DE3744673A1 - Triggerbare funkenstrecke - Google Patents
Triggerbare funkenstreckeInfo
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
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- H—ELECTRICITY
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Description
Die Erfindung betrifft eine triggerbare Funkenstrecke
mit einem oder mehreren zwischen den Elektroden be
findlichen Funkenkanälen, die durch eine elektromag
netische Hilfsenergie initiiert werden, insbesondere
zum Schalten hoher Ströme in Stoßstromkreisen.
Derartige Funkenstrecken werden zur Erzeugung steil
flankiger Hochstromimpulse benötigt, die beispiels
weise zur Anregung bestimmter Gaslaser, für die Er
zeugung von Stoßwellen oder für die Hochgeschwindig
keitsbearbeitung von metallischen Werkstoffen verwen
det werden.
Als triggerbare Funkenstrecken werden nach dem Stande
der Technik meist Dreielektrodenfunkenstrecken verwen
det, bei denen die dritte Elektrode zum zeitlich
genau definierten Zünden dient (vergl. R. Winkler,
"Hochgeschwindigkeitsbearbeitung - Grundlagen und
technische Anwendung elektrisch erzeugter Schockwellen
und Impulsmagnetfelder", VEB Verlag Technik Berlin,
1973, Seiten 52-76). In der Aufbauphase haben Fun
kenstrecken eine Induktivität in der Größenordnung
von ca 3cnH/cm. Dadurch wird die Steilheit des Strom
anstieges verschlechtert. Man ist deshalb bestrebt,
gleichzeitig eine Vielzahl von parallelen Funkenka
nälen zu erzeugen. So ist es nach dem Stande der
Technik bekannt, Dreielektrodenfunkenstrecken mit
mehreren Funkenkanälen zu bauen (vergl. N. Thomas
Olson, J. Bandas, A. C. Kolb, J. Appl. Physics, 50
(1979), 7768, M. Seddon, P. H. Dickinson, Rev. Sc.
Instr., 58 (1987), 8049).
Ein Nachteil derartiger Dreielektrodenfunkenstrecken
ist ihre Beschränkung auf einen engen Betriebs
spannungsbereich, der durch Änderungen des Elektroden
abstandes und/oder des Gasdruckes eingestellt werden
muß.
Dieser Nachteil wird bei nach dem Stande der Technik
bekannten Zweielektrodenfunkenstrecken vermieden, bei
denen auf die Elektroden zum Zwecke der Zündung ein
steilflankiger Hochspannungsimpuls gegeben wird. Bei
derartigen Zweielektrodenfunkenstrecken reicht der
Betriebsspannungsbereich herab bis zu kleinsten Span
nungen. Der zur Zündung erforderliche Hochspannungsim
puls macht es jedoch notwendig, in die Zuleitung zum
Energiespeicher und/oder zur Last eine Entkoppelungs
induktivität einzufügen, die sich bei der Erzeugung
steilflankiger Hochstromimpulse störend auswirkt. Um
den störenden Einfluß der Entkoppelungsinduktivität
zu mildern, ist versucht worden, für die Entkoppe
lungsinduktivität sättigbares Ferritmaterial zu ver
wenden.
Nach dem Stande der Technik ist es auch bekannt, eine
Zweielektrodenfunkenstrecke durch Einwirkung einer
ionisierenden Strahlung auf den Raum zwischen den
Elektroden zu zünden. Dabei ist als ionisierende
Strahlung eine radioaktive Korpuskular- oder eine
elektromagnetische Strahlung in Form von Röntgen-
oder Laser-Strahlung vorgesehen (vergl. R. Winkler,
a.a.O. Seite 51). Schließlich kann nach dieser
Literaturstelle die Zündung einer Funkenstrecke auch
dadurch erfolgen, daß durch Bestrahlung der Kathode
mit einem ausreichend starken UV-Impuls oder Laser-
Impuls Fotoelektronen und thermische Elektronen aus
gelöst werden, die eine Zündung der Funkenstrecke
bewirken. Diese Verfahren sind indessen umständlich
und gefährlich in Anwendung und bedingen einen außer
ordentlich hohen baulichen Aufwand, so daß sie sich
in der Praxis nicht haben durchsetzen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine triggerbare Funken
strecke zu schaffen, die die oben aufgezeigten Nach
teile nicht aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor,
daß die Elektroden als Wellenleitersystem ausgebildet
sind, welches beim Einkoppeln eines Mikrowellenim
pulses hoher Leistung einen oder mehrere Funkenüber
schläge erzeugt, die die Funkenkanäle für den Haupt
stromkreis initiieren.
