Управляемый газоразрядный прибор низкого давления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 511 Н 01 17 ПИС ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ Т(54) (57) 1 НЫЙ ПРИБОР жащий анодческий кат разрядным УПРАВЛЯНИЗКОГОи холоднод, разделпромежутко МЫЙ ГАЗОРАЗРЯД АВЛЕНИЯ, содер й полый цилинд енные основным м, ширина кото приодом преого . Ж ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ го меньше критического расстояния,необходимого для зажигания самостоятельного разряда, и пусковой электрод в виде полого цилиндра, размещенный внутри катода, о т л и ц а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения пускового напряжения, в бок ковой стенке пускового электрода выполнены прорези, а катод имеет двойные стенки, внутренняя из которых также снабжена прорезями, расположенными напротив соответствующих прорезей в пусковом электроде, чем зазор между пусковым электр и внутренней стенкой катода не вышает ширины основного разряди промежутка2. Приборпоп. 1, отличаю щ и й с я .тем, что все размеры прорези характеризующие ее площадь в стенке пускового электрода не меньше соответствующего размера для прорези в стенке катода. 9232573. Прибор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что площадь прорезей в стенке пускового электрода значительно превышает площадь перемычек между проре 1эями.Изобретение относится к управляемым газоразрядным приборам низкогодавления с холодным катодом, предназначенным для периодического включения емкостного накопителя на нагруэкуфИзвестен газоразрядный приборс холодным катодом в виде пологоцилиндра с двойными стенками. Внутриполого катода размещен пусковой элек"трод в виде двух параллельных дисков,соединенных токопроводящими стойками 11 1 .Недостатком такого прибора является большое время запаздываниясрабатывания.Известен также газоразрядныйприбор, содержащий анод и холодныйполый цилиндрический катод, разделенный основным разрядным промежутком, ширина которого меньше критического расстояния, необходимогодля зажигания самостоятельногоразряда, и пусковой электрод в видеполого цилиндра, размещенный внутрикатода 1 2 1 .Однако запуск такого приборавозможен лишь при пусковых напряжениях, превышающих 1 Кв. Посколькумощность, затрачиваемая при запускеприбора при заданной пусковой емкости, пропорциональна квадратупускового напряжения, то увеличениепускового напряжения приводит кзаметному снижению экономичностиприбора. При этом снижается коэффициент усиления прибора по напряже-нию,Целью изобретения является снижение пускового напряжения.Эта цель достигается тем, что вуправляемом газоразрядном приборенизкого давления, содержащем аноди холодный полый катод, разделенные основным разрядным промежутком,. ширина которого меньше критическогорасстояния, необходимого для зажигания самостоятельного разряда и5 пусковой электрод е виде пологоцилиндра, размещенный внутри катода,в боковой стенке пускового электродавыполнены прорези, а катод имеетдвойные стенки, внутренняя иэ которых1 О также снабжена прорезями, расположенными напротив соответствующих прорезей в пусковом электроде, Зазормежду пусковым электродом и внутренней стенкой катода не превышает шири 15 ны основного разрядного промежутка,Размеры прорезей, характеризующие ихплощадь, выбирают таким образом,чтобы все размеры прорези, характеризующие ее площадь в стенке пуско 20 вого электрода, были не меньшесоответствующего размера прорези встенке катода,Площадь прорезей целесообразновыбирать значительно превышающей25 площадь перемычек между прорезями,На чертеже представлен предлагаемый газоразрядный приборв разрезе.зо Прибор содержит анод 1, полййцилиндрический катод 2, имеющий,внутреннюю стенку 3 и наружнуюстенку М, а также пусковой электрод5 в виде полого цилиндра, открытогов сторону анода, Прибор смонтирован 35в керамическом корпусе 6, Прибортакже содержит выводы 7, 8, 9 анода,катода и пускового электрода соответственно, Прибор снабжен генерато О ром 10 водорода с выводом 11 и штегелем 12 для откачки и наполнения.В боковой стенке полого пусковогоэлектрода выполнены прорези 13 исоответствующие им прорези 11 во11 и 13 внутрь пускового электрода,совершает несколько колебаний и .после этого попадает на стенкупускового электрода. В результатедлина пробега. электронов увеличивается и соответственно возрастаетвероятность ионизирующих столкновений с атомами наполняющего газаи как следствие этого уменьшаетсянапряжение горения сторожевого тлеющего разряда. Если в приборе - прототипе сторожевой разряд горел принапряжении выше 1 к 8, то в предлагаемом приборе устойцивое горение .разряда имеет место при напряжениипорядка ч 00 В.Уменьшение напряжения горения 30сторожевого разряда обеспечиваетсяособенностями конструкции предла"гаемого прибора. При зазоре 15 междупусковым электродом и внутреннейстенкой катода, не превышающем 35ширины основного разрядного промежутка, электрическая процность зазора становится не меньше электри-..ческой прочности основного промежутка, вследствие чего разряд неможет гореть непосредственно в зазоре, так как электрическая прочностьуказанного зазора в рабочем диапазоне делений в условиях левой ветвикривой Пашена существенно больше 45прикладываемого к зазору напряженияопределяемого величиной1 кВ (вданном примере ширина зазора 15 сос"тавляла 1,5 мм ), При такой ширинезазора разряд в катодно-пусковойкамере горит сквозь прорези в пуско".