JPH07111859B2 - Vacuum trigger gap device - Google Patents

Vacuum trigger gap device

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JPH07111859B2
JPH07111859B2 JP25834987A JP25834987A JPH07111859B2 JP H07111859 B2 JPH07111859 B2 JP H07111859B2 JP 25834987 A JP25834987 A JP 25834987A JP 25834987 A JP25834987 A JP 25834987A JP H07111859 B2 JPH07111859 B2 JP H07111859B2
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trigger
electrode
vacuum
main
coating
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Japanese (ja)
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秀臣 高橋
匠 船橋
徹 玉川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J19/00Details of vacuum tubes of the types covered by group H01J21/00
    • H01J19/70Means for obtaining or maintaining the vacuum, e.g. by gettering

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  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、トリガ放電型の真空ギャップ装置に係り、特
に電流トリガで主間隙間を容易に導通状態にすることが
でき、常に良好な安定したトリガを与え、かつ長期に亘
り使用可能である真空トリガギャップ装置に関するもの
である。
Description: [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a trigger discharge type vacuum gap device, and in particular, a main trigger gap can be easily made conductive by a current trigger. The present invention relates to a vacuum trigger gap device that always gives a good and stable trigger and can be used for a long period of time.

(従来の技術) 従来の真空トリガギャップ装置は、第13図に示すように
例えば磁器のような高耐電圧材で形成され、内部の不純
ガスを充分に排気し、高真空にした真空容器1内に、一
対の主電極2a,2bを対向配置している。この主電極2a,2b
は、平板状に形成されており、真空容器1の端板3a,3b
を気密に貫通して導入する一対のリード軸4a,4bの端部
にそれぞれ固着されている。このリード軸の一方、例え
ば4aを高電圧端子へ、また他方のリード軸、例えば3bを
直接接地している。なお、リード軸4bは、中空状に形成
され、この軸端に主電極2bを固着している。
(Prior Art) A conventional vacuum trigger gap device is formed of a high withstand voltage material such as porcelain as shown in FIG. Inside, a pair of main electrodes 2a, 2b are arranged opposite to each other. This main electrode 2a, 2b
Is formed in a flat plate shape, and the end plates 3a and 3b of the vacuum container 1 are
Are fixed to the end portions of a pair of lead shafts 4a and 4b which are introduced through the airtightly. One of the lead shafts, eg, 4a, is directly grounded to the high voltage terminal, and the other lead shaft, eg, 3b, is directly grounded. The lead shaft 4b is formed in a hollow shape, and the main electrode 2b is fixed to the shaft end.

しかして、上記した主電極2a,2bの一方、例えば直接接
地している主電極2bは、中空状に形成されており、その
ほぼ中央部にトリガ空間5を絶縁部材6で閉塞してい
る。この絶縁部材6は、アルミナ(Al2O3)またはチタ
ン酸バリウム(BaTiO3)で形成されている。
Then, one of the main electrodes 2a and 2b described above, for example, the main electrode 2b directly grounded, is formed in a hollow shape, and the trigger space 5 is closed by an insulating member 6 at substantially the center thereof. The insulating member 6 is made of alumina (Al 2 O 3 ) or barium titanate (BaTiO 3 ).

また、絶縁部材6の中央部でかつ主電極2bで包囲される
上記トリガ空間5には、針状のトリガ電極7の一端部が
配置されるように設けられている。したがって、トリガ
電極7の中間部と他端部は、リード軸4bの中空部内に位
置している。ここで、真空トリガギャップ装置として
は、トリガ電極7と主電極2bの間は、低い電圧を放電さ
せることが望ましく、このためトリガ電極7を主電極2b
に極めて接近させて設ける。
Further, one end of a needle-shaped trigger electrode 7 is arranged in the trigger space 5 surrounded by the main electrode 2b at the center of the insulating member 6. Therefore, the middle portion and the other end portion of the trigger electrode 7 are located inside the hollow portion of the lead shaft 4b. Here, as the vacuum trigger gap device, it is desirable to discharge a low voltage between the trigger electrode 7 and the main electrode 2b.
Installed very close to.

一方、主電極2bの内部であってトリガ空間5の上部に上
記主電極2a,2b間に電流を流した場合に生じる電極溶融
によって破壊されることのない位置に、磁場発生用コイ
ル8を挿設している。この磁場発生用コイル8の挿設に
は、例えば電極2bの外周から溝を形成し、この溝から磁
場発生用コイル8を挿入した後、主電極2bと同材料でこ
の溝を埋めるようにする。なお、この磁場発生用コイル
8には、磁場発生源9から給電する。
On the other hand, the magnetic field generating coil 8 is inserted inside the main electrode 2b at a position that is not destroyed by electrode melting that occurs when a current is applied between the main electrodes 2a and 2b above the trigger space 5. I have set up. For inserting the magnetic field generating coil 8, for example, a groove is formed from the outer circumference of the electrode 2b, and after inserting the magnetic field generating coil 8 from this groove, the groove is filled with the same material as the main electrode 2b. . The magnetic field generating coil 9 is supplied with power from the magnetic field generating source 9.