Die Funkenstrecke gemäß der Erfindung hat den Vor
teil, daß sie ohne Hilfselektroden auskommt und ohne
Beeinträchtigung des Hauptstromkreises einwandfrei
arbeitet. Außerdem ist es bei der Funkenstrecke gemäß
der Erfindung auf einfachste Art und Weise möglich,
im Bedarfsfalle eine sehr große Zahl von Funkenka
nälen praktisch gleichzeitig zu zünden, so daß extrem
hohe Ströme in kürzester Zeit geschaltet werden
können. Ein weiterer Vorteil der Funkenstrecke gemäß
der Erfindung besteht darin, daß man in der geometri
schen Ausgestaltung des Wellenleitersystemes weitge
hend freie Hand hat, so daß man gegebenenfalls
flächige Elektroden mit einer sehr großen Zahl von
Funkenkanälen auf verhältnismäßig engem Raum herstel
len kann.
Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht
vor, daß eine Elektrode als Hohlleiter ausgebildet
ist, der an seiner der Gegenelektrode zugewandten
Seite einen oder mehrere Schlitze aufweist, wobei
beim Einkoppeln des Mikrowellenimpulses in den Hohl
leiter Funken in den Schlitzen überschlagen.
Dabei sind die Schlitze in der als Hohlleiter ausge
bildeten Elektrode an Stellen des Hohlleiters ange
ordnet, an denen sie normalerweise bei als Wellenlei
ter dienenden Hohlleitern nicht angeordnet werden dür
fen. Es handelt sich also um sogenannte "verbotene
Schlitze". Die in den Schlitzen entstehenden Funken,
deren Zahl im wesentlichen von der Wellenlänge des
eingekoppelten Mikrowellenimpulses und der Geometrie
des Hohlleiters abhängt, konditionieren die Ober
fläche der betreffenden Elektrode und/oder den
Zwischenraum zwischen beiden Elektroden derart, daß
ohne wesentliche Zeitverzögerung die Überschläge des
Hauptstromkreises gezündet werden.
Eine andere, besonders vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, daß die beiden Elektroden
gemeinsam ein Wellenleitersystem bilden, bei welchem
bei Einkoppelung des Mikrowellenimpulses Funken von
einer Elektrode zur anderen überspringen. Diese Aus
führungsform hat gegenüber der zuvor diskutierten Aus
führungsform den besonderen Vorteil, daß die "ver
botenen Schitze" von den beiden Elektroden selbst
gebildet werden, so daß die von dem Mikrowellenimpuls
zwischen beiden Elektroden erzeugten Funkenkanäle
direkt für den Durchschlag der Funken des Hauptstrom
kreises zur Verfügung stehen. Bei dieser Ausbildung
der Funkenstrecke ist der Überschlag der Funken des
Hauptstromkreises in besonders vorteilhafter Weise un
abhängig von der Betriebsspannung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgen
den an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung
eine Funkenstrecke gemäß der
Erfindung in einer ersten Aus
führungsform;
Fig. 2 in ebenfalls perspektivischer
Darstellung die Funkenstrecke
der Erfindung in einer anderen
Ausführungsform.
