×
29.05.2018
218.016.56bb

ВАКУУМНЫЙ РАЗРЯДНИК

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике и сильноточной электронике, в частности к средствам коммутации, представляет собой вакуумный разрядник, управляемый сфокусированным оптическим излучением, и может использоваться для коммутации сильноточных высоковольтных электрических систем. В герметичной диэлектрической оболочке, включающей оптически прозрачное окно, размещена коаксиальная электродная система, состоящая из электродов идентичной формы, каждый из которых выполнен со сквозным отверстием на оси симметрии разрядника, и мишень, выполненная из тугоплавкого материала и расположенная на оси симметрии разрядника в точке фокуса за пределами межэлектродного промежутка. Давление внутри оболочки составляет 10-10 Тор (10-10 Па). Управляющее излучение от импульсного источника оптического излучения фокусируется на мишени, в результате чего УФ и ВУФ излучение плазмы, возникающей у поверхности мишени, ионизирует остаточные газы внутри оболочки, создает проводящую среду в межэлектродном пространстве и осуществляется коммутация разрядника. Технический результат - повышение ресурса, надежности и стабильности работы вакуумного разрядника. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электротехнике и сильноточной электронике, в частности к средствам коммутации, и может использоваться для коммутации сильноточных высоковольтных электрических систем.

Известен разрядник с лазерным поджигом, содержащий в корпусе с окном для ввода луча поджигающего лазера два противостоящих основных электрода, один из которых выполнен со сквозным отверстием, расположенным напротив окна в корпусе, и собирающую линзу, установленную между поджигающим лазером и указанным основным электродом с отверстием, фокус которой расположен в промежутке между основными электродами, при этом между основными электродами установлен дополнительно введенный электрод-мишень со сквозным отверстием, расположенным соосно со сквозным отверстием основного электрода, причем средняя точка на оси отверстия электрода-мишени расположена в фокусе указанной линзы. Авторское свидетельство SU 1101133, МПК Н01Т 14/00, 30.11.1985. В разряднике используется эффект лазерной искры для создания сгустка плазмы в межэлектродном промежутке, реализация которого требует достижения интенсивности излучения оптического диапазона в фокусе собирающей линзы примерно 1011 Вт/см2 и выше [1, 2]. Для создания на поверхности твердотельной мишени плазмы, являющейся эффективным источником ультрафиолетового (УФ) и вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) излучения, достаточно достигнуть интенсивности примерно 109 Вт/см2 в пятне фокусировки [3], что технически упрощает решение проблемы компактности коммутирующего устройства, т.к. снижается на два порядка величины требуемый уровень энергии лазерного излучения при той же длительности его импульса, а следовательно, точно так же снижается уровень энергии, первоначально запасаемой в импульсном источнике, питающем систему накачки лазера.

Известен управляемый разрядник в двухэлектродном исполнении, расположенный в откачанном корпусе, в котором катод выполнен из сплава ВНБ-3, в корпусе установлено прозрачное окно для ввода луча лазера, анод выполнен с отверстием, а в центре катода из сплава ВНБ-3 сформировано острие. Патент на полезную модель RU 119935, МПК H01J 17/64, 25.05.2012. Данное техническое решение принято в качестве прототипа. Недостатком данного устройства является то, что наличие острия значительно снижает электрическую прочность межэлектродного промежутка и повышает вероятность неконтролируемого пробоя межэлектродного промежутка, а также снижает надежность устройства, потому что в процессе эксплуатации разрядника за счет эрозии как под действием излучения лазера, так и под действием плазмы разряда будет постоянно изменяться качество поверхности острия: будет изменяться радиус кривизны поверхности острия, шероховатость поверхности. Кроме того, авторы ошибочно связывают эффективность разрядника, под которой они понимают возможность работы разрядника при низкой энергии лазерного поджига, с явлением термоэмиссии электронов с поверхности катода, т.е. с термоэмиссионными характеристиками материала катода [4]. В результате авторы предлагают в качестве материала электрода неоптимальный вариант. Также условия срабатывания разрядника, в первую очередь его временные параметры, зависят от полярности электрода, подвергающегося воздействию лазерного излучения, т.к., например, время задержки срабатывания разрядника определяется скоростью развития лазерно-плазменного факела и зависит от направления приложенного электрического поля [5]. Таким образом, если при монтаже схемы, содержащей разрядник, будут перепутаны выводы его анода и катода, время задержки срабатывания разрядника увеличится на порядок величины.

