Газоразрядный магнитоэлектрический преобразователь

(50 4 33/О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Саратовский политехнический институт(54) ГАЗОРАЗРЯД НЬ 1 Й МАГНИТОЭЛ ЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к магнитнымизмерениям с помощью газоразрядныхприборов и может быть использовано приисследованиях постоянных и градиентныхмагнитных полей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей газоразрядного магнитоэлектрического преобразователя за счет обеспечения возможности измерения двух составляющих магнитного поля. Устройство содержит катод 1, выполненный в виде металлического кольца, анод 2, выполненный в виде металлического стержня и расположенный внутри катода вдоль его оси, и три измерительных электрода 3, 4, 5, два из которых расположены с одной стороны торцовой поверхности катода на расстоянииот нее симметрично его оси, а третий электрод закреплен между анодом и катодом так, что его ось совпадает с осью первого электрода. При этом расстояние 1 выбирается из условия 0- 0/3(/(В- й/2, где В- внутренний диаметр катода; В - диаметр анода. Предлагаемая конструкция обеспечивает возможность измерения двух составляющих магнитного поля, при этом за счет увеличения поверхности катода повышается ресурс устройства и стабильность измерений. 3 ил.5 О 5 20 0 (г(0,Изобретение относится к технике магнитных измерений с помощью газоразрядпых приборов и может быть применено в измерительной технике, автоматике и электронике при исследованиях постоянных и градиентных магнитных полей.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей газоразрядного магпитоэлектрического преобразователя за счет обеспечения возможности измерения двух составляюгцих магнитного поля.11 а фиг. 1 изображена схема расположения электродов преобразователя; на фиг. 2 - распределение концентрации носителей заряда п вдоль координаты Л при г=содь; на фиг. 3 - распределение концентрации носителей заряда и, по азимуту 11.) при г=сопз 1.Устройство состои г из катода 1, выполненного в виде металлического кольца с внутренним диаметром 0 ь анода 2, выполненного в виде металлического стержня диаметром 0, расположенных коаксиально с осью колбы преобразователя не изображена), и трех измерительных электродов 3 - 5 в виде металлических стержней.Электрод 3 расположен с электродом 4 соосно напротив друг друга, а торцовая поверхность рабочей части электрода 3 лежит в плоскости, проходящей через торцовые поверхности катода 1 и анода 2, обращенные к электродам 4 и 5. Электроды 4 и 5 размегцены по одну сторону от катода 1 и анода 2 симметрично относительно продольной оси колбы, причем торцовые рабочие поверхности измерительных электродов 4 и 5 лежат в плоскости, перпендикулярной оси колбы, отстоящей от плоскости, проходящей через торцовые поверхности катода 1 и анода 2, обращенные к этим электродам на расстоянии , определяемом из условия:0 - 0( 0 - О. Устройство работает следующим образом.Измерительные электроды 3 - 5, помещенные в области разряда, позволяют одновременно измерять поперечную и продольную составляющие магнитного поля.Предлагаемое устройство позволяет создать в области возникновения разряда между катодоми анодом 2 неоднородное электрическое поле, величина которого без учета краевых эффектов определяется соотношением: УЕ,=В/м,г Ы - - 2где / - потенциал между катодом 1 и анодом 2;г - координата области разряда, в которой размещаются измерительныеэлектроды 3 - 5.Координата г определяется из условия 25 30 З 5 40 45 50 55 Использование неоднородного электрического поля облегчает разряд, что связано.с возникновением частичного разряда в местах, где напряженность поля достигает критических значений.Использование в качестве катода 1 кольца с развитой поверхностью способствует стабилизации разряда и повышению ресурса работы прибора.Размеры 0 и 0 катода 1 и анода 2 выбираются таким образом, чтобы не возникал разряд непосредственно в радиальном направлении при заданном минимальном рабочем напряжении между электродами.Это условие выполняется при ограничениях, накладываемых на поперечные размеры датчиков и определяемых, в основном, величиной О, при измерении распределения магнитного поля в протяженных магнитных фокусирующих системах с узкими 1 Я=З - : 1010 м) и сверхзвуками (О(3 10 м) каналами, используемыми для фокусировки тонких электронных потоков,Г 1 ри подаче напряжения на катод 1 и анод 2 на краях в области их торцовых поверхностей возникает неоднородное электрическое поле, при этом длина силовых линий увеличивается по сравнению с внутренней областью устройства. При определенном потенциале, равном потенциалу зажигания С/, ускоренные электрическим полем, двигающиеся вдоль искривленных силовых линий электроны набирают скорость, достаточную для ионизации газа. Разряд возникает не в центральной области устройства, где длина силовых линий электрического поля минимальная, а на обоих краях, в области торцовых поверхностей анода 1 и катода 2, приобретая тороидальную форму, что наблюдается визуально.