи замыкается не за счет эмиссии электронов с поверхности катода, а за счет разделения зарядов, образующихся в плазме вблизи поверхности катода и отбора на нее ионов.

Одним из наиболее существенных положительных качеств указанного катодного узла является его более высокая эффективность по сравнению с холодными катодами с использованиeNj вторичной ионнозлектронной эмиссии 1 .

Недостатком данного катодного узла является значительная по величине сила тока вспомогательного разряда. Она соизмерима с силой тока основной электрической цепи.

10

Наиболее близкой к предлагаемому устройству по технической сущности является конструкция мощного безэмиссионного катода, которая содержит систему возбуж/ ения .вспомогательно15го разряда для образования плазменного катода и набор усилительных электродов кольцевой формы, каждый из которых подключен к источнику потенциала,более отрицательного,

20 чем потенциал плазменного катода t Однако характеристики данного катода не удовлетворяют разработчиков газоразрядных приборов.

Во многих случаях желательно уве25личение эффективности катодного узла, которая может быть повышена за счет возрастания коэффициента усиления плазменного тока на единицу длины К(.х) , который равен отношению ионного то30ка на стенку к разрядному току в данНОИ сечении. Для указанной конструкции К(X ) обратно пропорционален радиусу колец, поэтому для улучшения характеристик катодного узла увеличения К(х) необходимо уменьшать радиус колец. Однако это приводит к сильному разогреву колец и является одной из причин ограничивающей величину тока, получаемого с катодного узла.

Цель изобретения - повышение энергетической эффективности катодного узла за счет увеличения коэффициента усиления плазменного тока.

Указанная цель достигается тем, что в катодном узле, содержащем систему возбуждения вспомогательного разряда для образования плазменного катода, набор усилительных электродов кольцевой формы, каждый из которых подключен к источнику потенциала более отрицательного,чем потенциал плазменного катода, при этом на внутренних поверхностях усилительных электродов выполнены металлические ребра, сориентированные параллельно продольной оси устройства..

На фиг.1 пок&зана конструкция прелагаемого катодного узла; на фиг.2 схема подключения катодного узла к источнику питания.

Катодный узел ( фиг.1 ) состоит из первичного катода 1 и усилительных секций 2,внутренняя поверхность которых имеет оребрение 3.

Газоразрядный прибор с предлагаемым катодным узлом подключается к источникам питания следующим образом (фиг.2);

Источник разрядного напряжения 4 через балластный резистор 5 подключается между анодом 6 и первичным катодом, источник смещения потенциала на усилительных секциях 7 подключается /1ежду анодом и усилительными секциями через резисторы смещения 8.

После зажигания разряда между первичным катодом 1 и анодом 6 в полости, образуемой усилительными секциями 2, образуется плазма. При подаче ва усилительные секции 2 от дополнительного источника смещения 8 потенциала более отрицательного, чем потенциал плазмы в области усилительной секции, на них идет ионный ток, величина которого пропорциональна площади внутренней поверхности усилительной секции. Скорость генерации ионов пропорциональна электронной температуре и току разряда, то есть произведению средней плотности тока по сечению на площадь поперечного сечения. Величина коэффициента усиления плазменного тока определяется отношением ионного тока на единицу длины усилительной секции к разрядному току в этом сечении.

Наличие оребрения 3 приводит к тому, что при сохранении площади поперечного сечения усилительной секции увеличивается площадь внутренней поверхности, на которую производится отбор ионов из плазмы. За счет

5 этого происходит увеличение электронной температуры и градиента потенциала в положительном столбе, что увеличивает скорость генерации ионов. Все это обусловливает повышение

энергетической эффективности катодного узла за счет возрастания коэффициента усиления плазменного тока при сохранении тока первичного катода и габаритных размеров катодного

5 узла в целом.

Формула изобретения

Катодный узел газоразрядных устройств, содержащий систему возбуждения вспомогательного разряда для 1 образования плазменного катода, набор усилительных электродов кольцевой формы, каждый из которых подключен к источнику потенциала, более . отрицательного, чем потенциал плазменного катода, отличающийс я тем, что, с целью повышения энер0 геуической эффективности катодного узла за счет увеличения коэффициента усиления плазменного тока, на внутренних поверхностях усилительных электродов выполнены металлические 5 ребра, сориентированные параллельно продольной оси устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Sci Instrum,V.48. № 8, p.935-937,1976, (прототип).