Управляемый газонаполненный разрядник Советский патент 1981 года по МПК H01T3/00 

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано,например, в осциллографических схемах формирования высоковольтных насосекундных импульсов, в высокоскоростной фотографии, в схемах формирования ультракоротких световых им пульсов квантовых генераторов. Известны управляемые разрядники Тригатронного типа, в которых для поджига используется разряд в твердом диэлектрике, содержащие два основных электрода и один управляющий с диэлектрической втулкой из оргстекла или керамики, размещенный соосно в отверстии заземленного электрода, причем цилиндрическая втулка, размещенная на управляющем электроде выступает в разрядный промежуток Lu Недостатками известных разряднико являются высокий порог запуска, большое время срабатывания и большое время коммутации основного разрядног промежутка. Известен также трехэлектродный разрядник, содержащий два основных эле.ктрода и стержневой управляющий электрод, размещенный соосно в от-: верстий охватывающего его основного электрода, причем в основном электроде, расположенном против торца управляющего электрода, выполнено углубление на части торцовой поверхностиу обращенной к разрядному промежутку, что расширяет диапазон рабочих напряжений 23. Недостатки известного разрядника составляют высокий порог запуска, большое время срабатывания разрядника , значительное время коммутации основного промежутка и недостаточная точность включения. Наиболее близким к предлагаемому является управляемый разрядник, использующий для поджига скользящий разряд по керамике с высокой диэлектрической проницаемостью, содержащий установленные в корпусе аксиально

расположенные высоковольтный электрод и полый заземленный электрод, выполненный с воронкообразным отверстием на рабочем торце, внутри которого установлен управляющий электрод с керамическим наконечником прижатым ко внутренней кромке отверс тия заземленного электрода. Снаружи электроды заканчиваются резьбой, обеспечивающей удобное крепление разрядника. Управляющий электрод рас положен внутри заземленного электрода. Он состоит из медной трубки, наконечника с припаянной к нему пластинкой из керамики с высокой диэлектрической постоянной ( 1OOOJ. Поверхность керамической пластинки прижата к краям воронкообразного отверстия, электрод крепится на изоляторе из фторопласта. Откачка и наполнение разрядника производится через отверстие в высоковольтном элекг роде З .

Такой разрядник имеет большое вре мя срабатывания, недостаточную стабильность времени срабатьшания и большое время коммутации основного промежутка. Полученный сравнительно невысокий порог срабатывания недостИ жим при давлениях выше одной атмосферы .

Цель изобретения - улучшение разрядных характеристик, таких как порог запуска, время срабатывания, точность включения, время коммутации основного промежутка.

Указанная цель достигается тем, что в управляемом газонаполненном разряднике, содержащем установленные в корпусе высоковольтный электрод и полый заземленный электрод, вьшолненный с воронкообразным отверстием на рабочем торце, внутри которого установлен управляющий электрод с керамическим наконечником, прижатым к внутренней кромке отверстия заземленного электрода, керамический наконечник выполнен с конической боковой поверхностью и углублением на торце и выступает в воронкообразное отверстие заземленного электрода, а высоковольтный электрод вьпюлнен с углублением на рабочем торце.

Наличие конической поверхности у керамического наконечника в месте контакта керамики с острой кромкой заземленного электрода делает более эффективной подсветку фотонами основного разрядного промежутка. Углуб

861214

ление в торце керамического наконечника позволяет устранить самопроизвольные пробои между высоковольтным электродом и наконечником и подобрать . 5 оптимальную конфгтурацию электрического поля в разрядном промежутке.

На чертеже представлен управляемый коаксиальный разрядник, общий вид. Управляющий электрод 1 размещен 0 соосно с заземленным 2 и высоковольтным 3 электродами. Высоковольтный электрод 3 имеет углубление на торце со стороны разрядного промежутка. Корпус 4 образует с высоковольтным электродом 3 коаксиальную линию с необходимым волновым сопротивлением. Заземленный электрод 2 со стороны разрядного промежутка выполнен с воронкообразным,отверстием. На управляющем электроде I закреплен керамический наконечник 5, боковая поверхность которого вблизи разрядного промежутка сделана конической, а торец выполнен с углублением со стороны разрядного промежутка. Наконечник 5 выступает в разрядный промежуток в пределах воронкообразного отверстия в заземленном электроде 2. Разрядник заполнен азотом или водородом. Воронкообразное отверстие имеет заостренную внутрь острую кромку. Разрядник работает следующим образом.