Задачей изобретения является создание вакуумного электроразрядного коммутирующего устройства, обеспечивающего минимальную эрозию его элементов в результате воздействия управляющего сфокусированного оптического излучения импульсного источника, создание токопроводящей среды в межэлектродном промежутке разрядника за счет ионизации остаточного газа УФ и ВУФ излучением плазмы, возникающей под действием импульса управляющего сфокусированного оптического излучения импульсного источника на поверхности мишени при достигаемой интенсивности 108-1010 Вт/см2 в пятне фокусировки, независимость режима срабатывания от полярности электродов.

Технический результат заключается в повышении ресурса, надежности и стабильности работы устройства.

Технический результат достигается тем, что в вакуумном разряднике, включающем герметичную диэлектрическую оболочку, содержащую коаксиальную электродную систему из двух электродов и включающую оптически прозрачное окно для ввода управляющего сфокусированного импульсного оптического излучения по оси симметрии разрядника, внутри оболочки на оси симметрии разрядника за пределами межэлектродного промежутка в точке фокуса расположена мишень из тугоплавкого материала, электроды имеют идентичную форму, каждый из электродов выполнен со сквозным отверстием для пропуска управляющего излучения в направлении мишени, отверстия расположены на оси симметрии разрядника, давление внутри герметичной оболочки разрядника составляет 10-2-100 Па.

Фокусировка управляющего излучения может осуществляться как при помощи фокусирующего оптического элемента, расположенного за пределами оболочки, так и при помощи окна, выполненного в виде такого элемента.

Предлагаемое техническое решение поясняется на фиг. 1, 2, где 1 - герметичная диэлектрическая оболочка; 2 - оптически прозрачное окно; 3, 4 - электроды со сквозным отверстием, 5 - мишень; 6 - внешний импульсный источник управляющего оптического излучения; 7 - фокусирующий оптический элемент.

На фиг. 1 представлен разрез вакуумного разрядника с внешним фокусирующим элементом.

На фиг. 2 представлен разрез вакуумного разрядника с окном - фокусирующим оптическим элементом.

Вакуумный разрядник, управляемый сфокусированным оптическим излучением импульсного источника, состоит из герметичной диэлектрической оболочки 1, откачанной до давления остаточных газов 10-4-10-2 Тор (10-2-100 Па), с оптически прозрачным окном 2, внутри которой находится коаксиальная электродная система, состоящая из электродов 3 и 4, и мишень 5, находящаяся за пределами разрядного промежутка. Электроды 3 и 4 выполнены идентичными по форме, в каждом из электродов имеется сквозное отверстие по оси системы для пропуска управляющего излучения в направлении мишени 5, выполненной из тугоплавкого материала, например вольфрама, молибдена, керамики. Оптически прозрачное окно 2 предназначено для пропуска управляющего сфокусированного излучения от импульсного источника 6 внутрь оболочки 1 вдоль оси симметрии разрядника в направлении мишени 5, находящейся в точке фокуса. В качестве источника излучения может применяться импульсный оптический квантовый генератор. Опытным путем было установлено, что при величине зазора между анодом и катодом порядка 1 мм и указанном выше давлении остаточных газов в межэлектродном зазоре рабочее напряжение разрядника достигает 10 кВ.

Фокусировка управляющего излучения может осуществляться как при помощи фокусирующего оптического элемента 7 (собирающей линзы, видикона и т.п.), расположенного за пределами оболочки, так и при помощи окна 2, выполненного в виде такого элемента, например плоско-выпуклой линзы, выпуклая сторона которой находится на внешней поверхности оболочки.

Разрядник работает следующим образом.

Излучение оптического диапазона, испускаемое внешним импульсным источником, фокусируется на поверхности мишени. Диаметр пятна фокусировки, получаемого с помощью окна, выполненного, например, в виде собирающей линзы с фокусным расстоянием порядка нескольких сантиметров, составит несколько десятых квадратного миллиметра [6]. При энергии излучения 10-3-10-2 Дж в импульсе длительностью 10-9-10-8 с, что обеспечивают серийно выпускаемые компактные твердотельные оптические квантовые генераторы со светодиодной накачкой, плотность потока энергии излучения на мишени может быть доведена до уровня 108-1010 Вт/см2. При таком уровне интенсивности падающего на мишень излучения образующаяся у поверхности мишени плазма является мощным источником УФ и ВУФ излучения, которое эффективно ионизирует остаточные газы внутри вакуумированной оболочки при давлении остаточных газов 10-4-10-2 Тор (10-2-100 Па) и создает проводящую среду в межэлектродном пространстве [4], таким образом осуществляется коммутация разрядника.

