Управляемый газоразрядный прибор низкого давления Советский патент 1983 года по МПК H01J17/44 

2. Прибор по п. 1, о т л и ч а X) щ и и с я .тем, что все размеры прорези характеризующие ее площадь в стенке пускового электрода не меньше соответствующего размера для прорези в стенке катода.

3. Прибор по п. 1, о .т л ичающийся тем, что площадь прорезей в стенке пускового электрода значительно превышает площадь перемычек между прорезями.

1

Изобретение относится к управляеп«)|м газоразрядным приборам низкого давленияс холодным катодом, предназначенным для периодического включения емкостного накопителя на нагрузку.

Известен газоразрядный прибор с холодным катодом в виде полого цилиндра с двойными стенками. Внутри полого катода размещен пусковой электрод в виде двух параллельных дисков соединенных токопроводящими стойками С

Недостатком такого прибора является большое время запаздывания срабатывания.

Известен также газоразрядный прибор, содержащий анод и холодный полый цилиндрический катод, разделенный основным разрядным промежутком, ширина которого меньше критического расстояния, необходимого дпя зажигания, самостоятельного разряда, и пусковой электрод в виде полого цилиндра, размещенный внутри катода 2 1|

Однако запуск такого прибора возможен лишь при пусковых напряжениях, превышающих 1 Кв. Поскольку мощность, затрачиваемая при запуске прибора при заданной пусковой емкости, пропорциональна квадрату пускового напряжения, то увеличение пускового напряжения приводит к заметному снижению экономичности прибора. При этом снижается коэффициент усиления прибора по напряжению.

Целью изобретения является снижение пускового напряжений.

Эта цель достигается тем, что в управляемом газоразрядном приборе низкого давления, содержащем анод и холодный полый катод, разделенные основным разрядным промежутком, ширина которого меньше критического расстояния, необходимого для зажигания самостоятельного разряда и

пусковой электрод в виде полого

цилиндра, размещенный внутри катода, в боковой стенке пускового электрода выполнены прорези, а катод имеет двойные стенки, внутренняя из которых

также снабжена прорезями, расположенными напротив соответствующих прорезей в пусковом электроде. Зазор ;между пусковым электродом и внутренней стенкой катода не превышает ширины основного разрядного промежутка. Размеры прорезей, характеризующие их площадь, выбирают таким образом, чтобы все размеры прорези, характеризующие ее площадь в стенке пускового электрода, были не меньше соответствующего размера прорези в :стенке катода.

Площадь прорезей целесообразно выбирать значительно превышающей

площадь перемычек между прорезями.

На чертеже представлен предлагаемый газоразрядный прибор.в разрезе.

Прибор содержит анод 1, поль1й цилиндрический катод 2, имеющий, внут|эеннюю стенку 3 и наружную стенку , а также пусковой электрод 5 в виде полого цилиндра, открытого