вом электроде и во внутренней стенкекатода по длинному пути между поверхностью катода, закпюченноймежду двойными стенками катода, и 55 внутренней поверхностью пусковогоэлектрода. Увеличение длины пробегаэлектронов на пути к пусковомуэлектроду приводит к возрастанию 3 92внутренней стенке катода. Прорези13 расположены против соответствующих прорезей 11 . Между пусковымэлектродом и внутренней стенкойкатода имеется зазор 15 . Перемычка 16 связывает части пусковогоэлектрода, разделенные прорезями,Анод отделен от цилиндрическогополого катода основным разряднымпромежутком 17. Зазор 15 не долженпревышать ширину промежутка 17.Любой размер, характеризующийплощадь прорезей в стенке пусковогоэлектрода, не должен быть меньшесоответствующего размера для прорезей в стенке катода, а площадь прорезей 13 должна быть существеннобольше площади перемычек 16 .Прибор работает в среде водородапри условиях, соответствующих левойветви кривой Пашена. Давление водорода поддерживается на заданномуровне (0,1 - 0,6 Тор ) с помощьюгенератора водорода 10. При работевывод 7 анода подключается к поло"жительному зажиму емкостного накопителя, а выводкатода, - к отрицательному зажиму. Ширина промежутка17 между катодом и анодом выбранаменьшей критицеского расстояния,при котором зажигается самостоятельный разряд ( в данном случаеширина основного промежутка составляет 1 мм ), Поэтому в,условиях,соответствующих левой ветви кривойПашена, основной промежуток обладает высокой электрической прочностью(не меньше 30 кВ ) в рабочем диапазоне давлений,К выводу 9 пускового электродаподсоединена пусковая схема, котораявыдает положительное напряжения( в несколько сот Вольт, при токе в5 мА, обеспечивающее при рабочемдавлении зажигание сторожевого тлею-щего разряда, и импульсное напряжениеотрицательной полярности (пусковоенапряжение )амплитудой в несколькосот Вольт при токе до 0,5 А, служащее для запуска прибора в заданныймомент времени. Сторожевой тлеющийразряд зажигается между катодоми пусковым электродом. Сторожевойразряд нужен для уменьшения и стабилизации времени запаздывания срабатывания прибора. Для запуска прибора на пусковой электрод необходи"мо подать отрицательное импульсноепусковое напряжение, которое компенсировало бы положительное напряжение,горения сторожевого разряда и приве-ло бы к ускорению движения электронов из плазмы сторожевого. разряда в сторону анода. Отсюда следует,цто любое снижение напряжения горения сторожевого разряда способствует снижению пускового напряжения . Дляплазмы сторожевого разряда в данномприборе характерно колебательноедвижение электронов. Выйдя из катода вследствие ионной бомбардировки, электрон пролетает через прорези923257 СоставительРедактор З.Бородкина Техред М.Надь,Корректор И. Эрдейи Заказ 7969/1 Тираж 703 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная,вероятности ионизирующих столкновений с атомами наполняющего газа и в конечном итоге к заметному снижение напряжения горения сторожевого разряда.Более эффективному снижению напряжения горения сторожевого разряда способствует правильный выбор размеров прорезей, которые характеризуют их площадь. В том случае, когда любой указанный размер, характеризующий площадь прорезей в стенке пускового электрода, не меньше соответствующего размера в стенке полого катода, электроны не попадают непосредственно из полости катода на пусковой электрод, а совершают несколько колебаний относительно центральной оси . Таким образом, площадь прорезей 13 должна быть намного больше площади перемцчек 16 между соседними прорезями. В этом слуцае подавляющая часть электронов, выходящих из прорезей катода, совершает колебания относительно оси и только малая цасть электро- . нов попадает непосредственно на пусковой электрод, При этом Форма прорезей 13 и 1 ч может быть любой, однако наименьшие потери электронов имеют место при описанной выше Форме прорезей в пусковом электроде и катоде. После подачи на пусковой электродимпульса напряжения отрицательнойполярности, амплитуда которого несколько превышает напряжение горения 5 сторожевого тлеющего разряда,электроны из плазмы сторожевогоразряда выбрасываются по направлениюк аноду, происходит ионизация атомов наполняющего, газа в промежутке17 между анодом и катодом, и развивается разряд с анода на катод.В предложенном гаэоразрядномприборе может быть использованхолодный катод любой известной 15 конструкции.Экспериментальным путем установлено, что газоразрядный приборобеспечивает существенное снижениеамплитуды пускового напряжения посравнению с прототипом. Уменьшениепускового напряжейия повышает эко номичность прибора и позволяет получить существенные преимуществапри использовании прибора. В частности, уменьшение пускового напряжения меньше 1000 вольт дает возможность применить в пусковых схемахполупроводниковые приборы, что приводит к уменьшению габаритов и сто- ЗО. имости указанных схем и увеличениюих надежности. При этом увеличивается коэффициент усиления прибора .по напряжению.