RU134697U1

RU134697U1 - HIGH-FREQUENCY RADIATION GENERATOR BASED ON A Hollow Cathode Discharge

Info

Publication number: RU134697U1
Application number: RU2013120366/07U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Викторович Вялых; Александр Евгеньевич Дубинов; Виктор Станиславович Жданов; Игорь Львович Львов; Сергей Александрович Садовой; Виктор Дмитриевич Селемир
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2013-11-20

Abstract

Генератор высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом, содержащий подсоединенную к вакуумной системе газоразрядную камеру, включающую в себя полый катод и изолированный от него анод, подключенные к источнику питания, параллельно электродам камеры подключена электрическая нагрузка, отличающийся тем, что анод выполнен полым, причем полость катода и полость анода обращены друг к другу.A hollow-cathode discharge high-frequency radiation generator comprising a gas discharge chamber connected to a vacuum system, including a hollow cathode and an anode isolated from it, connected to a power source, an electrical load connected in parallel to the chamber electrodes, characterized in that the anode is hollow, wherein the cathode cavity and the anode cavity are facing each other.

Description

Полезная модель относится к высокочастотной технике и может быть использована при создании генераторов высокочастотного (ВЧ) излучения.The utility model relates to high-frequency technology and can be used to create generators of high-frequency (HF) radiation.

Разряд с полым катодом {Москалев Б.И., Разряд с полым катодом, М., Энергия, 1969) имеет следующую особенность - при определенных условиях (то есть при определенных геометрических параметрах полости, при давлении разрядного газа, лежащем в определенном диапазоне и при превышении плотностью тока разряда определенного значения) в процессе его развития происходит ВЧ-модуляция разрядного напряжения (Arbel D., Bar-Lev Ζ., Felsteiner J., Rosenberg Α., Slutsker Ya. Ζ. "Collisionless Instability of the Cathode Sheath in a Hollow-Cathode Discharge", Physical Review Letters. 1993. V.71. №18. P.2919).A discharge with a hollow cathode (Moskalev B.I., A discharge with a hollow cathode, M., Energia, 1969) has the following peculiarity - under certain conditions (i.e., under certain geometric parameters of the cavity, at a discharge gas pressure lying in a certain range and at exceeding the discharge current density by a certain value) during its development, RF modulation of the discharge voltage occurs (Arbel D., Bar-Lev Ζ., Felsteiner J., Rosenberg Α., Slutsker Ya. Ζ. "Collisionless Instability of the Cathode Sheath in a Hollow-Cathode Discharge ", Physical Review Letters. 1993. V.71. No. 18. P.2919).

Известны генераторы ВЧ-излучения на основе разряда с полым катодом, аналогичные заявляемому генератору (например, Булычев C.B. Вялых Д.В. Дубинов А.Е., и др. "Результаты исследований генераторов мощных ВЧ-импульсов на основе разряда с полым катодом" Физика плазмы. 2009, Т.35, №11, с.1019.), содержащие газоразрядную камеру, вакуумную систему, источник питания и электрическую нагрузку. Вакуумная система создает необходимое давление в газоразрядной камере, внутри которой расположены полый катод и изолированный от него анод, подключенные к источнику питания. При подаче на электроды импульса напряжения в разрядном промежутке, образованном катодом и анодом, загорается газовый разряд с полым катодом. Электрическая нагрузка подключена параллельно газоразрядной цепи. ВЧ-компонента колебаний напряжения разряда является причиной возникновения ВЧ-колебаний напряжения на электрической нагрузке, которые, в свою очередь, являются источником электромагнитной ВЧ-энергии.Known RF generators based on a hollow cathode discharge, similar to the claimed generator (for example, Bulychev CB Vyalykh D.V. Dubinov A.E., etc. "Research results of powerful RF pulses generators based on a hollow cathode discharge" Physics plasma. 2009, T.35, No. 11, p. 1019.) containing a gas discharge chamber, a vacuum system, a power source and an electrical load. The vacuum system creates the necessary pressure in the gas discharge chamber, inside of which there is a hollow cathode and an anode isolated from it, connected to a power source. When a voltage pulse is applied to the electrodes in the discharge gap formed by the cathode and the anode, a gas discharge with a hollow cathode lights up. An electrical load is connected in parallel with the discharge circuit. The RF component of the fluctuations in the discharge voltage is the cause of the RF oscillations of the voltage at the electric load, which, in turn, are the source of electromagnetic RF energy.