このように構成された真空トリガギャップ装置を放電さ
せる場合には、まずトリガ電極7とこのトリガ電極7に
近接する側の主電極2bとの間に、パルス電源10から電流
パルスを注入する。この電流パルスが注入されると、ト
リガ電極7と主電極2bとの間で微小放電5aが発生し、こ
れにより発生したプラズマを主電極間に注入することよ
り行うものである。
In the case of discharging the vacuum trigger gap device configured as described above, first, a current pulse is injected from the pulse power supply 10 between the trigger electrode 7 and the main electrode 2b near the trigger electrode 7. When this current pulse is injected, a minute discharge 5a is generated between the trigger electrode 7 and the main electrode 2b, and the plasma generated thereby is injected between the main electrodes.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、絶縁部材6を介在した沿面放電による場
合、多数回の使用によって絶縁部材6の絶縁性能が劣化
し、トリガ電極7と主電極2bが導通状態になる恐れがあ
る。また、トリガ放電を行い主電極2a,2b間を導通状態
にした場合、この主電極2a,2b間に生じるアークによ
り、主電極2a,2bの表面および内部に吸着していたごく
微小な不純物が浮遊状態となり、最終的には絶縁部材6
に付着し、絶縁部材6の絶縁性能の劣化が一層促進さ
れ、真空トリガギャップ装置の寿命の低下になってい
た。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the case of creeping discharge with the insulating member 6 interposed, the insulating performance of the insulating member 6 deteriorates due to many uses, and the trigger electrode 7 and the main electrode 2b become conductive. There is a fear. Further, when a trigger discharge is performed to bring the main electrodes 2a and 2b into a conductive state, the arc generated between the main electrodes 2a and 2b causes the minute impurities adsorbed on the surfaces and inside of the main electrodes 2a and 2b to be generated. It becomes a floating state, and finally the insulating member 6
And the deterioration of the insulating performance of the insulating member 6 is further promoted and the life of the vacuum trigger gap device is shortened.

一方、電極間の放電をし易くするためにトリガ電極を主
電極に近接させてこの直接放電による場合もあるが、放
電空間が真空であるだけに相当高い電圧が必要となり、
ひいてはトリガ電極の消耗の促進につながり好ましくな
い。
On the other hand, in order to facilitate the discharge between the electrodes, the trigger electrode may be brought close to the main electrode to cause this direct discharge, but a considerably high voltage is required because the discharge space is a vacuum,
As a result, the trigger electrode is consumed more quickly, which is not preferable.

そこで、本発明の目的は、低いトリガ電圧で動作させる
ことのできる電流トリガで容易に放電し、常に良好な安
定したトリガを与え、かつ長期に亘り多数回使用可能で
ある真空トリガギャップ装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a vacuum trigger gap device that is easily discharged by a current trigger that can be operated at a low trigger voltage, always gives a good and stable trigger, and can be used many times over a long period of time. To do.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成するため本発明者らの見出し
た真空中における表面電界放出に関する新しい現象を応
用したものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) The present invention is an application of a new phenomenon relating to surface field emission in vacuum, which was found by the present inventors to achieve the above object.

先ず、従来の真空中における電極間の絶縁破壊及び沿面
絶縁破壊について述べると次の通りである。すなわち、
真空中で対向した電極間に強磁界が印加されるといわゆ
る電界放出電子が放出され、これが極間の放電現象を決
めることになることは周知である。
First, conventional dielectric breakdown between electrodes and creepage dielectric breakdown in a vacuum will be described below. That is,
It is well known that when a strong magnetic field is applied between opposed electrodes in vacuum, so-called field emission electrons are emitted, which determines the discharge phenomenon between the electrodes.

また、真空中沿面絶縁破壊についても第6図に示したp
点、いわゆる陰極−絶縁物−真空からなる三重点に於け
る強電界放出により生じた電子が電界に沿って飛行し、
絶縁物表面と衝突してその面から二次電子を放出する。
この二次電子は再び電界に沿って飛行し加速されて絶縁
物表面に再衝突し、再び二次電子を放出する。通常、絶
縁物表面の二次電子放出系数δは1より大きいからこの
繰返しによって電子数が増大し、加えて絶縁物表面から
の吸着ガスの放出と、このガス中での電子雪崩成長によ
って沿面絶縁破壊が生じるものである。
In addition, regarding creepage breakdown in vacuum, p shown in FIG.
Electrons generated by strong field emission at a triple point consisting of a point, so-called cathode-insulator-vacuum, fly along the electric field,
It collides with the surface of the insulator and emits secondary electrons from that surface.
The secondary electrons again fly along the electric field, are accelerated, re-collide with the surface of the insulator, and emit secondary electrons again. Normally, the secondary electron emission coefficient δ on the surface of the insulator is larger than 1, so the number of electrons increases due to this repetition. In addition, the release of adsorbed gas from the surface of the insulator and electron avalanche growth in this gas cause creeping insulation. It causes destruction.

