Полый катод для газоразрядного прибора

(54) ПОЛЫЙ КАТОД ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯ ГО ПРИБОРА(57) Использование: область газоразр техники, преимущественно импульсн ратроны с холодным катодом. Сущ изобретения: полый катод для указ приборов содержит набор цилиндрич сетчатых элементов, укрепленных то на подложке. Размеры перемычек се элемента меньше критического зна соответствующего переходу разряда в вой, а отношение высоты цилиндро диаметру составляет от 1 до 8. 1 ил. Н Размер перемычки 3 между перфораци О ями должен бытЬ меньше критического эна- - а чения, соответствующего переходу разряда ( в дуговой. 0Это объясняется следующим образом д При работе катода в газоразрядном приборе, например в импульсном водородном тиратроне, на анод тиратрона подается высокое напряжение, Подача на сетку управляющего импульса вызывает разряд а между анодом и катодом. По мере увеличения тока устанавливается сверхплотный тлеющий разряд( СПТР), который позволяет получить плотность тока до нескольких десятков ампер на квадратный сантиметр, Однако, как показано в(3), для ГРП с полым енотовом увеличение плотности тока выше 50 А/см приводит к возникновению катодных2 асти Газо" спользоэрядн тиратрокже других увеличеншенныххонструкция предание кат а ода 1, н , выпо ериала орации могут быть про(прямоугольник, круг,ГОСУДАРСТВЕН ОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО, СССР(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 223918, кл. Н 01,1 17/02, 1965,2, Авторское свидетельство СССРЬЬ 355689, кл. Н 01 3 1/20, 1970.3. Хромой Ю.Д. Динамика развития катодных пятен. ПТУ, 1989.4. Абрамович Л.Ю, Сверхплотный тлеющий разряд с полым катодом, ЖТР, 1961,т,36, М 4, с. 714-719. Изобретение относится к облразрядной техники и может бытьвано при создании газораприборов, например импульсныхнов с холодным катодом, а таизделий электронной техники.Целью изобретения являетсяние долговечности катода при повтоках коммутации.На чертеже показана клагаемого полого катода.Катод содержит основкотором закреплены цилиндрыненные иэ перфорированного маперемычкой 3.Отверстия перфиэвольной формымногоугольник). ядной ые тиность анных еских рцами тчатого чения,дугов к ихпятен и переходу СПТР в дуговой разряд, Размер катодного пятна в газоразрядном приборе зависит от материала катода, родэ и давления наполняющего газа и других факторов, Как известно, радиус катодного пятна лежит в пределах 0,1-1 мм 4). Поэтому, если выбрать перемычку с шириной меньшей, чем диаметр катодного пятна, то будут нарушены необходимые условия для формирования дугового разряда.Для того, чтобы отобрать с катода большой ток, катод должен иметь развитую поверхность, т.е. число ячеек в перфорированной поверхности должно быть как можно больше, Однако, если половина линейного размера ячейки меньше, чем ширина катодного падения, эффективность работы такой поверхности снижается ввиду образования затрудненной формы разряда.Таким образом, размеры отверстия перфорации соизмеримы с шириной катодного падения при данных разрядных условиях (материале катода, роде газа, давлении, токе и т.д.).Кроме того, отношение высоты цилиндра кегодиаметрубольше 1, но меньше 8. Обоснование этих соотношений вытекает из следующих соображений,Электрическое поле в полом катоде имеет специфическое распределение в зависимости от соотношения Н/О, где Н - высота цилиндра; О - диаметр, Если Н = О у катода из перфорированного материала, то эквипотенциаль, ограничивающая плазму СПТР, провисает внутрь полого цилиндра таким образом, что значительная часть внутренней поверхности катода не участвует в эмиссии, Кроме того, распределение градиента потенциала внутри катода имеет такую форму, что направленное движение электронов (по нормали к эквипотенциалэм) не приводит к их осцилляции и преимущества полого катода выражены слабо.Если же Н8 О, то, хотя внутри катода из перфорированного материала и существуют значительные осцилляции электронов и перфорации обеспечивают высокую плотность тока в СПТР, выход электронов в разрядный промежуток спадает вследствие ослабления проникновения поля анода, вытягивэющего электроны, Высокая плотность тока в разрядный промежуток обеспечивается в этом случае за счет повышения анодного напряжения, что приводит к интенсивной бомбардировке и распылению кромки катодного цилиндра, 50 55 вишенных токах коммутации, цилиндры выполнены из перфорированного материала с размером перемычки между перфорациями меньше критического значения, соответствующего переходу разряда в дуговой, а отношение высоты цилиндра к его диаметрусоставляет 1 +8,Катод предлагаемой конструкции позволяет реализовать условия для осуществления сверхплотного тлеющего разряда,Пример конкретного выполнения.5Испытания предлагаемого полого катода проводились в импульсном тиратроне сводородным наполнением, Основание катода выполнено в виде цилиндра диаметром22 мм и высотой 17 мм, открытого со сторо 10 ны сетки, заполненного цилиндрами диаметром 4 мм и высотой 17 мм иэ сетки сшагом 0,5 мм, диаметром перемычек 0,15мм, Максимальное расстояние между цилиндрами 4 мм.Тиратрон испытывали в схеме линейного модулятора при напряжении анода 10 кВ,токе анода 2 кА длительностью 150 нс, причастоте повторения 100 Гц, а также при напряжении анода 12 кВ, токе анода 250 А20 длительностью 150 нс при частоте повторения 100 имп/с,На сетку подавали напряжение управляющих импульсов 2,5 кВ. Напряжение поддержания разряда при токе 2 кА составляло25 500 В. Величина напряжения поддержанияразряда соответствует напряжению поддержания сверхплотного тлеющего разряда.Испытание полого катода в стеклянномЗ 0 диоде показало, что при токе 2 кА свечениеразряда распределено равномерно по всему объему катода, Существование в тиратроне сверхплотного тлеющего разряда,равномерно распределенного по поверхно-,З 5 сти катода, позволяет увеличить долговеч-ность по сравнение с тиратроном с дуговымразрядом в десятки раз,Использование предлагаемого пологокатода в импульсном тиратроне позволит40 уменьшить его массогабаритные характеристики, повысить КПД и улучшитьтактико-технические характеристики радиотехнических устройств,формула изобретен ия45 Полый катод для газоразрядного прибора, содержащий матричные элементы в видецилиндров, укрепленных торцами на основании катода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения долговечности при по1818641 Составитель Т. ЛакомкинаТехред М.Моргентал Корректор:С; Пекарь Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101. Заказ 1939 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5