Применение мишени из тугоплавкого материала, находящейся за пределами разрядного промежутка, позволяет обеспечить минимальную эрозию элементов разрядника в результате воздействия управляющего сфокусированного оптического излучения импульсного источника и увеличить ресурс устройства.

Также вынесение мишени за разрядный промежуток и ионизация остаточных газов в разрядном промежутке УФ излучением мишени позволяет повысить надежность и стабильность работы разрядника, поскольку временные параметры срабатывания разрядника не зависят от полярности подключения электродов.

Выполнение электродов идентичными за счет выноса мишени за пределы разрядного промежутка позволяет упростить технологию их изготовления и монтажа, что также упрощает конструкцию.

Выполнение окна в виде фокусирующего элемента позволяет исключить внешний фокусирующий элемент, что упрощает конструкцию и процесс фокусировки управляющего излучения.

Используемая литература

1. Островская Г.В., Зайдель А.Н. Лазерная искра в газах // УФН, 1973, Т. 111, с. 579.

2. Райзер Ю.П. Оптические разряды // УФН, 1980, Т. 132, с. 549.

3. Ананьин О.Б. и др. Лазерная плазма. Физика и применения: Монография. - М.: МИФИ, 2003. - С. 10, 186.

4. Давыдов С.Г. и др. Процесс коммутации вакуумного разрядника с лазерным управлением // Успехи прикладной физики, 2014, Т. 2, №6, с. 613.

5. Месяц Г.А. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга. - М.: Наука, 2000. - С. 69.

6. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. - М.: Наука, 1974. - С. 239.


ВАКУУМНЫЙ РАЗРЯДНИК
ВАКУУМНЫЙ РАЗРЯДНИК
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 726.
10.01.2013
№216.012.19d7

Устройство для преобразования неэлектрической величины в электрический сигнал

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения механических величин и может быть использовано в средствах автоматизации контроля технологических процессов. Устройство содержит первичный преобразователь, источник питания первичного преобразователя, датчик температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472107
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1cd2

Гальванопластический способ изготовления сложно-рельефных элементов антенно-фидерных устройств

Изобретение относится к гальванопластике и может быть использовано для изготовления элементов антенно-фидерных устройств повышенной сложности. Гальванопластический способ включает использование форм из алюминия или его сплавов и гальваническое нанесение на формы никеля с последующим их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472872
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d92

Пневматическая установка для испытаний

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. Пневматическая установка для испытаний содержит ресивер со сжатым газом, полость которого отделена от внешнего пространства диафрагмой, средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473064
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d9b

Шланговый гамма-дефектоскоп

Использование: для радиографического контроля промышленных изделий. Сущность: заключается в том, что шланговый гамма-дефектоскоп для радиографического контроля промышленных изделий содержит оснащенную ампулопроводом радиационную головку с корпусом, систему блокировок с замком и блоком защиты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473073
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1de3

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов включает сорбцию радионуклидов, обработку реагентами при комнатной температуре, осаждение осадка при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473145
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c9

Ультразвуковой способ контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена

Использование: для ультразвукового контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена. Сущность: заключается в том, что возбуждают ультразвуковые волны в заданной зоне исследуемой детали с известной начальной плотностью ρ, измеряют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473894
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20ec

Сейсмометр

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области сейсмометрии. Заявлен сейсмометр, содержащий основание, два упругих элемента, кронштейн, две магнитные системы, многосекционную катушку, расположенную между магнитопроводами и полюсными наконечниками магнитных систем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473929
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2137

Способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем

Изобретение относится к области изготовления микросхем и может быть использовано для изготовления многоуровневых тонкопленочных гибридных интегральных схем и анизотропных магниторезистивных преобразователей. Технический результат - упрощение технологии изготовления микросхем и повышение их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474004
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2141

Широкополосное двухкомпонентное приемное антенное устройство

Устройство относится к радиоприемной технике и может быть использовано в области радиопеленгации, радионавигации и радиомониторинга. Техническим результатом изобретения является улучшение поляризационной развязки между взаимно ортогональными приемными антеннами и снижение ошибки определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474014
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.218e