ところで、本発明者らは表面からの電子放出について新
しい現象を見出したので、これについて説明をする。絶
縁物表面にμm程度以下の金属被膜を形成させると、表
面抵抗は数Ω程度となっている。この金属被膜に電流を
流すと電流レベルが大きければ、この被膜面の至るとこ
ろで微小放電が生じ、これがトリガとなってトリガ電極
間に放電が生じる。このトリガ放電が、主電極の放電を
引起こすという事実を見出し、別途提案をしている。
By the way, the present inventors have found out a new phenomenon of electron emission from the surface, and will be described below. When a metal coating of about μm or less is formed on the surface of the insulator, the surface resistance is about several Ω. If a current level is large when a current is applied to the metal film, a minute discharge is generated everywhere on the film surface, and this triggers discharge between the trigger electrodes. The fact that this trigger discharge causes the discharge of the main electrode was found, and another proposal is made.

本発明者らは、この金属被膜に流すトリガ電流レベルを
下げて行ったが、第7図に示したようにトリガ電流が下
がって金属被膜面で微小放電が観察されないような状態
になっても(同図のIの領域)トリガが可能であること
を見出した。
The inventors performed this by lowering the level of the trigger current flowing through the metal coating, but even if the trigger current is lowered and a minute discharge is not observed on the surface of the metal coating as shown in FIG. It has been found that (region I in the figure) can be triggered.

これは金属被膜表面がここを流れるトリガ電流によっ
て、加熱され高温となり、仕事関数の障壁を越えて大量
の電子放出が生じた為である。
This is because the surface of the metal film is heated to a high temperature by the trigger current flowing therethrough and a large amount of electrons are emitted beyond the work function barrier.

この電極温度上昇と電界放出については、例えば、良く
知られた第5図のデータ(Little et al.,J.Appl.Phys.
Vol 34 P2430(1963))がある。すなわち、同図でS点
までは通常の電界放出現象を示しているが、電極温度が
約800℃を越えると電流が急増している。これは金属電
極内部の電子のエネルギが上昇し、仕事関数を越える電
子が急増した為である。
Regarding this electrode temperature rise and field emission, for example, the well-known data of FIG. 5 (Little et al., J. Appl. Phys.
There is Vol 34 P2430 (1963)). That is, although a normal field emission phenomenon is shown up to point S in the figure, when the electrode temperature exceeds about 800 ° C., the current sharply increases. This is because the energy of the electrons inside the metal electrode rises and the number of electrons exceeding the work function rapidly increases.

真空中の極間の絶縁破壊現象では、上記の事実は良く知
られていたが、真空沿面絶縁破壊についても存在するこ
とは知られていなかった。
With respect to the dielectric breakdown phenomenon between the electrodes in a vacuum, the above fact was well known, but it was not known that vacuum creepage dielectric breakdown also existed.

この現象を応用することにより従来、かなりの困難があ
ると考えられていた電流トリガ技術が以下に説明する実
施例のように、絶縁物表面に形成された金属又は半導体
性被膜をトリガ放電のトリガとして用いることにより達
成されることが分かる。
By applying this phenomenon, the current trigger technology, which has been considered to be considerably difficult in the related art, triggers a metal or semiconductor film formed on the surface of an insulator to trigger a discharge, as in the embodiments described below. It can be seen that this is achieved by using

本発明は、真空容器と、この真空容器内に間隙を設けて
対向配置された一対の主電極およびこの主電極の少なく
とも一方に設けられた中空状のトリガ空間内に配置した
トリガ電極を備えて成り、このトリガ電極と主電極との
間にトリガ用電子ビームを発生させる電子放射膜とし
て、絶縁材から形成された部材の表面に金属または半導
体性の被膜を形成したものである。
The present invention comprises a vacuum container, a pair of main electrodes opposed to each other with a gap provided in the vacuum container, and a trigger electrode arranged in a hollow trigger space provided in at least one of the main electrodes. As an electron emission film for generating a trigger electron beam between the trigger electrode and the main electrode, a metal or semiconductor film is formed on the surface of a member formed of an insulating material.

