CN203707075U - 用于脉冲氢闸流管的空心分压栅极结构 - Google Patents
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Abstract
一种用于脉冲氢闸流管的空心分压栅极结构，属于气体放电器件领域，包含一个密封的空腔体，空腔体的外壳分别是置于上顶板的阳极和置于下底板的控制栅极；该空腔体内部隔开上、下耐压间隙处分别对称设置着分压栅极上半部件和分压栅极下半部件；空腔体外壳的上下部分各设有对称的高绝缘瓷环，中部设有一圈矮绝缘瓷环。这种结构的优点在于加强了上耐压间隙H1与下耐压间隙H2之间的屏蔽，大大降低了上、下耐压间隙的彼此干扰，无论在静态工作还是脉冲工作条件下都大大加强了整管的工作稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于气体放电器件领域，特别涉及到一种新型的用于脉冲氢闸流管的空心分压栅极结构。
背景技术
在已有技术中，目前国内脉冲氢闸流管普遍采用的分压栅极结构，如图1所示。经过检索查新得知，目前国内尚没有空心分压栅极应用于脉冲氢闸流管的记载。
这种非空心式分压栅极，虽然使用零件少、加工简单，可以起到一定的分压效果，但是其分压效果并不好，无法做到上下间隙的均匀分压，主要原因是分压栅极对阳极电场的屏蔽效果较差，容易有电场渗透到下耐压间隙，从而形成“短板效应”。此类分压栅极经过多次试验，在目前国内的脉冲氢闸流管制作工艺水平下可以做到峰值正向阳极电压50kV稳定工作，但是若需要再高些的阳极电压，无法再达到60kV稳定工作。在项目中当再需要同时达到时间跳动和整管耐压二个参数，即便多添加分压栅极的方式可以获得再高的整管耐压，但时间跳动的参数会加大，从而无法满足本项目技术协议的要求。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是，针对已有技术中用于脉冲氢闸流管的分压栅极结构无法同时达到时间跳动与整管耐压两项指标都满足要求，就需要重新研发一种分压栅极结构，即新型的空心分压栅极结构，以解决峰值正向阳极电压60kV能确保稳定工作的问题。
本实用新型的目的是提供一种用于脉冲氢闸流管的空心分压栅极结构。
在表述技术方案之前，先将论证过程作一介绍。论证认为，这种结构一方面要保证电弧的顺利通过，另一方面要充分的隔离非工作状态下的阳极电场对下耐压间隙的影响。为了加强上、下耐压间隙的屏蔽，新型的空心分压栅极将分压栅极分成了三个部分，分别是分压栅极上半部、绝缘子、分压栅极下半部。其中分压栅极上半部和下半部均有分压栅极杯及分压栅极挡板构成，这样相当于一个分压栅极有二层屏蔽、分压栅极上半部和下半部通过绝缘子钎焊在一起，在整管工作的时候，分压栅极上、下半部会自然形成数百伏的压降，这个压降会促进分压栅极上、下半部之间的电流的过渡。但是由于空心分压栅极内部空间很大，如果不加强内部空间的消电离，阳极电场扩散至空心分压栅极内部，其电场强度会将空心分压栅极内部击穿，造成上耐压间隙失去耐压能力，导致整管耐压下降，为了解决该问题在空心分压栅极内部增加消电离板，消电离板可以在整管导通后迅速的降低空心分压栅极内部的离子浓度，在相同的电场强度下不会造成空心分压栅极内部击穿放电。
本实用新型采取的技术方案为，一种用于脉冲氢闸流管的空心分压栅极结构，包含一个密封的空腔体，空腔体的外壳分别是置于上顶板的阳极和置于下底板的控制栅极；该空腔体内部隔开上、下耐压间隙处分别对称设置着分压栅极上半部件和分压栅极下半部件；空腔体外壳的上下部分各设有对称的高绝缘瓷环，中部设有一圈矮绝缘瓷环。所述分压栅极上半部件，包含有分压栅极杯，它环抱着分压板及消电离板；所述分压栅极下半部件，它与分压栅极上半部件尺寸完全相同，两者上下对称放置。所述空腔体内部所留的上下耐压间隙是完全相等与对称的。
