Газоразрядный прибор низкого давления

Союз Советскик Социалистицеских РеслубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл.е Н 01 117/ соединением заявкиГосударственный намит Совета Министров ССС аа делам изобретенийн открытий(5 АЗОРАЗРЯДНЫИ ПРИБОР НИЗКОГО ДАВЛЕНИ Поставленн цель достигается тем, чтои дополнительной камеры а стенках электрического азмещены элементы пленка, имеющая электрич стенкой. Диэлектрические кии контакт со лементы целесо ме разви- чения а в дугу и уменьшени тся выбиор виде ез; на амических кол ервмичесгонкой месположение металлически их колец с нанесен аллической пленкой ой на них на фиг. 3 диэлектриприбора, у когорог5 менты размещены ется зора ои камере полнит Предлагаемое изобретение относится кгазоразрядным приборам низкого давленияс холодным катодом,Известны газоразрядные приборы с холодным катодом, в которых какой-либо изэлектродов, катод или анод выполнен полыми содержит по крайней мере одну расположенную в полости электрода и связайную сней посредством отверстий дополнительнуюкамеру,Эти прибор 1 имеют сравнительно большие коммутационные потери, обусловленныебольшим падением напряжения на них вовремя прохождения импульса коммугируемого тока. Критический ток, переходя в дугув таких приборах, превышает 1 ка. Причем,даже при коммутации больших токов, в начале импульса горит тлеющий разряд, характеризующийся более высоким падением напряжения, чем дуговой разряд. Это, в своюочередь, ведет к увеличению стартовыхпотерь и к искажению импульса тока.Целью предлагаемого изобретения являснижение коммутационных потерь в газрядных приборах с холодным катодом,агериала, на поверхности которых хотя асгично нанесена тонкая металлическая образно выполнять в виде керамических колец, которые, чередуясь с металлическими кольцами, образуют одну из стенок дополнительной камеры.Для уменьшения критического тока переия разряда поперечньш размер се ополнительной камеры рекомендуе ать в пределах от 2 до 12 мм.На фиг. 1 представлен один из гов газоразрядного прибора, в кот лектрические элементы выполненьобразованной двойными стенками в торцовой части, катода; на фиг. 4 - схема прибора, у которого диэлектрические элементыразмещены в дополнительных камерах вторцовой стенке катода; на фиг. 5 - схема прибора, у которого диэлектрическиеэлементы размещены в дополнительныхкамерах как в катоде, так и в аноде.Газоразрядный прибор (фиг, 1) имееткерамический корпус 1 цилиндрическойформы, в котором размещены анод 2 и ка 19тод 3 в виде стаканов, В полости 4 катода,выполняющей функции пусковой камеры, размещен пусковой электрод в виде двух дисков5 и 6 соединенных металлическими стойками 7. Пусковая камера сообщается с за 35зором Я между анодом и катодом посредством отверстий 9 в торцовой стенке катода.Полость дополнительной камеры 10 кольцевой формы образована цилиндрическим экраном 11. В этом экране имеются отверстия Ив виде щелей 12, с помощью которых дополнительная камера связана с полостью 4.Внутри дополнительной камеры (см, фиг. 2),размещены диэлектричсские элементы 13 ввиде колец из керамики, например, марки ЯЭ22 ХС. Кольца 13 отделены друг от другак еталлическими кольцами 14 и образуютсовместно с ними стенкч дополнительнойкамеры. На откры тай поверхности диэлектрических колец 13 нанесеча тонкая металли- ЗОческая пленка 15 (показана пунктиром) например, из материала колец 14, которгяемогут быть выполнены из меди, нержавеющейстали или другого подходящего металла илисплава. Упомянутая пленка имеет электри-. Яческий контакт с кольцами 14, которые,свою очеред, контактируют с катодом 3.Прибор работает следующим образом,Анод соединяется с положительнымполюсом коммутируемой цепи, а катод - со трицательнь; м.На пусковой электрод через токоограничивающий резистор подается положительное относительно катода смея;ение, которое во буждает внутри полости 4 слаботочный тлеющий дежурный разряд. Запускается прибор путем годачи на пусковои электрод отрицательного импульса, амплитуда которого должна превышать величину напряжения горения дежурного тлеющего разряда. При этом элек- ) троны из плазмы дежурного разряда попадают через отверстия 9 в зазор 8, вызывая пробой последнего и срабатывание прибора, после чего в нем устанавливается низковольтный дуговой разряд. Существенную Я роль при развитии дугового разряда играет тонкая металлическая пленка.Поскольку коэффициент вторичной эмиссиипленки существенно больше, чем у ма 6 О териала катода, плотность разрядного тока на пленку будет выше, чем на другие участки катода, С другой стороны, критический ток перехода тлеющего разряда в дугу для тонких пленок существенно меньше, чем для массивного металлического катода. Поэтому разряд будет переходить в дуговую форму при сравнительно небольших токах. Переходу разряда в дуговую форму способствует также повышенное сопротивление пленки, которая должна иметь электрический контакт с электродом, при прохождении по ней разрядного тока пленка разогревается, что облегчает развитие катодных пятен, которые быстро переходят на металлические кольца 14. Причем, дуга горит на стыке металлыческих колец 14 и диэлектрических колец 13, то есть место горения катодного пятна строго фиксировано, На этой стадии развития дугового разряда, как показали проведенные эксперименты, существенное значение имеет то обстоятельство, что диэлектрические элементы с металлической пленкой размещены в дополнительной камере, Если поперечный размер дополнительной камеры (между цилиндрическим экраном 11 и открытой поверхностью диэлектрических колец 13 с нанесенной на ней пленкой выбрать в диапазоне от 2 до 12 мм при давлении водорода от 0,3 до 0,6 тор, то по сравнению с другими поперечными размерами камеры 10, это приводит, во-первых, к уменьшению критического тока перехода в дугу в два-три раза, во-вторых, к существенному повышению стабильности горения дуги даже при малых токах и, в-третьих, к некоторому уменьшению падения напряжения на поиборе во время коммутации импульса тока.