(作 用) トリガ源であるパルス源が動作すると、トリガ電流がパ
ルス源からリード線を通り真空トリガ・ギャップのトリ
ガ部に流入する。トリガ部は、金属または半導体からな
る薄い被膜で形成されているから、電気回路的には抵抗
体となり発熱を生じる。この抵抗発熱により被膜温度が
例えば800℃に達したところで、電子電流が増大し、ト
リガ電極が陰極(主電極)に対して負極制となっている
から(第6図参照)被膜からの電子電流はビーム状とな
って陰極面を衝撃加熱する。これにより、陰極面の電子
ビームによる衝撃加熱部分が局所加熱されて高温とな
り、この高温となった電極局所が蒸発してトリガ電極と
陰極間に濃密な金属ガスとして広がる。陰極とトリガ電
極との間には数十V乃至数百Vの電圧が生じているの
で、陰極とトリガ電極との間にトリガ放電が発生する。
このトリガ放電によって生じたプラズマが主電極間に注
入され、主電極間が絶縁破壊して主放電が形成され、真
空トリガ・ギャップの動作が完結する。
(Operation) When the pulse source that is the trigger source operates, the trigger current flows from the pulse source through the lead wire to the trigger section of the vacuum trigger gap. Since the trigger portion is formed of a thin coating made of metal or semiconductor, it serves as a resistor in an electric circuit and generates heat. This resistance heating causes the electron current to increase when the film temperature reaches, for example, 800 ° C., and the trigger electrode has a negative electrode control with respect to the cathode (main electrode) (see FIG. 6). Form a beam and impact heat the cathode surface. As a result, the impact-heated portion of the cathode surface by the electron beam is locally heated to a high temperature, and the locally heated electrode evaporates and spreads as a dense metal gas between the trigger electrode and the cathode. Since a voltage of several tens of volts to several hundreds of volts is generated between the cathode and the trigger electrode, a trigger discharge is generated between the cathode and the trigger electrode.
Plasma generated by this trigger discharge is injected between the main electrodes, dielectric breakdown occurs between the main electrodes to form a main discharge, and the operation of the vacuum trigger gap is completed.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
1図,第2図および第3図において、真空容器1内に
は、上記した従来の真空トリガギャップ装置と同様に主
電極2a,2bが対向して配置され、中空状に形成された主
電極2bのほぼ中央部のトリガ空間5を絶縁部材6で閉塞
している。この絶縁部材6は、例えばアルミナ(Al
2O3)のようなセラミック材で形成されたもので、トリ
ガ空間5に向いた面には、金属または半導体性の被膜6a
が形成されている。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3, the main electrodes 2a and 2b are arranged in the vacuum container 1 so as to face each other in the same manner as in the conventional vacuum trigger gap device described above, and the main electrode is formed in a hollow shape. An insulating member 6 closes the trigger space 5 in the substantially central portion of the electrode 2b. This insulating member 6 is made of, for example, alumina (Al
2 O 3 ), which is made of a ceramic material, and has a metal or semiconductor coating 6 a on the surface facing the trigger space 5.
Are formed.

ここで、被膜6aは、次の条件を備えたものとする。すな
わち、被膜材料,被膜厚さ,トリガ電流との間に一定の
関係が必要で、トリガ部を第4図に示すように厚さδ,
内系2A,外径2Bの中空円板とし、内側にトリガ電極,外
側に陰極が有するものとし、内側導体Xと外側導体Yと
の間の抵抗をRとしたとき、 トリガ電流ITが被膜6aにτ時間流れたとき、すなわちパ
ルス幅τのとき、被膜温度上昇Δθは被膜6aの密度 比熱をCとすると Δθが材料によって決まる温度上昇限界Δθ、例えば
800℃を越えたとき、電界放出電流が第5図のように急
増してトリガ放電が発生し、主電極破壊を引き起こすの
で、(1),(2)式より 結局、被膜6aの被膜δ,固有抵抗 δ,トリガ電流ITおよびトリガパルス幅τとの間に、 ただし K;材料および電極構造によって決まる定数 なお、上記した以外の構造は、上記した従来の真空トリ
ガギャップ装置と同様であるから、説明を省略する。
Here, the coating film 6a is assumed to have the following conditions. That is, a constant relationship is required among the coating material, the film thickness, and the trigger current. As shown in FIG.
Assuming that a hollow disk having an inner system 2A and an outer diameter 2B has a trigger electrode inside and a cathode outside, and the resistance between the inner conductor X and the outer conductor Y is R, When the trigger current I T flows through the coating 6a for τ time, that is, when the pulse width is τ, the coating temperature rise Δθ is the density of the coating 6a. If the specific heat is C The temperature rise limit Δθ C where Δθ depends on the material, for example,
When the temperature exceeds 800 ° C, the field emission current sharply increases as shown in Fig. 5 and trigger discharge occurs, causing the main electrode to be destroyed. Therefore, from equations (1) and (2), After all, coating δ of coating 6a, specific resistance Between δ, trigger current I T and trigger pulse width τ, However, K is a constant determined by the material and the electrode structure. Structures other than those described above are the same as those of the conventional vacuum trigger gap device described above, and therefore description thereof is omitted.

次に、以上のように構成された真空トリガギャップ装置
を放電させる場合について説明する。先ず、主電極2b
と、この主電極2bのトリガ空間5に表面に被膜6aを形成
した絶縁部材6を介して取り付けられているトリガ電極
7の間に、パルス源10から電流パルスを注入する。この
ようにパルスを印加すると、主電極2bとトリガ電極7と
の間に介在する絶縁部材6の表面に形成された被膜6aに
電流が流れ、この被膜6aを加熱する。この被膜6aの温度
が上昇して例えば800℃を越えると、電子放射による優
勢な電子電流が生じ、これによって第6図に示すように
主電流2bの局所2cが電子ビームの衝突加熱を受けて蒸発
し、トリガ電極7と主電極2bの間に予備放電5aが形成さ
れる。この予備放電5aは、トリガ空間5を通り主電極間
空間2dへ移行し、ついには主電極2a,2b間の放電とな
る。
Next, a case of discharging the vacuum trigger gap device configured as described above will be described. First, the main electrode 2b
Then, a current pulse is injected from the pulse source 10 between the trigger electrode 7 which is attached to the trigger space 5 of the main electrode 2b through the insulating member 6 having the film 6a formed on the surface thereof. When the pulse is applied in this way, an electric current flows through the coating 6a formed on the surface of the insulating member 6 interposed between the main electrode 2b and the trigger electrode 7 to heat the coating 6a. When the temperature of the coating 6a rises and exceeds, for example, 800 ° C., a dominant electron current is generated by electron emission, which causes the local current 2c of the main current 2b to undergo collisional heating of the electron beam as shown in FIG. Evaporation causes a preliminary discharge 5a to be formed between the trigger electrode 7 and the main electrode 2b. The preliminary discharge 5a passes through the trigger space 5 to the space 2d between the main electrodes, and finally becomes a discharge between the main electrodes 2a and 2b.

