Устройство для получения низкотемпературной плазмы

 

Использование: в плазменной технике, в частности в источниках света, в плазмохимических реакторах. Сущность изобретения: устройство содержит разрядную камеру и две секции разрядных электродов. Каждая электродная секция состоит из кольцеобразных электродов, которые жестко скреплены между собой. Каждое кольцо одной секции продето через кольцо другой секции, образуя цепочку из электродов. Электродные секции подключены к разнополярным выходам источника переменного напряжения. 5 ил.

Изобретение относится к физическим приборам, обеспечивающим создание низкотемпературной плазмы, и может быть также применено в качестве источника света (в том числе источника сложной конфигурации для рекламных целей) и в плазмохимических реакторах, предназначенных для создания ионизованного газа в больших (400 л и более) объемах и т.д.

Известны газоразрядные устройства различных конструкций, предназначенные для создания низкотемпературной плазмы, например лампы с холодными или накальными катодами и т. п. [1] а также усложненные конструкции, в которых применяются модулированные или высокочастотные разряды. В этих устройствах необходима большая величина напряжения зажигания или использование сложной пускорегулирующей аппаратуры. При эксплуатации этих устройств в качестве источников света, а также при создании значительных объемов ионизованного газа требуются габаритные блоки питания большой мощности.

Известны устройства, в которых генерация плазмы осуществляется в области отрицательного свечения. В этих устройствах, как правило, используются близкорасположенные системы электродов, попеременно играющих роль катода и анода.

Из всех известных устройств по максимальному количеству сходных существенных признаков и по достигаемому результату наиболее близким к предложенному является устройство для получения низкотемпературной газоразрядной плазмы [2] В этом устройстве аноды и катоды выполнены в виде стержней, расположенных параллельно образующей газоразрядной трубки на одинаковом расстоянии друг от друга и от стенок трубки по окружности с центром на ее оси. Устройство имеет жесткие системы катодных и анодных электродов, что существенно затрудняет реализацию как источников света сложной конфигурации (для рекламных целей), так и их эксплуатацию в качестве рабочих узлов плазмохимического реактора ввиду существенных затрат на их ремонт или замену. Помимо этого, конструкции с жесткой электродной системой являются материалоемкими в части расхода металла на собственно электроды или требуют применения дополнительных крепежных узлов.

Предлагаемое устройство для получения низкотемпературной плазмы, как и прототип, включает в себя рабочий газоразрядный объем и расположенные в нем электродные секции (катоды и аноды), установленные с чередованием полярности. В отличие от прототипа, каждую из электродных секций выполняют в виде электрически изолированных друг от друга, жестко скрепленных между собой колец наподобие цепи, причем кольца электродной системы одной полярности продеты сквозь кольца электродной системы противоположной полярности.

Заявляемая совокупность существенных признаков достаточна для достижения технического результата, а именно получения низкотемпературной плазмы в качестве источника света, в том числе сложной конфигурации, например, для рекламных целей.

Предлагаемая конструкция за счет использования системы взаимопроникающих колец обладает способностью изгибаться в произвольном направлении без возникновения непосредственного электрического контакта между электродами противоположной полярности. Система электродов такого типа позволяет, во-первых, реализовывать источники света сложной конфигурации (в виде букв, орнамента и т. п. ), а также снизить расход материала, поскольку жесткость системы может быть обеспечена не столько за счет жесткости собственно электродов, сколько за счет узлов крепления выбранной конфигурации.

На фиг. 1 приведена схема взаимного расположения электродов, помещенных в прямолинейную цилиндрическую трубку; на фиг. 2 схема взаимного расположения электродов, заключенных в трубку сложной конфигурации; на фиг. 3 схема для "двумерного" полотна; на фиг. 4 и 5 схема соединения электродов.

Предлагаемое устройство содержит системы электродов противоположной полярности в виде жестко сочлененных взаимопроникающих колец 1, 2, попеременно играющих роль анода и катода при питании от источника переменного напряжения 3, баллон газоразрядного устройства 4 и наружные выводы 5, играющие также роль торцевых креплений, а также промежуточные крепежные узлы 6, расположенные в отдельных сегментах электродных секций. В простейшем случае крепежные узлы представляют собой отрезки цилиндрических трубок, вставленные по диаметру внутрь отдельного электродного сегмента с продетым вовнутрь кольцом электродной секции противоположной полярности.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Набирают систему электродов, в частности, путем последовательного изгибания и соединения взаимопроникающих колец 1, 2, вводят ее внутрь газоразрядного объема 4, заваривают, остекловывают наружные выводы 5, заполняют газоразрядный объем рабочим газом при давлении в интервале 5-200 Торр и подают на наружные выводы электродов напряжение от источника 3. Для придания системе взаимопроникающих электродов жестко цепного характера вовнутрь отдельных сегментов вводят крепежные узлы 6 с интервалом 8-30 сегментов в зависимости от жесткости отдельного кольца. При изготовлении электродного полотна в каждом узле сочленения колец одноименной полярности подсоединяют друг к другу по 4 кольца. Напряжение зажигания и горения устройства от 140 до 220 В в зависимости от давления заполнения и радиусов электродных колец.

Устройство для получения низкотемпературной плазмы может быть выполнено следующим образом. Электродные секции 1, 2 изготовлены, например, из алюминиевой проволоки диаметром 2 мм на специальной оправке путем последовательного изгибания и сочленения взаимопроникающих колец. Через 8 секционированных колец закреплены диэлектрические крепежные узлы 6 в виде отрезков цилиндрических труб стекла дрот длиной 10-10,5 мм и наружным радиусом 9 мм, что позволяет одновременно осуществлять взаимную изоляцию электродов противоположной полярности и изолирующее крепление электродных секций внутри изогнутой разрядной трубки 4 внутренним радиусом 16 мм. Торцевые крепления выполнены стеклованием наружных молибденовых выводов. Это обеспечивает одновременное крепление электродных секций с возможностью подачи сетевого напряжения на наружные выводы электродов. Газоразрядный баллон заполнен неоном при давлении 36 Торр. Радиус кривизны изгиба трубки-баллона составлял 44 см.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ, содержащее разрядную камеру, образующую рабочий объем, и размещенные в ней две электроизолированные секции разрядных электродов, подключенные к разнополярным выходам источника переменного напряжения, отличающееся тем, что каждая секция разрядных электродов выполнена в виде набора кольцеобразных электродов, жестко скрепленных между собой, причем каждое кольцо одной секции продето через кольцо другой секции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5