Der aus Fig. 1 ersichtliche Hohlleiter 1 (Typ WR 112,
31,75×15,88×1,65 mm) bildet zusammen mit einer Grund
platte 2 eine Elektrode der Funkenstrecke. Die Gegen
elektrode 3 ist eine einfache Metallplatte, die mit
vier Isolierstützen 4 an der Grundplatte 2 befestigt
ist. Der Elektrodenabstand (Abstand der oberen Breit
seite des Hohlleiters 1 und der Metallplatte 3) be
trägt 2 mm. Der Hohlleiter 1 weist zwei rechteckige
Öffnungen 5 a, 5 b in der oberen Breitseite auf, die
durch die Gegenelektrode 3 im Abstand von 2 mm abge
deckt sind, so daß die Abstrahlung der in den Hohl
leiter 1 über Öffnungen 6 eingespeisten Mikrowellen
leistung (9 GHz, 200 kW Impulsleistung, Impulsdauer
0,2 Mikrosekunden) weitgehend unterbunden wird. Dabei
werden auch Höchstfrequenzströme in der Gegenelek
trode 3 erzeugt. Hierbei entstehen hohe Höchst
frequenzspannungen zwischen den Rändern der Löcher
5 a, 5 b und der Gegenelektrode 3, die zum Überschlag
von Funken führen. Zur Erhöhung der elektrischen
Höchstfrequenzfeldstärke zwischen den Rändern der
Öffnungen 5 a, 5 b und der oberen Elektrode 3 sind
seitlich Laschen 7 a, 7 b, 7 c und 7 d angebracht, die
von den seitlichen Kanten der Öffnungen 5 a, 5 b eine
halbe Wellenlänge nach außen ragen. Aus dem
gleichen Grunde beträgt der Abstand zwischen den
beiden Öffnungen 5 a und 5 b ebenfalls eine halbe Wel
lenlänge (16,5 mm). Ein in den Hohlleiter einschieb
barer Reflektor 8 wird jeweils so eingestellt, daß
sich möglichst viele Funkenkanäle gleichzeitig aus
bilden.
Stoßstromkreise mit Ladespannungen bis zu 5kV sind
mit dieser Funkenstrecke erfolgreich geschaltet
worden, wobei bis zu 14 paralleler Funkenkanäle beob
achtet worden sind.
Soll bei höheren Betriebsspannungen geschaltet werden,
muß der Abstand zwischen dem Hohlleiter 1 und der
Gegenelektrode 3 entsprechend vergrößert werden. Da
der Abstand möglichst klein sein soll gegenüber den
Abmessungen der Öffnungen 5 a, 5 b in der Wand des Hohl
leiters 1, wird man einen Hohlleiter 1 mit größerem
Querschnitt bei tieferer Mikrowellenfrequenz vor
ziehen.
Beim in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die beiden Elektroden mit den Bezugszeichen 11 und 12
bezeichnet. Dabei ist die Elektrode 11 als Hohlleiter
mit elliptischem Querschnitt ausgebildet. Die Elek
trode 12 hat demgegenüber einen beliebigen Quer
schnitt. Die Elektrode 11 ist an der der Elektrode 12
zugewandten Seite mit einem Längsschlitz 13 versehen.
Bei Einkoppelung eines Mikrowellenimpulses
hoher Leistung in die Elektrode 11 springt im Bereich
des Schlitzes eine Vielzahl von Funken über, die
ihrerseits den Überschlag von Funken des Hauptstrom
kreises zwischen den beiden Elektroden 11 und 12
initiieren. Die Zahl der von dem Mikrowellenimpuls
erzeugten Funken hängt von der Frequenz des einge
koppelten Mikrowellenimpulses und der Geometrie der
als Hohlleiter ausgebildeten Elektrode 11 ab.
Anstelle eines durchgehenden Schlitzes 13 können
gegebenenfalls auch andersartig ausgebildete und ange
ordnete Schlitze vorgesehen sein, wobei es sich aller
dings um sogenannte "verbotene Schlitze" handeln muß,
an denen bei Einkoppelung des Mikrowellenimpulses
hoher Leistung Funken überspringen.
Claims (1)
- Triggerbare Funkenstrecke mit einem oder mehreren zwischen den Elektroden befindlichen Funken kanälen, die durch eine elektromagnetische Hilfsener gie initiiert werden, insbesondere zum Schalten hoher Ströme in Stoßstromkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (11) als Hohlleiter ausgebildet ist, der an seiner der Gegenelektrode (12) zugewand ten Seite einen oder mehrere Schlitze (13) aufweist, wobei beim Einkoppeln eines Mikrowellenimpulses in den Hohlleiter Funken in den Schlitzen (13) über schlagen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873744673 DE3744673A1 (de) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Triggerbare funkenstrecke |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873744673 DE3744673A1 (de) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Triggerbare funkenstrecke |
DE3721007 | 1987-06-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3744673A1 true DE3744673A1 (de) | 1989-01-05 |
Family
ID=25856948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873744673 Withdrawn DE3744673A1 (de) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Triggerbare funkenstrecke |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3744673A1 (de) |
-
1987
- 1987-06-25 DE DE19873744673 patent/DE3744673A1/de not_active Withdrawn
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