这种结构的优点在于加强了上耐压间隙H1与下耐压间隙H2之间的屏蔽，大大降低了上、下耐压间隙的彼此干扰，无论在静态工作还是脉冲工作条件下都大大加强了整管的工作稳定性。
在静态工作情况下，阳极充电至一定电位，由于空心分压栅极结构的特点，上间隙的电场对下间隙的电场没有影响。在控制栅极触发后整管导通，虽然空心分压栅极的内部空间较大且间隙距离较长，但是迅速建立起的等离子体弥补了这种不足，整管可以迅速导通，阳极脉冲电流上升时间与一般的分压栅极结构没有区别，但是,空心分压栅极结构在整管不工作的情况下耐压性能及耐压稳定性比一般结构的分压栅极性能有明显的提升。
在脉冲工作情况下，其单次工作过程与静态工作过程一致，只是附加了重复频率，该项目脉冲重复频率测试到500Hz，整管工作稳定。脉冲工作较静态工作需要加强的就是空心分压栅极内的等离子体的消电离，一定要做到在下一个阳极高压充电周期到来之前将空心分压栅极内的等离子体密度降低到不会影响上下耐压间隙耐压的程度。试验证明在空心分压栅极内部增加消电离板是有效地解决办法。
附图说明
图1为已知技术中采用的分压栅极结构示意图；
图2为本实用新型提出的空心分压栅极结构示意图。
具体实施方式
参照图1，表示已有技术中非空心式分压栅极结构，它不分上下层，只含有一个分压栅极。
参照图2，表示本设计提供的空心分压栅极结构示意图，图中1为脉冲氢闸流管的阳极，它与位于底部的控制栅极6共同形成一个密封的空腔体，该空腔体内部隔开上、下耐压间隙H1、H2处分别对称设置着分压栅极上半部件2和分压栅极下半部件2；空腔体外壳的上下部分各设有对称的高绝缘瓷环4，中部设有一圈矮绝缘瓷环5。所述分压栅极上半部件，包含有分压栅极杯2-1，它环抱着分压板2-2及消电离板3；所述分压栅极下半部件，它与分压栅极上半部件尺寸完全相同，两者上下对称放置。所述空腔体内部所留的上下耐压间隙是完全相等与对称的。实施时，首先将分压栅极杯、分压栅极板、消电离板钎焊二套。通过绝缘瓷环将分压栅极上、下半部及阳极、控制栅极钎焊在一起形成整管管壳。阳极高压充电完成，整管处于待工作状态，此时触发脉冲到来，下耐压间隙首先被击穿，击穿形成大量的等离子体，电子在扩散的作用下进入空心分压栅极内部，由于空心分压栅极是由分压栅极上下半部及绝缘子构成，由于绝缘子的存在，分压栅极上下半部之间会有一定的压降，在此压降的存在下会存在一定强度的电场，电子在该电场的作用下会定向移动，移动过程中与气体分子发生碰撞，当碰撞发生一定次数后空心分压栅极内部会被电离，从而形成高密度等离子体，此时空心分压栅极上半部的下端会有一定浓度的电子，该电子会在阳极渗透进的电场的作用下向阳极移动将上耐压间隙电离，从而整管导通工作。当储能元件的能量通过脉冲氢闸流管泄放给负载后阳极电压降低至不足以维持放电，此时脉冲氢闸流管关断，管内等离子体迅速消电离，等待下一次的阳极高压充电，阳极高压充电完成后，进行上述步骤的重复。
在此项设计中最为关键的设计就是在保障了上下耐压间隙距离的同时又可以保证整管的迅速导通，这样也就满足了项目协议书中要求的整管耐压及整管工作时间参数的双重要求。
Claims (3)
1.一种用于脉冲氢闸流管的空心分压栅极结构，包含一个密封的空腔体，空腔体的外壳分别是置于上顶板的阳极和置于下底板的控制栅极；其特征在于，该空腔体内部隔开上、下耐压间隙处分别对称设置着分压栅极上半部件和分压栅极下半部件；空腔体外壳的上下部分各设有对称的高绝缘瓷环，中部设有一圈矮绝缘瓷环。
2.根据权利要求1所述的用于脉冲氢闸流管的空心分压栅极结构，其特征在于，所述分压栅极上半部件，包含有分压栅极杯，它环抱着分压板及消电离板。
3.根据权利要求1所述的用于脉冲氢闸流管的空心分压栅极结构，其特征在于，所述分压栅极下半部件，它与分压栅极上半部件尺寸完全相同，两者上下对称放置，所述空腔体内部所留的上下耐压间隙是完全相等与对称的。
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