上記予備放電5aが開始されてから主電極間が放電される
までは時間遅れが無いのが理想であるが、数n Sec〜数
μSecを要するのが普通である。そして、主電極が放電
されて後、数μSec後に磁場発生用コイル8に磁場発生
源9から電流または電圧を印加する。これによって、第
2図および第3図に点線で示すような磁界を発生させ
る。
It is ideal that there is no time delay from the start of the preliminary discharge 5a to the discharge between the main electrodes, but it usually takes several n Sec to several μSec. Then, after the main electrode is discharged, a current or voltage is applied from the magnetic field generation source 9 to the magnetic field generation coil 8 after several μsec. As a result, a magnetic field as shown by the dotted line in FIGS. 2 and 3 is generated.

しかし、この様な磁場発生用コイル8がなく、磁界を発
生させることができない場合には、主電極間の放電によ
り主電極表面等に吸着していた不純ガス粒子が放電中に
浮遊した状態となり、その一部または大部分がトリガ空
間5内に浸入することになり、絶縁部材6の表面に形成
された被膜6aに吸着し、これの表面抵抗値を極端に低下
させてトリガ機能を失わせる。
However, when there is no such magnetic field generating coil 8 and a magnetic field cannot be generated, the impure gas particles adsorbed on the surface of the main electrodes due to the discharge between the main electrodes are suspended during the discharge. Part or most of it will invade into the trigger space 5, and will be adsorbed to the coating 6a formed on the surface of the insulating member 6, and the surface resistance value of this will be extremely lowered to lose the trigger function. .

これに対して上記実施例のように磁場発生用コイル8が
設けられていると、トリガ空間5および主電極間に近接
する箇所に上記したように磁界を発生させることがで
き、主電流2a,2b間の放電により発生する不純ガス粒子
による被膜6aの劣化を防止することができ、さらに長寿
命の真空トリガギャップ装置を提供することができる。
On the other hand, when the magnetic field generating coil 8 is provided as in the above-mentioned embodiment, the magnetic field can be generated as described above at a position close to between the trigger space 5 and the main electrode, and the main current 2a, It is possible to prevent deterioration of the coating film 6a due to impure gas particles generated by discharge between the 2b, and it is possible to provide a vacuum trigger gap device having a longer life.

なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものでは
なく、種々変形実施できる。すなわち、上記した実施例
においては、主電極2bとトリガ電極7間に、絶縁部材6
の表面に形成された金属または半導体性被膜6aよりの電
子放出により予備放電を行なわせ、主間隙空間へ移行さ
せ、ついには主電極2a,2b間放電を誘発させるが、この
主電極間放電により流れる電流によっては、主電極2a,2
bの何れかに電極の溶融が生じ、この溶融によりできる
溶融痕がトリガ空間5に落下し、被膜6aにまで達してト
リガ電極7と主電極2bを短絡状態にすることも考えられ
る。しかし、第8図のように絶縁部材11の上部を円筒状
とし、この円筒状部分の内面に金属または半導体性の被
膜11aを形成し、トリガ電極12も上部を円筒状とするこ
とにより、予備放電を行わせる部分を横方向にずらした
構成となるから、溶融痕の落下による不具合が無くな
る。ここで、被膜11aは、被膜6bと同じ条件のものとす
る。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be implemented. That is, in the above-described embodiment, the insulating member 6 is provided between the main electrode 2b and the trigger electrode 7.
Electrons are emitted from the metal or semiconductor coating 6a formed on the surface of the electrode to cause a pre-discharge to move to the main interstitial space and finally to induce a discharge between the main electrodes 2a and 2b. Depending on the flowing current, the main electrodes 2a, 2
It is also conceivable that the electrode is melted in any one of b and the melting mark formed by this melting falls into the trigger space 5 and reaches the coating film 6a to short-circuit the trigger electrode 7 and the main electrode 2b. However, as shown in FIG. 8, the insulating member 11 has a cylindrical upper portion, a metal or semiconductor coating 11a is formed on the inner surface of the cylindrical portion, and the trigger electrode 12 also has a cylindrical upper portion. Since the portion to be discharged is laterally displaced, the problem caused by the dropping of the melting mark is eliminated. Here, the film 11a is under the same conditions as the film 6b.