в сторону анода. Прибор смонтирован в керамическом корпусе 6. Прибор также содержит выйоды 7, 8, 9 анода, катода и пускового электрода соответственно. Прибор снабжен генератором 10 водорода с выводом 11 и штегелем 12 для Откачки и наполнения. В боковой стенке полого пускового электрода выполнены прорези 13 и I соответствующие им прорези Щ во внутренней стенке катода. Прорези 13 расположены против соответствую щих прорезей k, Между пусковым электродом и внутренней стенкой катода имеется зазор 15. Перемычка 16 связывает части пускового электрода, разделенные прорезямн). Анод отделен от цилиндрического полого катода основным разрядным промежутком 17- Зазор 15 не должен превышать ширину промежутка 17. Любой размер, характеризующий (площадь прорезей в стенке пускового электрода, не должен быть меньше соответствующего размера для проре зей в стенке катода, а площадь прорезей 13 должна быть существенно больше площади перемычек 16. Прибор работает в среде водорода при условиях, соответствующих левой ветви кривой Пашена. Давление водорода поддерживается на заданном уровне (0,1 - 0,6 Тор) с помощью генератора водорода 10. При работе вь1вод 7 анода подключается к положительному зажиму емкостного накопи теля, а вывод § катода,- к отрицательному зажиму. Юирина промежутка . 17 между катодом и анодом выбрана меньшей критического расстояния, . при котором зажигается самостоятельный разряд (в данном случае , ширина основного промежутка составляет k мм ). Поэтому в .условиях, соответствующих левой ветви кривой Пашена, основной промежуток обладает вы со кой э л е к т р и ч е с кой про ч но ст (не меньше 30 кВ) в рабочем диапа-. зоне давлений. К выводу 9 пускового электрода подсоединена пусковая схема, выдает положительное напряжения (в несколько сот Вольт, при токе в 5 мА, обеспечивающее при рабочемдавлении зажигание сторожевого тлею щего разряда, и импульсное напряжен отрицательной полярности .(пусковое напряжение )амплитудой в несколько сот Вольт при токе до 0,5 А, служаи е для запуска прибора в заданный момент времени. Сторожевой тлеющий, разряд зажигается между катодом и Пусковым электродом. Сторожевой разряд нужен для уменьшения и стабилизации времени запаздывания срабатывания прибора. Для запуска при бора на пусковой электрод необходимо подать отрицательное импульсное пусковое напряжение, которое компен 74 сИровало бы положительное напряжение . горения сторожевого разряда и привело бы к ускорению движения электро- I нов из плазмы сторожевого.разряда в сторону анода. Отсюда следует, что любое снижение напряжения горения сторожевого разряда способствует снижению пускового напряжения. Для плазмы сторожевого разряда в данном приборе характерно колебательное движение электронов. Выйдя из катода вследствие ионной бомбардировки, электрон пролетает через прорези 1 и 13 внутрь пускового электрода, совершает несколько колебаний и . после этого попадает на стенку пускового электрода. В результате длина пробега, электронов увеличивается и соответственно возрастает вероятность ионизирующих столкновений с атомами наполняющего rasa и как следствие этого уменьшается напряжение горения сторожевого тлеющего разряда. Если в приборе - прототипе сторожевой разряд горел при напряжении выше 1 кВ, то в предлагаемом приборе устойчивое горение разряда имеет место при напряжении порядка 400 В. Уменьшение напряжения горения сторожевого разряда обеспечивается особенностями конструкции предлагаемого прибора. При зазоре 15 между пусковым электродом и внутренней стенкой катода, не превышающем ширины основного разрядного промежутка, электрическая прочность зазора становится не меньше электри-. ческой прочности основного промежутка, вследствие чего разряд не может гореть непосредственно в зазоре, так как электрическая прочность указанного зазора в рабочем диапазоне делений в условиях левой ветви кривой Пашена существенно больше прикладываемого к зазору напряжения, определяемого величиной 1 кВ (в i данном примере ширина зазора 15 составляла 1,5 мм).. При такой ширине зазора разряд в катодно-пусковой камере горит сквозь прорези в пуско- . вом электроде и во внутренней стенке катода по длинному пути между поверхностью катода, заключенной между двойными стенками катода, и внутренней поверхностью пускового электрода. Увеличение длины пробега электронов на пути к пусковому электроду приводит к возрастанию вероятности ионизирующих столкновений с атомами наполняющего газа и в конечном итоге к заметному снижению напряжения горения сторожевого разряда. Более эффективному снижению напряжения горения сторожевого разряда способствует правильный выбор размеров прорезей, которые характеризуют их площадь. В том случае, .когда любо.й указанный размер, харак теризующий площадь прорезей в стенке пускового электрода, не меньше соответствующего размера в стенке полого катода, электроны не попадаю непосредственно из полости катода на пусковой электрод, а совершают .несколько колебаний относительно центральной оси. Таким образом, площадь прорезей 13. должна быть намного больше площади перемычек 1б между соседними прорезями. В этом случае подавляющая часть элек тронов, выходящих из прорезей катод совершает колебания относительно оси и только малая масть электронов попадает непосредственно на пусковой электрод. При этом форма прорезей 13 и 1 может быть любой, однако наимен1 шие потери электроно имеют место при описанной выше форме прорезей в пусковом электроде и катоде. .6 После подачи на пусковой электрод импульса напряжения отрицательной полярности, амплитуда которого-несколько превышает напряжение горения сторожевого тлеющего разряда, электроны из плазмы сторожевого разряда выбрасываются по направлению к аноду, происходит ионизация атомов наполняющего, газа в промежутке 17 между анодом и катодом, и развивается разряд с анода на катод. В предложенном газоразрядном приборе может быть использован холодный катод любой известной конструкции. Экспериментальным путем установлено, что газоразрядный прибор обеспечивает существенное снижение амплитуды пускового напряжения по сравнению спрототипом. Уменьшение пускового напряжейия повышает экономичность прибора и позволяет получить существенные преимущества при использовании прибора. S частности, уменьшение пускового напряжения меньше 1000 вольт дает возможность применить в пусковых схемах полупроводниковые приборы, что.приводит к уменьшению габаритов и стоимости указанных схем и увеличению их надежности. При этом увеличивается коэффициент усиления прибора . по напряжению.