В подобных устройствах анод выполнен в форме диска и обращен плоской частью к катодной полости. Разряд происходит между поверхностью катодной полости и обращенной к ней плоской поверхностью анода, называемых рабочими поверхностями соответственно катода и анода. Диаметр анода не превышает диаметра катодной полости. Как правило, площадь рабочей поверхности анода существенно (во много раз) меньше площади рабочей поверхности катода. Это обуславливает высокие значения плотности тока через рабочую поверхность анода даже при сравнительно низких разрядных токах, что может являться причиной достаточно сильного разогрева рабочей поверхности анода.In such devices, the anode is made in the form of a disk and faces the flat part to the cathode cavity. The discharge occurs between the surface of the cathode cavity and the flat surface of the anode facing it, called the working surfaces of the cathode and anode, respectively. The diameter of the anode does not exceed the diameter of the cathode cavity. As a rule, the area of the working surface of the anode is significantly (many times) less than the area of the working surface of the cathode. This causes high values of the current density through the working surface of the anode even at relatively low discharge currents, which can be a reason for a sufficiently strong heating of the working surface of the anode.

Среди возможных применений генераторов подобного типа есть и такие, которые предполагают их использование в импульсно-периодических режимах, в том числе с достаточно высокими (порядка 1 кГц) частотами следования импульсов. Однако при функционировании генератора в подобных режимах ресурс его работы невелик. Это вызвано тем, что чем большее количество разрядов в камере происходит за единицу времени, тем больший ток протекает за это время через рабочую поверхность анода, тем выше будет температура, до которой она нагреется за время непрерывного функционирования генератора (согласно эмпирическим наблюдениям, эта температура может достигать многих сотен градусов по Цельсию и даже больше). В результате рабочая поверхность анода может обгореть настолько, что в газоразрядной камере нарушится режим нормального горения разряда, что может привести к нестабильной работе генератора. В этом случае потребуется трудоемкая и долговременная чистка рабочей поверхности анода, или даже замена анода.Among the possible applications of generators of this type there are those that suggest their use in pulse-periodic modes, including those with sufficiently high (about 1 kHz) pulse repetition rates. However, when the generator operates in such modes, the resource of its operation is small. This is because the greater the number of discharges in the chamber per unit time, the greater the current flows during this time through the working surface of the anode, the higher the temperature to which it heats up during the continuous operation of the generator (according to empirical observations, this temperature can reach many hundreds of degrees Celsius and even more). As a result, the working surface of the anode can burn so much that the normal combustion of the discharge is disrupted in the gas discharge chamber, which can lead to unstable operation of the generator. In this case, a laborious and long-term cleaning of the working surface of the anode, or even replacement of the anode, will be required.

Также стабильное функционирование генераторов в импульсно-периодических режимах может быть затруднено по следующей причине.Also, the stable operation of generators in pulse-periodic modes can be difficult for the following reason.

