Управляемый разрядник

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (is>851578 ф

Ъ ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 250679 (21) 2803863/24-07 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 300781 Бюллетень М9 28

Дата опубликования описания 30 ) 781 (51)М. Кл.

Н 01 Т 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (З) УДК 621. 316. .933(088.8) (72) Авторы изобретения

А.А. Авдиенко и Н.И. Алиновский (71) Заявитель

Институт ядерной физики Сибирского отдЕ1ления

AH СССР (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ РАЗРЯДНИК

Изобретение относится к электро технике и предназначено для быстрой коммутации электрической энергии из высоковольтных источников на нагрузку, в частности, в схемах формирования высоковольтных импульсов с крутым (наносекундным) фронтом и может быть использовано в различных областях экспериментальной физики и техники.

Известен управляемый вакуумный разрядник, содержащий вакуумную камеру, два изолированных друг от друга основных электрода, цилиндрический диэлектрический экран, расположенный между электродами и изготовленный из диэлектрика с повышенной газогенерирующей способностью, и поджигающий электрод, установленный на одном из основных электродов (11. 20

Недостатком этого разрядника является ограничение его функциональных возможностей вследствие электри- ческой связи поджигающего устройства с одним из основных электродов.

Наиболее близким к предлагаемому является управляемый разрядник, содержащий два электрода, расположенные в разрядной камере с окном для ввода инициирующего пробой излучения и ус- 3() тановленный изолированно от электродов источник ультрафиолетового излучения, подсоединенный к окну разрядной камеры. В этом разряднике обеспечена электрическая развязка основной разрядной цепи и блока поджига, выполненного в виде источника ультрафиолетового излучения, за счет чего значительно расширены его функциональные возможности (21.

Однако этот разрядник обладает относительно высокими временем запаздывания срабатывания и его разбросом.

Цель изобретения — повышение стабильности и уменьшение времени запаздывания срабатывания.

Указанная цель достигается тем, что управляемый разрядник, содержащий два электрода, расположенные в разрядной камере с окном для ввода инициирующего пробой излучения и источник ультрафиолетового излучения, подсоединенный к окну разрядной камеры, снабжен диэлектрической газогенерирующей цилиндрической вставкой, которая установлена между электродами, боковая поверхность вставки выполнена с кольцевой угловой канавкой с прямым углом раствора, сиьметоичной относительно средней поперечу

851578 ной плоскости сечения вставки, разрядная камера откачана до вакуума, а ее. окно выполнено сквозным и распОложено напротив канавки вставки.

Источник ультрафиолетового излучения, который электрически изолирован от разрядных электродов распола5

Ьается от них на большом по сравнению с межэлектродным зазором расстоянии, достаточном для устранения электри- ческой связи между ними в момент пробоя и после него, а на линии прямой видимости между источником излучения и облучаемой им поверхностью диэлектрической межэлектродной вставки отсутствует какая-либо среда, эффективно поглощая вакуумное ультра- 15 фиолетовое излучение. Вставка изготавливается из диэлектрика с высоким поверхностным сопротивлением и ïîâûшенной газогенерирующей способностью.

Для повышения чувствительности к ваKóóìHoìó ультрафиолетовому излучению, что ведет к достижению минимальных задержек срабатывания и их разброса, диэлектрическая вставка имеет со стороны облучения углубление, выполненное для вставки с осеьой симметрией н виде угловой кольцевой канавки с углом, близким к 90о

На чертеже представлен предлагаемый разрядник, общий вид с частичный разрезом. зо

Разрядник имеет коаксиальную конструкцию, согласованную .по волновому сопротивлению с формирующим и нагрузочным фицерами. Основной несущий 35 элемент конструкции — разрядная каме» ра 1 представляет собой цилиндрический вакуумный объем,к которому вакуумно плотно крепятся коаксиальные вводы 2,откачной вакуумный агрегат 3 и источйик 4 ультрафиолетового излучения (показанный схематично, поскольку им может являться любой из известных источников вакуумного ультрафиолетового излучения) . Минимальное расстояние от источника излучения до раз-45 рядного промежутка выбирается таким, чтобы исключить нозможность пробоя с высоковольтного электрода на источник. Между разрядными электродами 5, механически укрепленными на внутрен- 5р них пррводниках коаксиальных вводов