Дрейфовая скорость носителей заряда в этом случае имеет как радиальную 11 ) так и осевую 11 Гд,) составляющие, что и обеспечивает измерение как продольной, так и поперечной компонент магнитного поля. При значительных расстояниях между катодом 1 и анодом 2 пробой газа происходит непосредственно в радиальном направлении, т. е. в центральной области между катодом и анодом, где длина силовых линий минимальна, поэтому дрейфовая скорость носителей заряда в отсутствие магнитного поля имеет только радиальную составляющую.При возникновении краевого разряда осевое распределение концентрации ионов имеет вид, представленный на фиг. 2 при г=соий. Два максимума с координатами + Л соответствуют областям максимальной ионизации газа. В обе стороны от максимумов происходит диффузия электронови ионов и объемная рекомбинация. Абсолютная величина Л, зависит от выбора г и уменьшается при смещении по радиусу всторону анода 2 или катода 1, приближаясь к , - 1.ЪПри воздействии плоского поперечного магнитного поля В,=В (ось х проходит через центры измерительных электродов 4, 5, 5 т. е. по линии ср=О, л) происходит деформация распределения концентрации носителей заряда (ионов) по ср (фиг. 3). Магнитная сила г-с 1,5 р ВД сжимает разряд в области ср=О и разжимает в области 10 ср=тс, изменяя концентрацию п,=)(ср) в точках, где расположены электроды 4 и 5, в результате чего появляется разностный сигнал, пропорциональный измеряемому магнитному полю.При воздействии на область разряда 15 продольного магнитного поля В, происходит искривление траектории электронов как в магнетронном диоде. Длина траектории увеличиваетя, что облегчает существование разряда с меньшим выпячиванием из области между катодом 1 и анодом 2 (пунктирная кривая, фиг. 2). На измерительных электродах 4 и 3, расположенных симметрично относительно одного из максимумов распределения концентрации и;=(2) с координатами 2 и Лг и т=сопй (фиг, 2), в точ ках 4, 3 появляется сигнал К пропорциональный Хп;=и;, - п,-,И - Ьп;) или У-В. Если продольное магнитное поле В неоднородное по г, т, е. В -- )(г), то имеющееся незначительное смещение координаты измерительных электродов с оси системы (тО) 30 в область т)1 Эг не приводит к существенной ошибке измерения В. Происходит усреднение измеряемой величины Впо сечению, ограниченному поперечными размерами конструкции, что имеет место и при измерении, например, датчиками Холла. 35Предложенный газоразрядный магнитоэлектрический преобразователь имеет следующие преимущества: за счет применения коаксиальной конструкции анода и катода, развитой поверхности катода и при соответствующем давлении газа обеспечивается тороидальная форма горения рдз;, з,;хоз- рдя позволяет пр данном рдсс;лориси; электродов одОврехсинс нзчс 15ь ,О 1 сНую И ПродоЛЬНуЮ СОСТС В, 5 КьцССн О ГО и Ол я, у м е н ь ш и т ь н д и .5 я ж с. ;с з ".,и, . , ния, повысить ресурс пдсзо и .,;, г,бнльность горения разряда.Данная конструкция позвозрч г еозз,з; миниатюрные преобразователи, . поссс 5 нь:с регистрировать магнитные поля в узк каналах. ФоРмула изоорс текияГазоразрядный магнитоэлектрнчески й преобразователь, содержащий двд измерительных электрода, анод, выполненные в виде металлических стержней, и металл ичс скнй катод, помещенные в наполненную газом колбу, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного измерения поперечной и прсдольной составляющих магнитного поля, в него введен третий измерительный электрод, катод выполнен в виде кольца, анод расположен внутри катода вдоль его оси тдк, что соответствующие торцовые поверхност, анода и катода находятся в одних плоскостях, два измерительных электрода рдзмеШены симметрично относительно оси катода так, что их торцовые поверхности ндхсг - дятся в плоскости, параллельной рабочей торцовой поверхности катода нд расстоянииот нее, а третий измерительный электрод расположен между анодом и катодо, соосно с одним из измерптельньх электродов так, что его торцосздя поверхность находится в одной плоскости с рдбочен тор- цОВОЙ поверхностью катода, п 1 эичез 1 здссто. - ниевыбирается из условияО - Пг О - 0- ;.5 2где В - внутренний диаметр кдтодс;Йг - диаметр анода.1483413 -1.тах -Й О Ь 7 Елках 1 У1ФигЗСоставитель Г. Клитотехнис Редактор Л. Пчолинская Техред И. Верес Корректор М. Васильева Заказ 2828/44 Тираж 713 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР1 3035, Москв а, Ж - 35, Рау шская наб., д. 4/5Производственно. издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101