Газоразрядный коммутатор тока с сужением разрядного канала от катода к аноду в сеточном электроде

Изобретение относится к газоразрядной импульсной технике, в частности к отпаянным газоразрядным приборам тиратронного типа с накаленным катодом. Технический результат - повышение пропускной способности по току, уменьшение времени выключения и разогрева прибора. Газоразрядный коммутирующий прибор содержит анод, катод и сеточный узел. В сеточном узле выполнены два отверстия разного диаметра, смещенные относительно центральной оси. Канал расположен под углом к нормали поверхности сеточного узла. Краевые кромки отверстий скруглены. 2 ил.

 

Изобретение относится к газоразрядной импульсной технике, в частности к отпаянным газоразрядным приборам тиратронного типа с накаленным катодом. Он может применяться в качестве коммутирующего элемента в генераторах высоковольтных импульсов с индуктивным накопителем энергии с целью повышения пропускной способности по току, уменьшения времени выключения и разогрева прибора.

Известен газоразрядный прибор с двух щелевой конфигурацией отверстий сеточного узла, содержащий анод, катод, сеточный узел, состоящий из сеточного электрода (далее сетка) 1 и экранирующего электрода (далее экран) 2 (Фиг. 1). В сетке и экране выполнены отверстия в виде прямой продольной прорези. Края отверстий скруглены. Толщина сетки и экрана увеличена. Площадь отверстия в экране незначительно превышает площадь сеточного отверстия. Минимальная площадь сечения разрядного канала прилегает к отверстию в сетке [1].

Недостатками применения описанного прибора в режиме обрыва тока являются, наличие большой временной нестабильности момента обрыва тока, ограничено максимальное предельное напряжение прибора.

Работа подобных приборов в схеме генератора высоковольтных импульсов с индуктивным накопителем энергии в большей степени определяется конструкцией сеточного узла. За счет введения в конструкцию газоразрядного коммутатора нового сеточного узла с гиперболической формой разрядного канала, достигается улучшение рабочих характеристик.

Чертеж нового сеточного узла показан на фигуре 2. В сеточном узле выполнены два отверстия разного диаметра, смещенные относительно центральной оси. Образованная форма разрядного канала имеет гиперболическую форму, сам канал расположен под углом к нормали поверхности сеточного узла. Толщина сеточного узла значительно увеличена. Расстояние между анодно-сеточной и катодно-сеточной областями увеличено. Краевые кромки отверстий скруглены. Минимальная площадь сечения разрядного канала находится со стороны анодно-сеточной области. Площадь отверстия с анодно-сеточной области в 7 раз меньше площади отверстия сеточного электрода в газоразрядном приборе с двух щелевой конфигурацией отверстий. Площадь отверстия со стороны катодно-сеточной области в 2 раза меньше площади отверстия экранирующего электрода в газоразрядном приборе с двух щелевой конфигурацией отверстий.

Работа газоразрядного коммутатора с новым сеточным узлом имеет ряд отличительных черт. В новом сеточном узле за счет значительного увеличения толщины сеточного электрода, увеличивается максимальное количество теплоты, которое способен принять сеточный узел, что обеспечивает уменьшение разогрева прибора при естественном охлаждении прибора [2]. Благодаря увеличению расстояния между анодной и катодной областями и расположению отверстий под углом к нормали поверхности, сеточный узел позволяет сохранить электропрочность прибора на достаточном уровне, необходимом для работы в режиме обрыва тока. Разрядный канал в данном узле имеет форму усеченного конуса что обеспечивает однозначное горение разряда в заданном объеме [3]. Боковые грани разрядного канала имеют кривизну, геометрия которых повторяет продольные эквипотенциали электрического поля вдоль разрядного канала. Минимальная площадь сечения разрядного канала находится в области отверстия со стороны анода прибора, что приводит к уменьшению времени выключения, в результате уменьшения объема плазмы в анодно-сеточной области [4]. Скругление краевых кромок способствует уменьшению их разогрева и увеличению порога напряжения для возникновения автоэлектронной эмиссии.

Список литературы

1. Патент №187851.

2. Райзер Ю.П. Физика газового разряда: Учеб. руководство для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1992. 536 с.

3. Фогельсон Т.Б., Бреусова Л.Н., Вагин Л.Н. Импульсные водородные тиратроны. М: Сов. радио. 1974.

4. Верещагин Н.М., Круглов С.А., Сережин А.А., Шатилов С.Г., Агальцов К.Д., Павлов М.Б. Газоразрядные прерыватели тока низкого давления в генераторе высоковольтных наносекундных импульсов с индуктивным накопителем энергии // ПТЭ. 2017. №6.

Газоразрядный коммутирующий прибор, содержащий анод, катод, сеточный электрод, отличающийся тем, что в сеточном электроде выполнено отверстие со скруглением краевых кромок, расположенное под углом к нормали поверхности сеточного узла, образующее канал с формой усеченного конуса, минимальная площадь сечения разрядного канала находится в области отверстия со стороны анода.