2 и имеющих с ними электрический контакт, встроена цилиндрическая диэлектрическая вставка б, изготонленная из диэлектрика с повышенной газогенерирующей способностью (органического сФекла, винипласта, эбонита и т.п.) и имеющая симметричную относительно средней поперечной плоскости ее сечения кольцевую угловую канавку с углом раствора, близким к 90о . Между 60 источником 4 ультрафиолетового излучения и облучаемой им поверхностью диэлектрической вставки б на линии прямой видимости отсутствует какаялибо среда. эффективно поглощающая 65 вакуумное ультрафиолетовое излучение (т.е. оптические окна, пленки, газ).

Длина диэлектрической вставки б выбирается из условий обеспечения достаточной электрической прочности межэлектродного зазора при макси-. мальном рабочем напряжении разрядника. Откачка разрядника осуществляется до разрежения, обеспечивающего отсутствие пашеновского пробоя. При необходимости возможна дополнительная откачка источника вакуумного ультрафиолетового излучения.

Как показывают эксперименты, при коммутируемых токах до 1 кА (напряжение 10-75 кВ, волновое сопротивление 75 Ом, длительность импульса 60 нс) фронт импульса тока составляет 1 нс.

Время запаздывания срабатынания плавно спадает от 70+5 пс при 10 кВ до

30+1 нс при 70 кВ. Рабочий ресурс (1-1,5). 10ч срабатываний до появления вероятности самопробоя 0,05 при частоте 2 Гц. Область рабочих напряжений занимает диапазон от напряжения самопробоя до 15-20% от„ этого напряжения без каких-либо перестроек как разрядника, так и системы поджига. В качестве источника вакуумного ультрафиолетового излучения используются: конденсированная искра в вакууме между электродами и разряд по поверхности органического стекла (энергоемкость разрядного конденсатора 0,5 Дж, расположение излучающей искры в 80 см от коммутирующего зазора), импульсная рентгенонская трубка (длительность импульса 40 нс, напряжение 40 кВ, ток

80-90 A) и стационарная рентгеновская трубка (напряжение 2-5 кВ, ток 520 мА, антикатод трубок располагается в 10 см от зазора) ° В последнем случае разрядник срабатывает с частотой линейно зависящей от интенсивности излучения и меняющейся от единиц до тысячных долей герца. При введении между источником излучения и диэлектрической вставкой любой среды, поглощающей излучение в диапазоне от 1 до 1000 А, разрядник перестает срабатывать.

Предлагаемый разрядник обладает широкими функциональными возможностями благодаря электрической развязке между поджигающим устройством и коммутирующими электродами и по своим достоинствам приближается к разряднику с лазерным поджигом, являясь цо сравнению с ним более простым и дешевым.

Формула изобретения

Управляемый разрядник, содержащий два электрода, расположенные н разрядной камере с окном для ввода инициирующего пробой излучения и установленный изолированно от электродов ис851578

Составитель Е. Бочкова

Техред М.Табакович Корректор Н. Швдцкая

Редактор Ю. Ковач

Заказ 6377/78 Тираж 634 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная/ 4 гочник ультрафиолетового излучения, подсоединенный к окну разрядной камеры, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения стабильности и уменьшения времени запаздывания срабатывания, он снабжен диэлектрической газогенерирующей цилиндрической вставкой, которая установлена межу электродами, боковая поверхность ставки выполнена с кольцевой угловой канавкой с прямым углом раствора, симметричной относительно средней поперечной плоскости сечения вставки, разрядная камера откачена до вакуума, а ее окно выполнено сквозным и расположено напротив канавки вставки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 468327, кл. Н 01 Т 9/00, 1973.

2. Патент Франции Р 2109455, кл. Н 017 17/00, 1971.