また、第9図に示すように構成してもよい。すなわち、
第9図および第10図において、真空容器1内には、上記
した従来の真空トリガギャップ装置と同様に主電極2bの
ほぼ中央部にトリガ空間5を絶縁部材6で閉塞してい
る。この絶縁部材6は、例えばアルミナ(Al2O3)のよ
うなセラミック材で形成されたもので、トリガ空間5に
向いた面には、金属または半導体性の被膜6bが形成され
ている。
Further, it may be configured as shown in FIG. That is,
In FIGS. 9 and 10, in the vacuum container 1, the trigger space 5 is closed by an insulating member 6 in substantially the central portion of the main electrode 2b as in the conventional vacuum trigger gap device described above. The insulating member 6 is made of, for example, a ceramic material such as alumina (Al 2 O 3 ), and a metal or semiconductor coating 6b is formed on the surface facing the trigger space 5.

ここで、被膜6bは、次の条件を備えたものとする。すな
わち、被膜材料,被膜厚さ,トリガ電流との間に一定の
関係が必要で、トリガ部を第10図に示すように被膜6bの
厚さδ,絶縁部材6の凹凸をεとしたとき、 δ<ε ……(4) とすれば、被膜6bは所々絶縁部材6で切断されるか、ま
たは非常に薄い層で接続されので高低抗となる。
Here, the coating film 6b is assumed to have the following conditions. That is, a constant relationship is required among the coating material, the coating thickness, and the trigger current. When the trigger portion has a thickness δ of the coating 6b and an unevenness of the insulating member 6 is ε as shown in FIG. 10, If δ <ε (4), the coating 6b is cut by the insulating member 6 in places or is connected by a very thin layer, so that the resistance is high.

したがって、これにトリガ電流Iが流入すると、電流レ
ベルがある程度有れば、微小スパークが被膜面に多数発
生する。
Therefore, when the trigger current I flows into this, if the current level is to some extent, a large number of minute sparks are generated on the coating surface.

さらに、実際には、膜厚が1μm程度になると、(4)
式が満足していない場合でも膜厚不均一の影響で所望の
微小スパークが生じるので、 δ<1μm ……(5) も他の条件となる。
Further, in practice, when the film thickness becomes about 1 μm, (4)
Even if the equation is not satisfied, a desired minute spark is generated due to the influence of the nonuniformity of the film thickness, so that δ <1 μm (5) is another condition.

これは、被膜面に電子放出源が多数存在することになる
ので、これより放出された電子により上記作用が発生す
ることになる。第11図は、トリガ電流と主電流発生確率
をトリガ部における微小スパーク発生状況と共に示した
ものである。
This means that a large number of electron emission sources are present on the film surface, and the above-mentioned action is caused by the electrons emitted from the electron emission sources. FIG. 11 shows the trigger current and the probability of main current occurrence together with the occurrence of minute sparks in the trigger section.

なお、上記した以外の構成は、上記した従来の真空トリ
ガギャップ装置と同様であるから、説明を省略する。
The configuration other than that described above is the same as that of the conventional vacuum trigger gap device described above, and therefore description thereof is omitted.

次に、以上のように構成された真空トリガギャップ装置
を放電させる場合について説明する。この実施例の場合
にも、先ず主電極2bと、この主電極2bのトリガ空間5に
表面に被膜6bを形成した絶縁部材6を介して取り付けら
れているトリガ電極7との間に、パルス源10から電圧パ
ルスを注入する。この様にパルスを印加すると、主電極
2bとトリガ電極7との間に介在する絶縁部材6の表面に
形成された被膜6bに電流が流れ、この被膜6b内に無数の
微小スパークが生ずる。これによって、優勢な電子電流
が生じ、第6図に示すように主電極2bbの極所2cが電子
ビームの衝突加熱を受けて蒸発し、トリガ電極7と主電
極2bの間に予備放電5aが形成される。この予備放電5a
は、トリガ空間5を通り主電極間空間2dへ移行し、つい
には主電極2a,2b間の放電となる。また、この実施例の
場合にも、予備放電5aが開始されてから主電極間が放電
されるまでは時間遅れの無いのが理想であるが、数n Se
c〜数μSecを要するのが普通である。そして主電極が放
電されて後、数μSec後に磁場発生用コイル8に磁場発
生源9から電流または電圧を印加する。これによって、
第2図および第3図に点線で示すような磁界を発生させ
る。しかし、この様な磁場発生用コイル8が無く、磁界
を発生させることができる場合には、主電極間の放電に
より主電極表面等に吸着していた不純ガス粒子が放電中
に浮遊した状態となりその一部あるいは大部分がトリガ
空間5内に浸入することになり、絶縁部材6の表面に形
成された被膜6aに吸着し、これの表面抵抗値を極端に低
下させてトリガ機能を失わせる。
Next, a case of discharging the vacuum trigger gap device configured as described above will be described. Also in the case of this embodiment, first, a pulse source is provided between the main electrode 2b and the trigger electrode 7 which is attached to the trigger space 5 of the main electrode 2b via the insulating member 6 having the coating 6b formed on the surface thereof. Inject voltage pulse from 10. When a pulse is applied in this way, the main electrode
An electric current flows through the coating 6b formed on the surface of the insulating member 6 interposed between the 2b and the trigger electrode 7, and countless minute sparks are generated in the coating 6b. As a result, a dominant electron current is generated, and as shown in FIG. 6, the pole portion 2c of the main electrode 2bb is subjected to collision heating of the electron beam and evaporated, and the preliminary discharge 5a is generated between the trigger electrode 7 and the main electrode 2b. It is formed. This preliminary discharge 5a
Passes through the trigger space 5 and moves to the inter-main electrode space 2d, and finally discharge occurs between the main electrodes 2a and 2b. Also in the case of this embodiment, it is ideal that there is no time delay from the start of the preliminary discharge 5a to the discharge between the main electrodes, but it is several n Se.
It usually takes c to several μSec. Then, after the main electrode is discharged, a current or voltage is applied from the magnetic field generation source 9 to the magnetic field generation coil 8 several μsec later. by this,
A magnetic field as shown by the dotted line in FIGS. 2 and 3 is generated. However, when there is no such magnetic field generating coil 8 and a magnetic field can be generated, the impure gas particles adsorbed on the surface of the main electrodes due to the discharge between the main electrodes are suspended during the discharge. A part or most of it penetrates into the trigger space 5, is adsorbed to the coating 6a formed on the surface of the insulating member 6, and extremely lowers the surface resistance value of the coating 6a to lose the trigger function.

