Геометрия электродов такого разряда показана на рис. 4 [22]. Этот вид разряда с полыми катодом и анодом используется в сильноточных частотных коммутаторах, которые по своим характеристикам превосходят тиратроны, а также в источниках электронов. Особый интерес в этом виде разряда вызывает механизм эмиссии, обеспечивающий среднюю плотность тока » 104 А/см2.
Основные характеристики псевдоискр таковы. В промежутке между электродами длина свободного пробега l > d. После зажигания разряда в полом катоде плазма проникает в зону отверстия, формируется электронный пучок с током 10-100 А. В этой стадии происходят десорбция и ионизация газа с поверхности, и концентрация газа в области отверстия достигает 1016 см-3.
На рис. 5 показан ПИР, в котором используют вспомогательный тлеющий разряд. Он горит в системе электродов 8 и 9. Расстояние между электродами выбирается достаточно большим, чтобы обеспечить зажигание разряда в области левой ветви кривой Пашена при напряжениях 1-2 кВ. При приложении импульса к электроду 9 происходит усиление тока между электродами 8 и 9 и, кроме того, зажигается разряд по длинному пути между электродом 9 и катодной полостью основного электрода 4. Таким образом, в полости ниже электрода 4 возникает плазма и электроны извлекаются в основной разрядный промежуток, инициируя его пробой. Подобные системы запуска позволяют достигать частоты следования импульсов до 100 кГц. Однако их недостатком является то, что в приборе постоянно горит вспомогательный тлеющий разряд.
Геометрия одного из современных ПИР с ультрафиолетовой подсветкой приведена на рис. 6. Разрядник имеет полый катод и полый анод. Благодаря ультрафиолетовому облучению инициируется разряд в полом катоде. Плазма этого разряда проникает в зону отверстий на катоде. Диаметр канала свечения примерно равен диаметру отверстия.
Сильноточный разряд с плотностью тока 104 А/см2 формируется, когда свечение плазмы, радиально расширяясь со скоростью 108 см/с, заполняет межэлектродный
Рис. 12.4. Основная схема псевдоискровой камеры
Рис. 12.5. Схема двухэлектродного псевдоискрового ключа, управляемого импульсным тлеющим разрядом. Сложная схема электродов необходима для предотвращения металлизации изолятора распыленным материалом электродов (1, 2, 3 – анод; 4, 5 – катод; 6 – полый катод; 7 – блокирующий электрод; 8, 9 – управляющие электроды)
промежуток. Напряжение на разряде падает до нескольких сотен вольт. Оно сосредоточено в слое толщиной 10-4 см и создает поле на катоде Е = (1-5)×106 В/см [23-25].
Микрорельеф катода после функционирования псевдоискр весьма похож на рельеф после воздействия дугового разряда. Величина удельной эрозии, измеренная в [24], равна ~10-5 г/Кл и типична для дугового разряда – (5-8)×10-5 г/Кл для молибденового катода. Учитывая характер поражения катода, можно полагать, что высокая средняя плотность тока в псевдоискре обеспечивается взрывной эмиссией электронов.
Исследование физических процессов инициирования и развития вакуумного пробоя, механизм эмиссии в катодном пятне вакуумной дуги и в объемном газовом разряде, рассмотренные выше, позволили установить ряд закономерностей,
Рис. 12.6. Управляемый псевдоискровой разрядник. 1 – катод; 2 – анод; 3 – пусковая ультрафиолетовая лампа; 4 – стеклянный корпус; 5 – подача газа; 6 – кварцевое окно доказывающих, что механизм эмиссии в псевдоискре обусловлен взрывной эмиссией электронов [26]. Следами эрозии, как и в вакуумном разряде, являются микрократеры, обусловленные отдельными микровзрывами.
Литература к главе 12
1. Бугаев С.П., Месяц Г.А. Искровой обостритель. А. с. 186033 СССР. 1964.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.