Пробой газового промежутка - явление, принципиально вероятностное по времени, то есть величина промежутка времени, за который происходит формирование разряда, может изменяться в существенных пределах, особенно на левой ветви кривой Пашена (см. Райзер Ю.П., Физика газового разряда, М., Наука, 1992), на которой функционирует генератор ВЧ-излучения на основе разряда с полым катодом. При подаче на электроды генератора импульсов напряжения от источника питания с частотой хотя бы несколько Гц время запаздывания зажигания разряда может превышать временной интервал между импульсами напряжения, и возможно, в течение этого интервала разряда так и не произойдет. Таким образом, количество ВЧ-импульсов, формируемых генератором в единицу времени (то есть частота следования), может быть меньше, чем количество импульсов напряжения, поданных на электроды, причем количество ВЧ-импульсов при этом будет варьироваться по какой-то случайной зависимости (то есть частота следования импульсов будет нестабильной).Breakdown of a gas gap is a phenomenon that is fundamentally probabilistic in time, that is, the value of the period of time for which a discharge is formed can vary significantly, especially on the left branch of the Paschen curve (see Yu.P. Raizer, Gas discharge physics, M. , Nauka, 1992), on which an RF radiation generator based on a hollow cathode discharge operates. When voltage pulses are applied to the generator electrodes from a power source with a frequency of at least several Hz, the ignition delay time of the discharge may exceed the time interval between voltage pulses, and it may not happen during this discharge interval. Thus, the number of RF pulses generated by the generator per unit time (i.e., the repetition rate) can be less than the number of voltage pulses applied to the electrodes, and the number of RF pulses will vary in some random way (i.e. there is a pulse repetition rate will be unstable).

Прототипом заявляемого устройства является генератор высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом (Дубинов А.Е., Вялых Д.В., Львов И.Л. и др., "Импульсно-периодический генератор на основе разряда с полым катодом и антенная система для излучения мощных радиоимпульсов", ПТЭ, 2011, №5, с. 106-110), содержащий газоразрядную камеру, подсоединенную к вакуумной системе. Внутри газоразрядной камеры расположены полый катод и изолированный от него анод, подключенные к источнику питания. Вакуумная система создает необходимое давление в газоразрядной камере. При подаче на электроды импульса напряжения в разрядном промежутке, образованном катодом и анодом, загорается газовый разряд с полым катодом. Электрическая нагрузка подключена параллельно газоразрядной цепи. ВЧ-компонента колебаний напряжения разряда является причиной возникновения ВЧ-колебаний напряжения на электрической нагрузке, которые, в свою очередь, являются источником электромагнитной ВЧ-энергии.The prototype of the claimed device is a generator of high-frequency radiation based on a discharge with a hollow cathode (Dubinov A.E., Vyalykh D.V., Lvov I.L. et al., "Pulse-periodic generator based on a discharge with a hollow cathode and an antenna system for radiation of powerful radio pulses ", PTE, 2011, No. 5, pp. 106-110) containing a gas discharge chamber connected to a vacuum system. Inside the gas discharge chamber there is a hollow cathode and an anode isolated from it, connected to a power source. The vacuum system creates the necessary pressure in the gas discharge chamber. When a voltage pulse is applied to the electrodes in the discharge gap formed by the cathode and the anode, a gas discharge with a hollow cathode lights up. An electrical load is connected in parallel with the discharge circuit. The RF component of the fluctuations in the discharge voltage is the cause of the RF oscillations of the voltage at the electric load, which, in turn, are the source of electromagnetic RF energy.

Недостатком описанных выше генераторов ВЧ-излучения можно считать ограниченность их применения в импульсно-периодических режимах работы. Эта ограниченность обусловлена сильным обгоранием анодного электрода и затрудненностью обеспечения величины и стабильности заданной частоты следования ВЧ-импульсов.The disadvantage of the RF generators described above can be considered the limitation of their use in pulse-periodic modes of operation. This limitation is due to the strong burning of the anode electrode and the difficulty in ensuring the magnitude and stability of a given frequency of repetition of RF pulses.