これに対して上記実施例のように磁場発生用コイル8が
設けられていると、トリガ空間5および主電極間に近接
する箇所に上記したような磁界を発生させることがで
き、主電極2a,2b間の放電により発生する不純ガス粒子
による被膜6aの劣化を防止することができ、一層の長寿
命の真空ギャップ装置を提供することができる。
On the other hand, when the magnetic field generating coil 8 is provided as in the above-described embodiment, the magnetic field as described above can be generated at a position close to the trigger space 5 and the main electrode, and the main electrode 2a, It is possible to prevent deterioration of the coating film 6a due to impure gas particles generated by discharge between 2b, and it is possible to provide a vacuum gap device having a further long life.

さらに、上記した実施例においては、主電極2bとトリガ
電極7間に、絶縁部材6の表面に形成された金属または
半導体性被膜6bよりの電子放出により予備放電を行なわ
せ、主間隙空間へ移行させ、ついには主電極2a,2b間放
電を誘発させるが、この主電極間放電により流れる電流
によっては、主電極2a,2bのいずれかに電極の溶融が生
じ、この溶融によりできる溶融痕がトリガ空間5に落下
し、被膜6bにまで達してトリガ電極7と主電極2bを短絡
状態にすることも考えられる。しかし、第12図のように
絶縁部材11の上部を円筒状とし、この円筒状部分の内面
に金属または半導体性の被膜11bを形成し、トリガ電極1
2も上部を円筒状とすることにより、予備放電を行わせ
る部分を横方向にずらした構成となるから、溶融痕の落
下による不具合が無くなる。ここで、被膜11bは、被膜6
bと同じ条件のものとする。
Further, in the above-described embodiment, the pre-discharge is performed between the main electrode 2b and the trigger electrode 7 by the electron emission from the metal or the semiconductor coating 6b formed on the surface of the insulating member 6, and the main gap space is transferred. Eventually, a discharge between the main electrodes 2a, 2b is induced, but the current flowing due to this discharge between the main electrodes causes melting of the electrode in either of the main electrodes 2a, 2b, and a melting mark formed by this melting triggers. It is also conceivable that the trigger electrode 7 and the main electrode 2b are short-circuited by dropping into the space 5 and reaching the coating film 6b. However, as shown in FIG. 12, the upper portion of the insulating member 11 is formed into a cylindrical shape, and the metal or semiconductor coating 11b is formed on the inner surface of the cylindrical portion, and the trigger electrode 1
Also in the case of 2 as well, by making the upper part a cylindrical shape, the part for performing the preliminary discharge is laterally displaced, so that there is no problem due to the drop of the melting mark. Here, the coating 11b is the coating 6
Under the same conditions as b.

