Высоковольтный электроизолирующий газовый канал Советский патент 1988 года по МПК H05H5/02 

1 . 87 Изобретение относится к области, электровакуумной техники высоковольтных установок, может быть использовано для перетока газа при давлении торр., между разнопотенциальйыми участками в ускорителях . прямого действия, инжекционных системах термоядерных установок с газовой циркуляцией. Известен мйогосекционный высоковольтный газотрон с рабочим давлением газа (3-2) Ю торр., рабочее напряжение несколько сот кВ, содержащкй подсоединительныё фланцы, коль цевые изоляторы, электроды, градиент ные кольца, делитель напряжения. Ука зэнный высоковольтный газотрон может быть использован как электроизолирую щий газовый канал, работающий при давлении 10 торр. Недостатком этого электроизолирую щего газового канала является низкая газовая проводимост4, что объясняется небольшой величиной отверстий в электродах D-« 0,5 см, поскольку только при небольгаих отверстиях в электродах обеспечивается достаточно высокая электрическая прочность канала. При P-d,(p(pi торр.см в газотроне возникает электрический разряд, характерный для левой ветви кривой Лазпена. Согласно Пашену электрическая прочность газоразрядного промежутка зависит от величины P-d,,,,, где Р - давление в промежутке, а dgajm - эффективное расстояние между электродами. В этом случае эффективная длина зазора d,a)m«L+2D 1---Г- ч«хч -2. 1,5 см, при Ю ,Р 111ГРЛТЧТ Наиболее близким техническим решением является высоковольтный многосекционный электроизолирующий газовый канал, напряжение сотни киловольт, несколько мегавольт, для дифференциальной откачки (перетока) газа из источников ионов,, находящихся под высоким напряжением, содержащий подсоединительныё фланщ 1, кольцевые изоляторы, электроды, градиентные кольца, делитель напряжения. Недостатком указанного высоковольтного электроизолирующего газового канала является невысокая производительность по величине, перетекающего через него газа и необходимость в ряде случаев использования в цепи Перетока газа высоковакуумного насоса. Низкая газовая производитель2ность указанного электроизолирукяцего газового канала объясняется невысокой величиной давления Р а 10 10 торр., при котором осуществляется переток газа. Для рассматриваемого электроизолирующего канала характерны весьма больгаие проходные отверстия в электродах D 10-20 см, следствием чего является непрерывный градиент потенциала вдоль оси канала, поэтому величина для этого случая определяется полной длиной канала L с поправкой на глубину проникаю 4 ° ° концах канала, т.е. d L + 2D. Если принять значение 10 торр.см как допустимое для работы канала, тоi 10 При использовании рассматриваемого электроизолирующего канала в уст- . ройствах с газовой циркуляцией, а также при осуществлении стационарной дифференциальной откачки, обязательно применение компресионного высоковакуумного насоса, подсоединяемого к выходу канала и повьппающего давление торр. до торр. Целью изобретения является повьппение газовой производительности секционированного высоковольтного электроизолирующего газового канала. -. .-.- Поставленная цепь достигается тем, что в известном высоковольтном электроизолирующем газовом канале для электровакуумных установок высокого напряжения, содержащем подсоединительныё фланцы, соединенные с кольцевыми изоляторами, между которьми размещены электроды, подключенные к делителю напрягсенйя, электроды выполнены в виде чашек с основаниями из металлической сетки обращенными друг к другу, а между основаниями двух однопотенциальньгх электродов установлены жалюзийиь1е экраны, при этом величины всех электроизолирующих зазоров удовлетворяют условию Pdэф(p6 10 торр.