DE3842993A1

DE3842993A1 - Zuendvorrichtung fuer wassergekuehlte ringentladungsroehren

Info

Publication number: DE3842993A1
Application number: DE19883842993
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Beerwald; Guenter Dr Boehm; Wolfgang Dr Kaesler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1990-07-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für was sergekühlte Ringentladungsröhren, in denen ein induktiv eingekoppeltes elektrisches Ringfeld eine intensive Gasentladung erregt und außerhalb des Gasentladungs raumes Hilfselektroden angebracht sind, zwischen denen ein hochfrequentes kapazitives Feld aufgebaut wird, durch das die Zündung der Gasentladung eingeleitet wird.

Die Zündung von Ringentladungen in wassergekühlten Ent ladungsrohren erweist sich als erheblich schwieriger als die Zündung von Ringentladungen ohne Wasserkühlung. Im Entladungsrohr ohne Wassermantel startet die Gasent ladung im kapazitiven Feld der Hochfrequenzspule, das sich zwischen den Enden der Spule aufbaut und zunächst erheblich stärker ist als das induzierte elektrische Ringfeld. Mit wachsender Plasmadichte bricht das ka pazitive Feld schnell zusammen, jedoch die Plasmaver luste zu den Wänden hin nehmen mit zunehmender Plasma dichte wegen des Übergangs von freier zu ambipolarer Diffusion der Elektronen ab. Es kommt zur Ausbildung der stromstarken Ringentladung.

Der bei Wasserkühlung notwendige Wassermantel zwischen Entladungsrohr und erregender Hochfrequenzspule verhin dert wegen der schlechten dielektrischen Eigenschaften des Wassers, insbesondere der hohen Dielektrizitäts zahl, einen Aufbau des kapazitiven Feldes im Entla dungsraum. Der Wassermantel schirmt das kapazitive Feld ab.

Bekannt sind Zündvorrichtungen, bei denen außerhalb der axialen Länge des Wassermantels Hilfselektroden ange bracht sind. Das hiermit erzeugte Plasma muß in den Bereich des Entladungsrohres diffundieren, der von der Spule umschlossen ist.

Deshalb ist häufig keine wirkungsvolle Vorionisierung für die Ringentladung gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu finden, bei der trotz des Wassermantels ein genügend starkes kapazitives Feld in den Gasentladungsraum ge bracht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß die Hilfselektroden sich in dem vom Wasser durchflosse nen Kühlmantel befinden.

Durch diese Maßnahme wird im Wassermantel ein elektri sches Wechselfeld erzeugt, das sich in das Entladungs rohr erstreckt.

Die Hilfselektroden können mit Hochfrequenzspannung versorgt werden, indem man sie unmittelbar mit den En den der das hochfrequente elektrische Ringfeld induzie renden Spule verbindet. Es bietet sich an, als Hilfse lektroden Metallstutzen in die Wasseranschlüsse des Kühlmantels einzufügen. Ein solches Metallstutzen kann z. B. das HF-Spannung führende Ende der wasserdurchflos senen induzierenden Spule sein, während der Metallstut zen im anderen Wasseranschluß mit dem geerdeten Ende der Spule elektrisch verbunden wird. Die gleiche Wir kung wird erzielt, wenn sich die ganze HF-Spule im was serdurchflossenen Kühlmantel befindet.

Hochfrequenzverluste, die im Wasser direkt in Wärme um gesetzt werden - sie betragen bei intensiven Ringentla dungen mit Hochfrequenzleistungen <10 kW nur einen ge ringen Bruchteil der durch die Entladung umgesetzten Leistung - können dadurch erniedrigt werden, daß an die Hilfselektroden zur jeweiligen Zündung der Ringentla dung ein kurzer hochfrequenter Impuls angelegt wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen darin, daß intensive Ringentladungen, wie sie z. B. bei Lasern, Ionenquellen, Lampen und plasmachemischen Reaktoren be nötigt werden, auch bei hohen Leistungen, die Wasser kühlung des Entladungsrohres erfordern, eingesetzt wer den können und insbesondere eine Pulsmodulation der Entladung, bei der bei jedem einzelnen Impuls eine neue Zündung stattfindet, ermöglicht wird.

Natürlich kann die Zündvorrichtung auch bei anderen Kühlflüssigkeiten als Wasser eingesetzt werden.

In der Zeichnung ist ein Anwendungsbeispiel nach An spruch 3 dargestellt:

Das Entladungsrohr 1 mit Kühlmantel 2 befindet sich in der HF-Spule 3. Etwa radial gegenüberliegend sind zwei Wolframelektroden 4 a und 4 b in den Kühlmantel 2 eingeschmolzen. An diese Hilfselektroden 4 a und 4 b ist ein externer Impulsgenerator, bestehend aus Kondensator 5, schnellem Thyristor 6 mit antiparalleler Diode 7 und einer Spule 8. Die Spule 8 ist als Autotransformator ausgebildet, um die Zündspannung auf mehrere Kilovolt zu erhöhen.

Claims

1. Zündvorrichtung für wassergekühl te Ringentladungsröhren, in denen ein induktiv einge koppeltes elektrisches Ringfeld eine intensive Gasent ladung erregt und außerhalb des Gasentladungsraums Hilfselektroden angebracht sind, zwischen denen ein hochfrequentes kapazitives Feld aufgebaut wird, durch das die Zündung der Gasentladung eingeleitet wird, da durch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden sich in dem vom Wasser durchflossenen Kühlmantel befinden.

2. Zündvorrichtung für wassergekühlte Ringentladungsröhren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden unmittelbar mit den Enden der das hochfrequente elektrische Ringfeld induzierenden Spule verbunden sind.

3. Zündvorrichtung für wassergekühlte Ringentladungsröhren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Hilfselektroden zur jeweili gen Zündung der Ringentladung ein kurzer hochfrequenter Impuls angelegt wird.