УПРАВЛЯЕМЫЙ РАЗРЯДНИК

Полезная модель относится к области импульсной техники, к формированию импульсов токов и напряжения, а именно к управляемым разрядникам для коммутации токов, для использования в качестве коммутаторов емкостных накопителей энергии.
Известен управляемый разрядник, содержащий установленные в герметичном изоляционном корпусе противостоящие анод и катод, при этом один из электродов выполнен конической формы. Патент Российской Федерации №119935, МПК H01J 17/64, 27.08.2012. Недостатком является его малый ресурс работы, что обусловлено выбранным диаметром отверстия в аноде, а также значительной эрозией вершины конуса при воздействии лазерного изучения и при работе в электрическом разряде.
Известен управляемый вакуумный разрядник, содержащий катод, выполненный из сплава ВНБ-3, и анод, расположенные в герметичном диэлектрическом корпусе с окном для ввода сфокусированного управляющего лазерного излучения, при этом в аноде на оси разрядника выполнено отверстие цилиндро-коническо-цилиндрической формы, при этом цилиндр большего диаметра обращен к катоду и имеет острые кромки, а диаметр меньшего цилиндра является минимально достаточным для прохождения луча лазера и его фокусировки на поверхности катода. Патент Российской Федерации №183129, МПК Н01Т 14/00, H01J 17/64, 12.09.2018. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является ограниченный ресурс работы разрядника. Выбранное наполнение внутреннего объема, а также выбранный материал катода, не позволяет в полной мере ограничить распыляющийся (при срабатывании устройства) материал катода и его осаждение на внутренней поверхности окна для ввода лазерного излучения, а также поверхности электродов и стенках корпуса, что приводит к перекрыванию окна распыляющимся материалом катода и пробоям.
Задачей и техническим результатом полезной модели является увеличение ресурса работы разрядника.
3
6
Технический результат достигается тем, что в управляемом разряднике, содержащем катод и анод, расположенные в герметичном диэлектрическом корпусе с окном для ввода сфокусированного управляющего лазерного излучения, катод выполнен из сплава ВТ1-0 и имеет сквозные отверстия; в корпус со стороны, противоположной окну, встроен штенгель; внутренний объем корпуса наполнен газом давлением от 10 Па до 10 Па.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен поперечный разрез разрядника, где:
1 - корпусное кольцо;
2 - корпусное кольцо;
3 - корпусное кольцо;
4 - окно;
5 - анод;
6 - катод;
7 - штенгель;
8 - система фокусировки;
9 - лазер.
3
6
Управляемый разрядник состоит из герметичного корпуса и размещенной в нем электродной системы. Корпус включает корпусные кольца 1, 2, 3 выполненные, например, из алюмооксидной керамики, и окно для ввода сфокусированного оптического излучения 4. В корпусе расположены анод 5, выполненный из тугоплавкого металла или сплава, например, ВТ1-0, катод 6, выполненный из тугоплавкого металла или сплава, например, ВТ1-0, и штенгель 7, выполненный из металла или сплава, например, АМц. В катоде выполнены отверстия, достаточные для прохождения газа из объема между штенгелем и катодом в объем между катодом и анодом. Система фокусировки 8 осуществляет фокусировку на поверхности катода луча лазера 9. При этом внутренний объем наполнен газом давлением от 10 Па до 10 Па, например, азотом.
Разрядник работает следующим образом.
3
6
Импульсное оптическое излучение, испускаемое лазером, проходя через систему фокусировки, окно герметичного корпуса и анод, фокусируется на поверхности катода, что приводит к плавлению и испарению материала катода, образованию проводящей среды, которая замыкает промежуток между анодом и катодом и вызывает коммутацию импульса тока. Благодаря наполнению корпуса газом, например, азотом, при давлении от 10 Па до 10 Па, атомы и ионы эродированного материала катода, в отличие от прототипа, многократно рассеиваются на молекулах газа, что в свою очередь приводит к рекомбинации ионов и уменьшению энергии адгезии частиц на внутренней поверхности окна. Использование катода из сплава на основе титана ВТ1-0, за счет его геттерных свойств, позволяет также добиться более однородного состава газа во внутреннем объеме корпуса, что способствует стабилизации рабочих параметров разрядника. Таким образом, приведенные выше особенности конструкции позволяют практически исключить рост тонкой металлической пленки на внутренней поверхности окна разрядника тем самым, увеличивая ресурс работы разрядника.