см, где Р - давление газа;djojcp - величина эффективного зазора. Это позволяет повысить его рабо- d чее давление с до 10 торр. при сохранении высокой газовой проводимости и электропрочности. На фиг. приведен разрез многосекционного электроизолирующего канала, выполненного на основе цилиндрических изоляторов. На фиг.2 - участок межэлектродных зазоров с обозначением характерных размеров. Высоковольтный электроизолирующий . газовый канал (фиг.1) состоит из под соединительных фланцев , кольцевых изоляторов 2, чагаеобразных электродов 3 с основаниями, выполненными на проволочной сетке 4 с высокойпрозрачностью (4а, 4б - проволочки верхт него и нижнего..оснований электродов, соответственно, (фиг.2) диаметр проволочек -. мм, материал - нержавеющая стаяь, тугоплавкие металлы ил их сплавы) жалюзийных экранов 5,, сопротивлений 6 делителя напряжения, градиентных колец 7. Характерные раз меры межэлектродного зазора, а также некоторые другие размеры, влияющие на межэлектродную электропрочность, при рабочем давлении Р тррр., следующие.(фиг.2): d 2-. 5 мм; а 2-5 мм; 1 2-5 мм, г 1,5-3 ММ; Величина d-3Q,(p определяется из соотношения d,-Si d + 2а: где d расстояние между основаниями электродов, а а - глубина проникающего через сетки электрического поля При этом меньше значения приведенных выше размеров относятся к электроизо лирующему каналу, работающему при давлениях, близк;их к торр., а, соответственно, большие размеры к каналу работающему при давлениях . 10 торр. Испь1тания на электропроч ность ряда вариантов сеток показали, что наиболее высокой электропрочностью обладают сетки, выполненные из параллельных проволочек при взаимно ;перпендикулярном расположении проволочек, относящихся к раз но по те нциальным электродам одного зазора. Электропрочность зазора при взаимноперпендикулярном расположении проволочек 40% больше, чем при параллельном их расположении. Введение жалюзийных экранов 5 между однопогтенциальными электродами приводит к увеличению рабочего давления в 34 раза. Назначение жалюзийного экрана 5 позволяет предотвратить развитие электронной лавины вдоль канала и тем самым в значительной мере устранить так называемый эффект полного напряжения, наблюдаемый в длинных многосекционньк электроизолирующих газовых каналах. Через жалюзийный экран может проникнуть лишь небольшая часть быстрых электронов, образующихся в малоэлектродном зазоре и действие их на следукиций зазор будет незначительно. Шаг жалюзи в экране может быть взят 1, см, каких-либо особенных требований к его конструкции не предъявляется, важно обеспёчить высокую газовую проводимость его. . Высоковольтный электролйзолирующий газовый канал работает следующим образом. Включается вакузп ная часть установки, составной частью которой является данный электроизолируюпдай газовый канал, устанавливается рабочее давление в канале ( тбрр.), включаются другие узлы, обеспечиваю-щие работу установки, на канал подается высокое напряжение, при этом через канал проходит газовый проток из области большего давления в область меньшего давления. Злектропрочность канала обеспечивается благодаря выполнению условия электро-прочности зазора в соответствии с законом Паще- на и принятию мер по предотвращению развития ;электронной лавины вдоль канала (установка жалюзийных экранов внутри электродов какала). Высоковольтный электроизолирующий газовый канал, выполненньй в соответствии с описываемым изобретением, . имеет газовую производительность в 100 раз больщую, чем у прототипа при одинаковых геометрических размерах каналов.

В1ЛСОКОБОЛЬТНЫЙ ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУИДИЙ ГАЗОВЬЙ КАНАЛ для электровакуумных установок высокого напряжения содержащий подсоединительные . фланцы, соединенные с кольцевыми изоляторами, между которыми разме1 ены электроды, подключенные к делителю т л и ч а ю щ и и с я напряжения. тем, что, с целью увеличения газовойi производительности, электроды выполнены в виде чашек, с основаниями из металлической сетки, обращенными друг к другу, а между основаниями двз од- нопотенциальных электродов установлены жалюзийные экраны, при этом величины всех электроизолирующих зазоров удовлетворяют условию торр.см,. , ,. . . с где Р - давление газа, dg - величина эффективного зазора. (Л