DD147442A1 - TRIGGER ARRANGEMENT FOR SPREADING SPARKS - Google Patents

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DD147442A1
DD147442A1 DD21715879A DD21715879A DD147442A1 DD 147442 A1 DD147442 A1 DD 147442A1 DD 21715879 A DD21715879 A DD 21715879A DD 21715879 A DD21715879 A DD 21715879A DD 147442 A1 DD147442 A1 DD 147442A1
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trigger
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trigger arrangement
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DD21715879A
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Werner Schramm
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Werner Schramm
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Abstract

Die Erfindung ist anwendbar zur synchronen Ausloesung von Impulslasern oder zur genauen Synchronisation von Vorgaengen, die durch Funkenstrecken ausgeloest werden, beispielsweise zum Betaetigen von elektro-optischen Verschluessen. Ziel der Erfindung ist es, eine triggerbare Funkenstrecke verfuegbar zu haben, bei der die Streuzeit zwischen Anlegen des Triggerimpulses und Durchbruch der Funkenstrecke unter 1 ns liegt. Die Anordnung soll technologisch einfach herstellbar sein. Die Aufgabe besteht darin, eine Triggeranordnung derart auszubilden, dasz die fuer die Einleitung des Funkenstreckendurchschlages erforderlichen Anfangsladungstraeger, durch Feldemission aus einem geeignet ausgebildeten Emitter erzeugt, in Richtung der Durchschlagsentwicklung in den Elektrodenzwischenraum katodenseitig eingebracht werden. Erfindungsgemaesz weist eine der Elektroden eine axiale Bohrung auf, an deren Grund sich ein ebenes Metallnetz befindet. Unterhalb des Metallnetzes ist eine Hilfselektrode angeordnet, die in der Mitte eben und an ihren Raendern abgerundet ist. Der Abstand der Hilfselektrode zum Metallnetz ist einstellbar. Die Hilfselektrode besteht beispielsweise aus Aluminium unter N&ind2!-Atmosphaere.The invention is applicable to the synchronous release of pulsed lasers or to the exact synchronization of Vorgerengen which are triggered by spark gaps, for example, for controlling electro-optical shutters. The aim of the invention is to have a triggerable spark gap available, in which the scattering time between application of the trigger pulse and breakthrough of the spark gap is less than 1 ns. The arrangement should be technologically easy to produce. The object is to form a trigger arrangement such that the initial charge carriers required for the initiation of the spark gap passage, generated by field emission from a suitably designed emitter, are introduced in the direction of the development of breakdown into the electrode gap on the cathode side. According to the invention, one of the electrodes has an axial bore, at the bottom of which there is a flat metal mesh. Below the metal mesh, an auxiliary electrode is arranged, which is flat in the middle and rounded at their edges. The distance of the auxiliary electrode to the metal mesh is adjustable. The auxiliary electrode consists for example of aluminum under N & ind2! -Atmosphaere.

Description

Dr, Werner Schramm Berlin, 25. 10. 1979Dr, Werner Schramm Berlin, October 25, 1979

Zustellungsbevollmächtigt:Zustellungsbevollmächtigt:

Akademie der Wissenschaften der DDR Zentralinstitut für Optik und Spektroskopie - PatentbüroAcademy of Sciences of the GDR Central Institute of Optics and Spectroscopy - Patent Office

1199 Berlin-Adlershof, Rudower Chaussee 51199 Berlin-Adlershof, Rudower Chaussee 5

Triggeranordnung zur Zündung von FunkenstreckenTrigger arrangement for the ignition of spark gaps

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Triggeranordnung zur Zündung von Funkenstrecken mit einem zeitlichen Jitter unter 1 ns. Derartige Anordnungen werden vorzugsweise zur synchronen Auslösung von Impulslasern oder zur genauen Synchronisation von Vorgängen verwendet, die durch Funkenstrecken ausgelöst werden, beispielsweise zum Betätigen von elektrooptischen Verschlüssen (Pockelszelle, Kerrzelle).The invention relates to a trigger arrangement for the ignition of spark gaps with a time jitter below 1 ns. Such arrangements are preferably used for the synchronous triggering of pulsed lasers or for the exact synchronization of processes which are triggered by spark gaps, for example for actuating electro-optical shutters (Pockels cell, Kerr cell).