Способ герметизации трубчатых электронагревателей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении трубчатых электронагревателей. Технический результат изобретения заключается в увеличении надежности герметизации и срока службы ТЭН, а также снижении трудоемкости и ускорении процесса герметизации. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474091
Дата охранного документа: 27.01.2013
Показаны записи 1-10 из 10.
27.07.2015
№216.013.6752

Устройство для поиска и подсчёта рыбы

Изобретение относится к области гидроакустических измерений и предназначено, в частности, для поиска скоплений рыб. Устройство содержит блок управления, соединенный с управляющими входами генераторного тракта, приемного тракта, блока формирования веера характеристик направленности, блока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558003
Дата охранного документа: 27.07.2015
10.06.2016
№216.015.4518

Способ переработки зернового сырья с получением этанола, белкового продукта и глютена

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ переработки зернового сырья с получением этанола, белкового продукта и глютена характеризуется тем, что из зернового сырья отделяют отруби и получают пшеничную муку, смешивают ее с водой в соотношении 1,5:1 и вносят ферментный препарат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586538
Дата охранного документа: 10.06.2016
29.05.2018
№218.016.5662

Вакуумный искровой разрядник

Изобретение относится к электротехнике и сильноточной электронике, представляет собой вакуумный искровой разрядник и может использоваться для коммутации сильноточных высоковольтных электрических систем. Вакуумный искровой разрядник включает герметичную диэлектрическую оболочку, содержащую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654494
Дата охранного документа: 21.05.2018
25.09.2018
№218.016.8b65

Способ селективного отбора товарной рыбы

Способ предусматривает кормление рыб на ограниченных участках водной акватории с одновременным воздействием на них в произвольном сочетании акустических и/или химических раздражителей. В зону вылова привлекают рыб акустическими и/или химическими раздражителями, перемещающимися со скоростью Vr,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667749
Дата охранного документа: 24.09.2018
18.05.2019
№219.017.5745

Способ сборки запаянных нейтронных трубок

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к нейтронным генераторам, и может быть использовано в ряде приложений, например в нейтронных трубках, для каротажных исследований. Способ сборки запаянных нейтронных трубок включает изготовление трубчатого высоковольтного изолятора и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002357386
Дата охранного документа: 27.05.2009
18.05.2019
№219.017.588c

Запаянная нейтронная трубка

Изобретение относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано в генераторах нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин. Запаянная нейтронная трубка характеризуется тем, что в трубчатом высоковольтном изоляторе со стороны торцов, перпендикулярных оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002362278
Дата охранного документа: 20.07.2009
09.06.2019
№219.017.7c14

Газонаполненная нейтронная трубка

Изобретение относится к газонаполненным нейтронным трубкам для каротажных работ на нефтяных, газовых и рудных месторождениях. Газонаполненная нейтронная трубка содержит корпус, в котором расположены иммерсионная ионно-оптическая система, мишень, магнитогазоразрядный ионный источник с дисковым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002366030
Дата охранного документа: 27.08.2009
09.06.2019
№219.017.7c17

Способ формирования нейтронного потока газонаполненной нейтронной трубки

Изобретение относится к способам изготовления газонаполненных нейтронных трубок и формированию нейтронного потока. Способ формирования нейтронного потока газонаполненной нейтронной трубки с ионным источником заключается в том, что создают магнитное поле дисковым и кольцевым магнитами, у...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002366013
Дата охранного документа: 27.08.2009
16.08.2019
№219.017.c093

Гидроакустический комплекс для мониторинга рыбы в садках предприятий индустриальной аквакультуры

Гидроакустический комплекс предназначен для определения состояния и параметров отдельных рыб и рыбных скоплений во всём объёме садков рыбоводных хозяйств. Гидроакустический комплекс cодержит понтон, располагаемый в центральной части садка на поверхности воды. На понтоне установлен активный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697430
Дата охранного документа: 14.08.2019
13.03.2020
№220.018.0b4a

Устройство для подсчета рыбы

Устройство включает располагаемую над водой видеокамеру, соединенную с последовательно соединенными блоком обработки и блоком счета. В пределах зоны видимости видеокамеры поперек реки на дне расположена лента, цвет которой контрастирует с цветом регистрируемых рыб и дна реки. Лента содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002716418
Дата охранного документа: 11.03.2020
+ добавить свой РИД