При подаче управляющего импульса положительной полярности с длительностью не более десяти наносекунд на управляюш;ий электрод 1 между ним и острыми кромками отверстия заземленного электрода 2 возникает скользящий разряд по поверхности наконечника 5. Этот разряд инициируется электронами, появляющимися при автоэлектронной эмиссии в результате усиления электрического поля в микрозазорах между острой кромкой заземленного электрода и керамикой. На острие, касающемся поверхности керамического наконечника, напряженность электрического поля может превышать 10 В/см. В таких высоких 50 полях кроме автоэлектронной эмиссии имеет место взрьш микровыступов на острие и поверхности диэлектрика с образованием плотной плазмы. Контакт плазмы с катодом приводит к дальнейшему усилению эмиссии электронов и ускорению разряда, а также сокращению времени срабатывания. Появление разряда в управляющем промежутке сопровождается испусканием фотонов света, стимулирующих (инициирующих) пробой основного промежутка.

Для более эффективной подсветки основного разрядного промежутка боковая поверхность керамического наконечника 5 сделана конической. Этой же цели служит углубление в заземленном электроде 2. В сочетании с использованием в качестве материала для наконечника керамики с высокой диэлектрической проницаемостью Е 2000 это позволяет существенно снизить порог запуска и уменьшить время срабатывания и коммутации основного .разрядного промежутка. Для того, чтобы устранить самопроизвольные пробои между высоковольтным электродом,3 и наконечником 5, в торце наконечника и в высоковольт ном электроде со стороны разрядного промежутка выполнены углубления. Кроме того, подбором величины углублений в наконечнике можно добиться оптимальной конфигурации электрического поля в разрядном промежутке, что также улучшает характеристики разрядника. Для того, чтобы увеличит точность включения разрядника, диаметры воронкообразного отверстия в заземленном электроде и углубления в высоковольтном электроде выбраны равными .

Испытания лабораторного образца разрядника показывают, что порог запуска больше или равен 240 В, время срабатьдаания равно 5-7 не, время коммутации основного разрядного промежутка примерно равно 0,9 не, а точность включения разрядника равна

+1 НС..

Таким образом, предлагаемый разрядник имеет в 1,5 раза более низкий

порог запуска при давлении га.за в ра,бочем объеме в 5-6 раз большем, чем в известном разряднике. Время срабатьгоания, его стабильность, время коммутации высоковольтного промежутка в 10 раз меньше, чем у известного устройства. Срок службы разрядника превьш1ает 2 10 срабатываний.

«О

Формула изобретения

Управляемый газонаполненный разрядник, содержащий установленные в корпусе аксиально расположенные вы$соковольтный электрод и полый заземленный электрод, выполненный с воронкообразным отверстием на рабочем торце, внутри которого установлен управляющий электрод с керамическим

0 наконечником, прижатым ко внутренней кромке отверстия заземленного электрода, отличающийся тем, что, с целью улучшения разрядных . характеристик, керамический наконечник выполнен с конической боковой поверхностью и углублением на торце и выступает в воронкообразное отверстие заземленного электрода, а высоковольтный электрод вьтолнен с углублением на рабочем торце.

Источники информации, принятые во В1шмаш{е при экспертизе

1.Коршунов Г.С. и др. Управляемый искровой разрядник. - ПТЭ, 1974, N 4, с. 92.

2.Авторское свидетельство СССР № 784606, кл. Н 01 Т 3/00, 1978.

3.Городинский Г.М. Разрядник для искровой камеры, управляемый импульсом малой амплитуды. - ПТЭ, 1967, № 2, с. 68.