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Seit mehr als 30 Jahren sind sog. Trigatrons bekannt. Dies sind Funkenstrecken, bei denen eine der sich gegenüberstehenden zwei Hauptelektroden eine Bohrung besitzt, in der isoliert ein Zündstift angeordnet ist. Diese Trigatrons haben Streuzeiten in der Größenordnung von MikroSekundenFor more than 30 years known as trigatrons. These are spark gaps in which one of the opposing two main electrodes has a bore in which a firing pin is arranged in isolation. These trigatrons have spread times on the order of microseconds

(Lampe, W., Triggerung von Stoßgeneratoren mit weitem Arbeitsbereich, ETZA 83 (1962) 18, S. 591 - 596)· Bei Hochdruckfunkenstrecken erreicht man durch Verkleinern des Elektrodenabstandes Streuzeiten bis herab zu 20 ns (Goldenbaum, G., Hintz, E., "Pressurized trigatrons with a 1Ö kV - 50 kV low jitter operating range", Proc. of the 5th international conference on ionization phenomena in gases, Munbh 1962).(Lampe, W., Triggering of Generators with Wide Working Range, ETZA 83 (1962) 18, p. 591-596) · In high-pressure spark gaps, by reducing the electrode gap, scattering times can be reduced down to 20 ns (Goldenbaum, G., Hintz, E , "Pressurized trigatrons with a 1 o kV - 50 kV low jitter operating range", Proc. Of the 5th international conference on ionization phenomena in gases, Munbh 1962).

Es sind auch eine Reihe von Triggeranordnungen bekannt geworden, bei denen eine Gleitentladung über eine HalbleiteroberflächeThere are also a number of trigger arrangements have become known in which a sliding discharge over a semiconductor surface

(Prie, W., Über das Schaltvermögen und den Zündmechanismus einer fremdausgelösten Uiederdruckfunkenstrecke mit Hllfsfunken in der Katode, Z. Naturforschg., 22 a (1967), S. 1963 - 1974),(Prie, W., On the Switching Capacity and the Ignition Mechanism of a Externally Triggered Uiederdruckfunkenstrecke with Hllfsfunken in the cathode, Z. Naturforschg., 22 a (1967), pp. 1963-1974),

eine keramische Oberfläche mit hoher Dielektrizitätskonstantea ceramic surface with a high dielectric constant

(Lytkin, L.K. u.a., Schnelle Impulsfunkenstrecke für hohe Leistung, 7ГТЭ (1978) 5, S. 123), oder dünne Isolierschichten aus Polyäthylen, Titanoxid oder Aluminiumoxid(Lytkin, LK et al., Fast Impulse Spark Line for High Performance, 7ГТЭ (1978) 5, p. 123), or thin insulating layers of polyethylene, titania or alumina

(BRD-OS 2 146 427, Int.Cl. H 01 T, 3/00) die Funkenstrecke auslöst.(BRD-OS 2 146 427, Int.Cl. H 01 T, 3/00) triggers the spark gap.

Alle genannten Lösungen haben im Prinzip den gleichen Nachteil wie die Zündung mit Triggerstift, da zunächst eine Hilfsentladung gezündet v/erden muß, bevor die eigent-All these solutions have in principle the same disadvantage as the ignition with a trigger pin, since first an auxiliary discharge must be ignited before the actual