Увеличить ресурс работы при работе на высоких частотах следования импульсов генератора можно, увеличив площадь рабочей поверхности анода, что приведет к уменьшению плотности анодного тока, а следовательно, к уменьшению разогрева рабочей поверхности анода и, соответственно, к уменьшению степени ее обгораемости при неизменном количестве разрядов в камере в единицу времени. Однако тривиальное увеличение диаметра диска, в форме которого выполнен анод, существенных результатов скорее всего не даст, так как при превышении диаметра катодной полости диаметром анода края анода не будут задействованы в горении разряда с полым катодом, и действительные размеры рабочей поверхности анода практически не увеличатся. Более эффективным решением будет изменение формы анода.It is possible to increase the operating life when working at high pulse generator repetition rates by increasing the anode working surface area, which will lead to a decrease in the anode current density and, consequently, to a decrease in the heating of the anode working surface and, accordingly, to a decrease in its burnability with a constant number of discharges in camera per unit time. However, a trivial increase in the diameter of the disk in the shape of which the anode is made will most likely not produce significant results, since if the diameter of the cathode cavity is exceeded, the anode edges will not be involved in the combustion of a discharge with a hollow cathode, and the actual dimensions of the working surface of the anode will practically not increase. A more effective solution would be to change the shape of the anode.

Повысить стабильность частоты следования формируемых генератором ВЧ-импульсов можно, уменьшив среднестатистическое время пробоя между электродами камеры. Один из способов добиться этого - увеличить степень ионизованности разрядного газа на момент подачи импульса напряжения на электроды, то есть на момент начала формирования разряда. При частоте чередования разрядов в газоразрядной камере порядка 1 Гц и выше основную часть заряженных частиц составляют частицы, ионизованные во время предыдущих разрядов в камере. Их тем больше, чем большим было плазмообразование во время предыдущих разрядов. Следовательно, увеличив плазмообразование в течение разряда в камере генератора, функционирующего в режиме с высокой частотой следования импульсов, можно уменьшить время формирования последующих разрядов и, соответственно, повысить стабильность частоты следования формируемых генератором ВЧ-импульсов.It is possible to increase the stability of the repetition rate of the RF pulses generated by the generator by reducing the average breakdown time between the chamber electrodes. One way to achieve this is to increase the degree of ionization of the discharge gas at the time the voltage pulse is applied to the electrodes, that is, at the time the discharge begins to form. At a frequency of alternating discharges in a gas discharge chamber of the order of 1 Hz and higher, the bulk of the charged particles are particles ionized during previous discharges in the chamber. There are more of them, the greater the plasma formation during previous discharges. Therefore, by increasing the plasma formation during a discharge in the chamber of a generator operating in a mode with a high pulse repetition rate, it is possible to reduce the formation time of subsequent discharges and, accordingly, increase the stability of the repetition rate of the generated RF pulses by the generator.

Техническим результатом полезной модели является: 1) повышение стабильности частоты следования ВЧ-импульсов, формируемых генератором ВЧ-излучения на основе разряда с полым катодом при функционировании его в импульсно-периодическом режиме; 2) увеличение рабочего ресурса генератора ВЧ-излучения на основе разряда с полым катодом при функционировании его в импульсно-периодическом режиме с высокими частотами следования импульсов.The technical result of the utility model is: 1) increasing the frequency stability of the RF pulses generated by the RF radiation generator based on a hollow cathode discharge when it operates in a pulse-periodic mode; 2) an increase in the operating life of the RF radiation generator based on a hollow cathode discharge when it operates in a pulse-periodic mode with high pulse repetition rates.

Этот результат достижим за счет того, что по сравнению с известным генератором ВЧ-излучения на основе разряда с полым катодом, содержащим подсоединенную к вакуумной системе газоразрядную камеру, включающую в себя полый катод и изолированный от него анод, подключенные к источнику питания, параллельно электродам камеры подключена электрическая нагрузка, в заявляемом генераторе анод выполнен полым, причем полость катода и полость анода обращены друг к другу.This result is achievable due to the fact that, in comparison with the known RF generator based on a hollow cathode discharge, containing a gas discharge chamber connected to a vacuum system, including a hollow cathode and an anode isolated from it, connected to a power source, parallel to the chamber electrodes an electrical load is connected, in the inventive generator the anode is hollow, and the cathode cavity and the anode cavity are facing each other.