[発明の効果] 本発明は、以上のようにトリガ部の絶縁部材表面に金属
または半導体性の被膜を形成させ、この絶縁部材表面の
被膜に流れるトリガ電流により、微小スパークを生じま
たは被膜温度の上昇を生じ、これによる電子電流の増加
とビーム形成、そして電極局部加熱によるトリガ電極と
一方の主電極間のトリガ放電により、主電極間を放電さ
せるものであるから、良好な電流トリガが可能となり、
かつ被膜をトリガ電流によって損傷することがない。ま
た、トリガ空間の主電極間空間に近い部分に磁場発生用
コイルを設け、磁界を発生させるようにしているから、
主間隙放電により発生する不純ガス粒子のトリガ空間へ
の侵入を防ぎ、絶縁部材の劣化を防止し、長寿命の真空
トリガギャップ装置を提供することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION The present invention forms a metal or semiconductor coating on the surface of the insulating member of the trigger portion as described above, and causes a trigger spark flowing in the coating on the surface of the insulating member to cause a minute spark or to change the coating temperature. As a result, an increase in electron current and beam formation due to this rise, and a trigger discharge between the trigger electrode and one of the main electrodes due to local heating of the electrodes cause discharge between the main electrodes, which enables good current triggering. ,
Moreover, the coating is not damaged by the trigger current. Further, since a magnetic field generating coil is provided in a portion of the trigger space close to the space between the main electrodes to generate a magnetic field,
It is possible to prevent the impure gas particles generated by the main gap discharge from entering the trigger space, prevent the deterioration of the insulating member, and provide a long-life vacuum trigger gap device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は第1
図のトリガ部を拡大して示す断面図、第3図は第2図の
平面図、第4図は本発明の一実施例の作用を示す説明
図、第5図は本発明に関連する真空中における強電界下
の電子電流の温度依存性を示す説明図、第6図は本発明
に関連するトリガ部の動作を示す説明図、第7図は本発
明に関連するトリガ電流とトリガ確率の関係を示す説明
図、第8図は本発明の他の実施例の要部を示す断面図、
第9図は本発明のさらに異なる他の実施例の断面図、第
10図は第9図に示す実施例の要部の拡大断面図、第11図
は本発明に関連するトリガ電流とトリガ確率の関係を示
す説明図、第12図は本発明のさらに異なる他の実施例の
要部を示す断面図、第13図は従来の真空トリガギャップ
装置を示す断面図である。 1……真空容器,2a,2b……主電極 5……トリガ空間,6……絶縁部材 6a……被膜,7……トリガ電極 8……磁場発生用コイル
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the trigger portion of the figure, FIG. 3 is a plan view of FIG. 2, FIG. 4 is an explanatory view showing the operation of one embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a vacuum related to the present invention. 6 is an explanatory view showing the temperature dependence of the electron current under a strong electric field, FIG. 6 is an explanatory view showing the operation of the trigger unit related to the present invention, and FIG. 7 is a graph showing the trigger current and the trigger probability related to the present invention. FIG. 8 is an explanatory view showing a relationship, FIG. 8 is a sectional view showing an essential part of another embodiment of the present invention,
FIG. 9 is a sectional view of still another embodiment of the present invention,
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of an essential part of the embodiment shown in FIG. 9, FIG. 11 is an explanatory view showing a relationship between trigger current and trigger probability related to the present invention, and FIG. 12 is another different embodiment of the present invention. FIG. 13 is a sectional view showing a main part of the embodiment, and FIG. 13 is a sectional view showing a conventional vacuum trigger gap device. 1 ... Vacuum container, 2a, 2b ... Main electrode 5 ... Trigger space, 6 ... Insulating member 6a ... Coating, 7 ... Trigger electrode 8 ... Magnetic field generating coil

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空容器と、この真空容器内に間隙を設け
て対向配置された一対の主電極およびこの主電極の少な
くとも一方に設けられた中空状のトリガ空間内に配置し
たトリガ電極を備えて成り、このトリガ電極と前記主電
極との間にトリガ用電子ビームを発生させる電子放射膜
として、絶縁材から形成された部材の表面に金属又は半
導体性の被膜を形成したことを特徴とする真空トリガギ
ャップ装置。
1. A vacuum container, a pair of main electrodes opposed to each other with a gap provided in the vacuum container, and a trigger electrode arranged in a hollow trigger space provided in at least one of the main electrodes. As an electron emission film for generating a trigger electron beam between the trigger electrode and the main electrode, a metal or semiconductor film is formed on the surface of a member formed of an insulating material. Vacuum trigger gap device.
【請求項2】被膜の厚さをδ,固有抵抗を とし、トリガ電流ITおよびトリガパルス電流幅τとした
とき、 ただし、C:材料および電極構造によって決まる定数 の関係式が、満足されるようにした特許請求の範囲第1
項記載の真空トリガギャップ装置。
2. The thickness of the coating is δ, and the specific resistance is And the trigger current I T and the trigger pulse current width τ, However, the relational expression of C: a constant determined by the material and the electrode structure is satisfied.
The vacuum trigger gap device according to the paragraph.
【請求項3】被膜の厚さをδ,絶縁材から形成された部
材の表面の凹凸をεとしたとき、 δ<εまたはδ<1μm の関係があるようにした特許請求の範囲第1項記載の真
空トリガギャップ装置。
3. The invention according to claim 1, wherein the relation of δ <ε or δ <1 μm is established, where δ is the thickness of the coating and ε is the irregularity of the surface of the member formed of an insulating material. The vacuum trigger gap device described.
【請求項4】トリガ空間の開口側の主電極に磁場発生用
コイルを配設した特許請求の範囲第1項乃至第3項記載
の真空トリガギャップ装置。
4. The vacuum trigger gap device according to any one of claims 1 to 3, wherein a magnetic field generating coil is arranged on the main electrode on the opening side of the trigger space.
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