liehe Funkenstrecke durchbricht. Die Streuzeit derartiger Funkenstrecken setzt sich entsprechend aus der Streuzeit für die Ausbildung der Hilfsentladung und der Streuzeit für die Ausbildung der Hauptentladung zusammen und liegt günstigenfalls in der Größenordnung von einigen Nanosekunden.breakthrough spark gap. The scattering time of such spark gaps is composed accordingly of the scattering time for the formation of the auxiliary discharge and the scattering time for the formation of the main discharge and is on the order of a few nanoseconds at best.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine triggerbare Funkenstrecke verfügbar zu haben, bei der die Streuzeit zwischen Anlegen des Triggerimpulses und Durchbruch der Funkenstrecke unter 1 ns"liegt. Diese Anordnung soll mit geringem Aufwand und technologisch einfach herstellbar sein.The aim of the invention is to have available a triggerable spark gap, in which the scatter time between application of the trigger pulse and breakthrough of the spark gap is less than 1 ns. This arrangement should be easy to produce and technologically simple.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Triggeranordnung zum Zünden von Funkenstrecken derart auszubilden, daß die für die Einleitung des Funkenstreckendurchschlages erforderlichen Anfangsladungsträger, durch Feldemission aus einem geeignet ausgebildeten Emitter erzeugt, in Richtung der Durchschlagsentwicklung in den Elektrodenzwischenraum katodenseitig eingebracht werden.The invention has for its object to form a trigger arrangement for igniting spark gaps such that the required for the initiation of the spark gap passage initial charge, generated by field emission from a suitably trained emitter, are introduced in the direction of the breakdown development in the electrode gap on the cathode side.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung gelöst, die in nachstehend beschriebener Weise ausgebildet ist. Eine der Hauptelektroden weist eine axiale Bohrung auf, an deren Grund sich, ein ebenes Metallnetz befindet. Unterhalb des Metallnetzes ist eine Hilfselektrode angeordnet, die in der Mitte eben und an ihren Rändern abgerundet ist. Der Abstand der Hilfselektrode zum Metallnetz ist einstellbar.According to the invention the object is achieved by an arrangement which is formed in the manner described below. One of the main electrodes has an axial bore at the bottom of which is a flat metal mesh. Below the metal mesh, an auxiliary electrode is arranged, which is flat in the middle and rounded at their edges. The distance of the auxiliary electrode to the metal mesh is adjustable.

Vorzugsweise besteht die Hilfselektrode aus einem Material, das die Feldemission begünstigt, beispielsweise aus Aluminium unter Np-Atmosphäre. Sie kann eine rauhe Oberfläche haben.Preferably, the auxiliary electrode is made of a material which promotes the field emission, for example of aluminum under Np atmosphere. It can have a rough surface.

Zweckmäßigerweise wird der Eochspannungstriggerimpuls über ein Koaxialkabel zugeführt.Conveniently, the high voltage trigger pulse is supplied via a coaxial cable.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt den Axialschnitt einer erfindungsgemäß ausgebildeten Triggeranordnung.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows the axial section of an inventively designed trigger assembly.

In einem bei der vorliegenden Ausführungsform nach außen gasdicht abgeschlossenen Entladungsraum 1, der aus einer zylinderförmigen Isolierstoffwand 2 und aus Isolierstoff bestehenden Stirnwänden 3a, 3b gebildet wird, stehen sich die zwei Hauptelektroden 4, 5 in einem in bekannter V/eise durch den Gasdruck und die Betriebsspannung bedingten Abstand gegenüber. Die Hauptelektrode 5 ist als Hohlkörper ausgebildet und enthält eine axiale Bohrung 6, an deren Grund ein ebenes Metallnetz 7 beispielsweise durch Löten angebracht ist. In den Elektrodenhohlkörper ist ein Einsatz 8 eingebracht, z. B. eingeschraubt, wobei ein Dichtungsring 9 die Gasdichtheit gewährleistet. Der Einsatz 8 nimmt das für die Zuführung der Triggerspannung erforderliche Koaxialkabel 10 kontaktsicher auf und trägt die Hilfselektrode 11. Diese besteht aus einem emissionsfreudigen Material, z. B. Aluminium, und besitzt eine aufgerauhte Oberfläche. Der Innenleiter 12 des Koaxialkabels 10 und die Hilfselektrode 11 sind über ein metallisches Zwischenstück 13 miteinander verbunden.In a in the present embodiment to the outside gas-tight sealed discharge space 1, which is formed of a cylindrical Isolierstoffwand 2 and consisting of insulating end walls 3a, 3b, the two main electrodes 4, 5 are in a known V / eise by the gas pressure and the Operating voltage conditional distance compared. The main electrode 5 is formed as a hollow body and includes an axial bore 6, at the bottom of a flat metal mesh 7 is attached, for example by soldering. In the hollow electrode body, an insert 8 is introduced, for. B., wherein a sealing ring 9 ensures the gas tightness. The insert 8 receives the required for the supply of the trigger voltage coaxial cable 10 against contact and carries the auxiliary electrode 11. This consists of an emission-friendly material, eg. As aluminum, and has a roughened surface. The inner conductor 12 of the coaxial cable 10 and the auxiliary electrode 11 are connected to each other via a metallic intermediate piece 13.

