用於脈衝氫閘流管的空心分壓柵極結構的製作方法
2023-07-01 19:27:26 1
用於脈衝氫閘流管的空心分壓柵極結構的製作方法
【專利摘要】一種用於脈衝氫閘流管的空心分壓柵極結構，屬於氣體放電器件領域，包含一個密封的空腔體，空腔體的外殼分別是置於上頂板的陽極和置於下底板的控制柵極；該空腔體內部隔開上、下耐壓間隙處分別對稱設置著分壓柵極上半部件和分壓柵極下半部件；空腔體外殼的上下部分各設有對稱的高絕緣瓷環，中部設有一圈矮絕緣瓷環。這種結構的優點在於加強了上耐壓間隙H1與下耐壓間隙H2之間的屏蔽，大大降低了上、下耐壓間隙的彼此幹擾，無論在靜態工作還是脈衝工作條件下都大大加強了整管的工作穩定性。
【專利說明】用於脈衝氫閘流管的空心分壓柵極結構
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於氣體放電器件領域，特別涉及到一種新型的用於脈衝氫閘流管的空心分壓柵極結構。
【背景技術】
[0002]在已有技術中，目前國內脈衝氫閘流管普遍採用的分壓柵極結構，如圖1所示。經過檢索查新得知，目前國內尚沒有空心分壓柵極應用於脈衝氫閘流管的記載。
[0003]這種非空心式分壓柵極，雖然使用零件少、加工簡單，可以起到一定的分壓效果，但是其分壓效果並不好，無法做到上下間隙的均勻分壓，主要原因是分壓柵極對陽極電場的屏蔽效果較差，容易有電場滲透到下耐壓間隙，從而形成「短板效應」。此類分壓柵極經過多次試驗，在目前國內的脈衝氫閘流管制作工藝水平下可以做到峰值正向陽極電壓50kV穩定工作，但是若需要再高些的陽極電壓，無法再達到60kV穩定工作。在項目中當再需要同時達到時間跳動和整管耐壓二個參數，即便多添加分壓柵極的方式可以獲得再高的整管耐壓，但時間跳動的參數會加大，從而無法滿足本項目技術協議的要求。
【發明內容】
[0004]本實用新型需要解決的技術問題是，針對已有技術中用於脈衝氫閘流管的分壓柵極結構無法同時達到時間跳動與整管耐壓兩項指標都滿足要求，就需要重新研發一種分壓柵極結構，即新型的空心分壓柵極結構，以解決峰值正向陽極電壓60kV能確保穩定工作的問題。
[0005]本實用新型的目的是提供一種用於脈衝氫閘流管的空心分壓柵極結構。
[0006]在表述技術方案之前，先將論證過程作一介紹。論證認為，這種結構一方面要保證電弧的順利通過，另一方面要充分的隔離非工作狀態下的陽極電場對下耐壓間隙的影響。為了加強上、下耐壓間隙的屏蔽，新型的空心分壓柵極將分壓柵極分成了三個部分，分別是分壓柵極上半部、絕緣子、分壓柵極下半部。其中分壓柵極上半部和下半部均有分壓柵極杯及分壓柵極擋板構成，這樣相當於一個分壓柵極有二層屏蔽、分壓柵極上半部和下半部通過絕緣子釺焊在一起，在整管工作的時候，分壓柵極上、下半部會自然形成數百伏的壓降，這個壓降會促進分壓柵極上、下半部之間的電流的過渡。但是由於空心分壓柵極內部空間很大，如果不加強內部空間的消電離，陽極電場擴散至空心分壓柵極內部，其電場強度會將空心分壓柵極內部擊穿，造成上耐壓間隙失去耐壓能力，導致整管耐壓下降，為了解決該問題在空心分壓柵極內部增加消電離板，消電離板可以在整管導通後迅速的降低空心分壓柵極內部的離子濃度，在相同的電場強度下不會造成空心分壓柵極內部擊穿放電。
[0007]本實用新型採取的技術方案為，一種用於脈衝氫閘流管的空心分壓柵極結構，包含一個密封的空腔體，空腔體的外殼分別是置於上頂板的陽極和置於下底板的控制柵極；該空腔體內部隔開上、下耐壓間隙處分別對稱設置著分壓柵極上半部件和分壓柵極下半部件；空腔體外殼的上下部分各設有對稱的高絕緣瓷環，中部設有一圈矮絕緣瓷環。所述分壓柵極上半部件，包含有分壓柵極杯，它環抱著分壓板及消電離板；所述分壓柵極下半部件，它與分壓柵極上半部件尺寸完全相同，兩者上下對稱放置。所述空腔體內部所留的上下耐壓間隙是完全相等與對稱的。
[0008]這種結構的優點在於加強了上耐壓間隙H1與下耐壓間隙H2之間的屏蔽，大大降低了上、下耐壓間隙的彼此幹擾，無論在靜態工作還是脈衝工作條件下都大大加強了整管的工作穩定性。