Диэлектрический элемент 13 можетбыть размещен в дополнительной камере 10 газоразрядного прибора, которая образована перфорированной перегородкой в торцовой части катода, обращенной к аноду 2, и дополнительной стенкой 16 (фиг. 3). Преимуществом такого прибора является более простая конструкция и несколько меньшие габариты и вес (чем у прибора по фиг, 1),диэлектрические элементы 13 могутбыть размещены в дополнительных камерах 10, которые представляют собой расширяющиеся в сторону катода отверстия в толстой перегородке 17. Этот вариант конструкции (фиг, 4) целесообразно использовать при коммутации импульсных токов большой амплитуды и длительности.Возможно наряду с диэлектрическими элементами 13, размещенными в дополнительной камере 10 катода, наличие таких же диэлектрических элементов в виде колец, которые расположены в дополнительной камере 10 анода 2, образованной в полостианода 4 с помощью цилиндрического экрана 11 (фиг, 5). Так же как и в катодедиэлектрические кольца 13 разделены металлическими кольцами 14 и образуют стенкудополнительной камеры 10. Анодная камера так же, как и катодная, связана с промежутком между катодом и анодом с помощью отверстий 9. Газоразрядный прибортакой конструкции может быть использовандля коммутации импульсов переменного тока, например, при разряде конденсатора наиндуктивную нагрузку, Работа этого прибора в основном аналогична работе прибора,описанного выше (фиг. 1), за исключениемтого обстоятельства, что при переменеполярности коммутируемого тока катодное Впятно поочередно возникает либо в однойкамере 10, либо в другой, В результатепадение напряжения на приборе имеет малое значение при прохождении тока как впрямом, так и в обратном направлении. 26Как показали эксперименты, удобнымспособом нанесения на диэлектрические элементы металлической пленки с необходимымидля получения положительного эффекта свойствами является возбуждение в катодной полости импульсного тлеющего разряда. Для этого полностью изготовленный и оттренированный прибор подключают в качестве коммутирующего устройства в цепь мощного импульсного модулятора и включают в работу. 39Первоначально падение напряжения на коммутаторе будет сравнительно высоким. Однако после того, как на поверхности диэлектрических элементов вследствие распыленияматериала катода под действием тлеющего Збразряда появится хотя бы в одном местетонкая металлическая пленка, имеющая контакт с катодом, разряд переходит в дуговуюформу с малым падением напряжения. После этого тренировку можно прекратить и 40прибор готов к использованию. Необходимоотметить,что этот способ изготовления неявляется единственно возможным, Она может быть изготовлена и другими методами,например, вакуумным напылением, однако 4 бметод распыления материала катода в тлеющем разряде наиболее удобный и эффективный,Во время эксплуатации прибора при горении дугового разряда происходит, с одной стороны, разрушение пленки непосредственно в том месте, где горит дуга, и, с другой стороны, напыление пленки на те места диэлектрических элементов, которые в данный момент непосредственно с разрядом не соприкасаются, Эксперименты показали, когда поверхность диэлектрических элементов, доступнаядлявоздействия разряда, существенно больше, чем область занятая разрядом, то в широком диапазоне токов при разрушении пленки в одном месте диэлектрических элементов она напыляется в соседнем месте и таким образом, условия, способствующие зажиганию низковольт ного стабильного разряда, сохраняются при работе прибора в течение продолжительного времени.Основное преимущество предлагаемого прибора по сравнению с известными заключается в том, что его конструкция позволяет реализовать дуговой разряд, характеризующийся низким напряжением горения, и следовательно, низким уровнем потерь, при значительно меньших коммутируемых токах.формула изобретения1. Газоразрядный прибор низкого давления, содержащий холодный катод и анод, причем по крайней мере один из электродов, например катод, выполнен полым и снабжен по крайней мере одной дополнительной камерой, расположенной в полости электрода и связанной с ней отверстиями, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения коммутационных потерь, на стенках камеры расположены диэлектрические элементы с нанесенной на них металлической пленкой, имеющей электрический контакт со стенкой.2, Прибор по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что стенка дополнительной камеры выполнена в виде чередующихся металлических и диэлектрических колец с нанесенной на их внутреннюю поверхность металлической пленкой,512652 РО Составитель Н. Корещенко Киселева Техред Г. Родак Корректоенко едак Заказ в ССС, 4/5 035,ушская наб.,иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 7/212БНИИПИ Тираж 963ударственног по делам Подписное Совета Мини й и открытий