Dieses Zwischenstück 13 ist in einen Gießharzkörper 14 eingegossen, der mit dem Verbindungsflansch 15 des Einsatzes 8 verklebt ist. Beim Gießharzkörper 14 sind Vorkehrungen getroffen, z. B. in Form von Ringnuten 16, 17, um die Spannungsfestigkeit zwischen den mit der Hilfselektrode 11 elektrisch leitend verbundenen Metallteilen und den mit der Hauptelektrode 5 verbundenen Metallteilen zu gewährleisten.This intermediate piece 13 is cast in a cast resin body 14 which is glued to the connecting flange 15 of the insert 8. When cast resin body 14 precautions are taken, for. B. in the form of annular grooves 16, 17, to ensure the dielectric strength between the metal parts electrically connected to the auxiliary electrode 11 and the metal parts connected to the main electrode 5.

Der metallische Außenmantel 18 des Koaxialkabels 10 ist über den metallischen Verbindungsflansch 15 elektrisch leitend mit der Hauptelektrode 5 verbunden. Es sind Mittel vorgesehen, hier beispielsweise ein Peingewinde 19, um den für die Feldemission aus der Hilfselektrode 11 erforderlichen Abstand zwischen dem Metall·- netz 7 und der Hilfselektrode 11 einzustellen.The metallic outer jacket 18 of the coaxial cable 10 is electrically conductively connected to the main electrode 5 via the metallic connecting flange 15. Means are provided here, for example, a pitch thread 19 in order to set the distance between the metal mesh 7 and the auxiliary electrode 11 required for the field emission from the auxiliary electrode 11.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Triggeranordnung läßt sich eine präzise Auslösung von Schaltvorgängen mit Streuzeiten unter 1 ns realisieren. Die3 ermöglicht beispielsweise die genaue Synchronisation von mehreren Stickstofflasern bzw. von Impulsgaslasern mit Nachweis einrichtungen. Mit der Erfindung ergeben sich neue technische Hilfsmittel für die Forschung. Mit Vorteil läßt sich die Triggeranordnung für die Untersuchung der Zeitauflösung bei Farbstofflasern und die Abtrennung von Einzelimpulsen einsetzen.With the help of the trigger arrangement according to the invention, a precise triggering of switching operations with scattering times below 1 ns can be realized. For example, Fig. 3 enables the accurate synchronization of multiple nitrogen lasers and pulse gas lasers with detection means. The invention provides new technical aids for research. Advantageously, the trigger arrangement can be used for the investigation of the time resolution in dye lasers and the separation of individual pulses.

Claims (3)

Erfindungsanspruchinvention claim 1. Triggeranordnung zur Zündung von Funkenstrecken, gekennzeichnet dadurch, daß eine der Hauptelektroden eine axiale Bohrung aufweist, an deren Grund sich ein ebenes Metallnetz befindet, sowie unterhalb des Metallnetzes eine Hilfselektrode angeordnet ist, die in der Mitte eben und an ihren Rändern abgerundet ist und deren Abstand zum Metallnetz eingestellt werden kann.1. Trigger arrangement for ignition of spark gaps, characterized in that one of the main electrodes has an axial bore at the bottom of which is a flat metal mesh, and below the metal mesh an auxiliary electrode is arranged, which is rounded in the middle and at their edges and whose distance to the metal mesh can be adjusted. 2. Triggeranordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Hilfselektrode aus einem Material besteht, aa$ die Feldemission begünstigt, beispielsweise aus Aluminium unter ITp-Atmosphäre, und/oder eine rauhe Oberfläche aufweistβ 2. Trigger arrangement according to item 1, characterized in that the auxiliary electrode consists of a material, aa $ favors the field emission, for example, aluminum under ITp atmosphere, and / or has a rough surface β 3. Triggeranordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Hochspannungstriggerimpuls über ein Koaxialkabel zugeführt wird.3. Trigger arrangement according to item 1 and 2, characterized in that the high-voltage trigger pulse is supplied via a coaxial cable. Hiorzu 1 Seite ZeichnungenHiorzu 1 page drawings
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3534821A1 (en) * 1985-09-30 1987-04-02 Raupach Friedrich Spark switch

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