[0009]在靜態工作情況下，陽極充電至一定電位，由於空心分壓柵極結構的特點，上間隙的電場對下間隙的電場沒有影響。在控制柵極觸發後整管導通，雖然空心分壓柵極的內部空間較大且間隙距離較長，但是迅速建立起的等離子體彌補了這種不足，整管可以迅速導通，陽極脈衝電流上升時間與一般的分壓柵極結構沒有區別，但是，空心分壓柵極結構在整管不工作的情況下耐壓性能及耐壓穩定性比一般結構的分壓柵極性能有明顯的提升。
[0010]在脈衝工作情況下，其單次工作過程與靜態工作過程一致，只是附加了重複頻率，該項目脈衝重複頻率測試到500HZ，整管工作穩定。脈衝工作較靜態工作需要加強的就是空心分壓柵極內的等離子體的消電離，一定要做到在下一個陽極高壓充電周期到來之前將空心分壓柵極內的等離子體密度降低到不會影響上下耐壓間隙耐壓的程度。試驗證明在空心分壓柵極內部增加消電離板是有效地解決辦法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為已知技術中採用的分壓柵極結構示意圖；
[0012]圖2為本實用新型提出的空心分壓柵極結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]參照圖1，表示已有技術中非空心式分壓柵極結構，它不分上下層，只含有一個分壓柵極。
[0014]參照圖2，表示本設計提供的空心分壓柵極結構示意圖，圖中I為脈衝氫閘流管的陽極，它與位於底部的控制柵極6共同形成一個密封的空腔體，該空腔體內部隔開上、下耐壓間隙氏、H2處分別對稱設置著分壓柵極上半部件2和分壓柵極下半部件2 ;空腔體外殼的上下部分各設有對稱的高絕緣瓷環4，中部設有一圈矮絕緣瓷環5。所述分壓柵極上半部件，包含有分壓柵極杯2-1，它環抱著分壓板2-2及消電離板3 ;所述分壓柵極下半部件，它與分壓柵極上半部件尺寸完全相同，兩者上下對稱放置。所述空腔體內部所留的上下耐壓間隙是完全相等與對稱的。實施時，首先將分壓柵極杯、分壓柵極板、消電離板釺焊二套。通過絕緣瓷環將分壓柵極上、下半部及陽極、控制柵極釺焊在一起形成整管管殼。陽極高壓充電完成，整管處於待工作狀態，此時觸發脈衝到來，下耐壓間隙首先被擊穿，擊穿形成大量的等離子體，電子在擴散的作用下進入空心分壓柵極內部，由於空心分壓柵極是由分壓柵極上下半部及絕緣子構成，由於絕緣子的存在，分壓柵極上下半部之間會有一定的壓降，在此壓降的存在下會存在一定強度的電場，電子在該電場的作用下會定向移動，移動過程中與氣體分子發生碰撞，當碰撞發生一定次數後空心分壓柵極內部會被電離，從而形成高密度等離子體，此時空心分壓柵極上半部的下端會有一定濃度的電子，該電子會在陽極滲透進的電場的作用下向陽極移動將上耐壓間隙電離，從而整管導通工作。當儲能元件的能量通過脈衝氫閘流管洩放給負載後陽極電壓降低至不足以維持放電，此時脈衝氫閘流管關斷，管內等離子體迅速消電離，等待下一次的陽極高壓充電，陽極高壓充電完成後，進行上述步驟的重複。
[0015]在此項設計中最為關鍵的設計就是在保障了上下耐壓間隙距離的同時又可以保證整管的迅速導通，這樣也就滿足了項目協議書中要求的整管耐壓及整管工作時間參數的雙重要求。
【權利要求】
1.一種用於脈衝氫閘流管的空心分壓柵極結構，包含一個密封的空腔體，空腔體的外殼分別是置於上頂板的陽極和置於下底板的控制柵極；其特徵在於，該空腔體內部隔開上、下耐壓間隙處分別對稱設置著分壓柵極上半部件和分壓柵極下半部件；空腔體外殼的上下部分各設有對稱的高絕緣瓷環，中部設有一圈矮絕緣瓷環。
2.根據權利要求1所述的用於脈衝氫閘流管的空心分壓柵極結構，其特徵在於，所述分壓柵極上半部件，包含有分壓柵極杯，它環抱著分壓板及消電離板。
3.根據權利要求1所述的用於脈衝氫閘流管的空心分壓柵極結構，其特徵在於，所述分壓柵極下半部件，它與分壓柵極上半部件尺寸完全相同，兩者上下對稱放置，所述空腔體內部所留的上下耐壓間隙是完全相等與對稱的。
【文檔編號】H01J17/12GK203707075SQ201320812780
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】欒小燕, 周亮, 趙傑, 趙徵, 張明 申請人:中國電子科技集團公司第十二研究所