Наличие у анода полости, обращенной к катодной полости, особенно в случае хотя бы приблизительного равенства диаметров полостей позволит значительно увеличить площадь анода, задействованную в горении разряда в газоразрядной камере, то есть увеличить рабочую площадь анода (в этом случае поверхностью, задействованной в горении разряда, будет поверхность анодной полости). Это позволит существенно снизить плотность анодного тока, а значит, предотвратить чрезмерное нагревание анода, снизить обгораемость анода и тем самым увеличить ресурс работы генератора при функционировании его в импульсно-периодическом режиме с высокими частотами следования импульсов.The presence at the anode of a cavity facing the cathode cavity, especially in the case of at least an approximate equality of the diameters of the cavities, will significantly increase the area of the anode involved in the combustion of the discharge in the gas discharge chamber, that is, increase the working area of the anode (in this case, the surface involved in the combustion of the discharge, will be the surface of the anode cavity). This will significantly reduce the density of the anode current, and therefore, prevent excessive heating of the anode, reduce the burnability of the anode and thereby increase the life of the generator when it operates in a pulse-periodic mode with high pulse repetition rates.

Увеличение рабочей площади анода также способствует решению задачи уменьшения времени формирования разряда путем повышения плазмообразования в предыдущих разрядах. Значительное увеличение площади анода приводит к тому, что анодное падение разрядного напряжения становится не положительным, как обычно, а отрицательным (Капцов Н.А., Электрические явления в газах и вакууме. М.-Л, ОГИЗ Гостехиздат, 1947), то есть потенциал ближнего к аноду края положительного столба разряда выше потенциала анода. Увеличение площади анода для достижения отрицательного анодного падения возможно достигнуть, изготовив анод полым (см. Коваль Н.Н., Королев Ю.Д., Пономарев В.Б. и др., "Формирование импульсного разряда низкого давления при принудительном инициировании катодного пятна", Физика Плазмы, 1989, т.15, вып.6, с.747, Коваль Н.Н., Крейндель Ю.Е., Месяц Г.А. и др., "Эффективное использование дуги низкого давления в сетчатом плазменном эмиттере электронов", Письма в ЖТФ, 1983, т.9, вып.9, с.568). Следствием отрицательного анодного падения станет то (см. Коваль К.Н., Королев Ю.Д., Пономарев В.Б. и др., "Формирование импульсного разряда низкого давления при принудительном инициировании катодного пятна", Физика Плазмы, 1989, т.15, вып.6, с.747), что электроны положительного столба, двигаясь к аноду, попадут в потенциальную яму, не смогут пролетать к аноду и, оставшись в области положительного столба, будут производить дополнительную ионизацию нейтральных молекул разрядного газа. Также следствием нахождения электронов в потенциальной яме станет потеря ими поступательной скорости движения к аноду. Соответственно, на анод будет высаживаться гораздо меньшее количество электронов (как во время горения разряда, так и в промежуток времени до начала следующего разряда), значительная часть их останется в разрядном промежутке, что также будет способствовать повышению числа заряженных частиц в разрядном газе к моменту начала формирования последующего разряда. По этой причине время запаздывания зажигания разряда в камере сократится.An increase in the working area of the anode also contributes to solving the problem of reducing the time of discharge formation by increasing plasma formation in previous discharges. A significant increase in the area of the anode leads to the fact that the anode drop in the discharge voltage becomes not positive, as usual, but negative (Kaptsov N.A., Electrical phenomena in gases and vacuum. M.-L, OGIZ Gostekhizdat, 1947), that is, the potential the edges of the positive discharge column near the anode are higher than the potential of the anode. It is possible to achieve an increase in the area of the anode to achieve a negative anode drop by making the anode hollow (see Koval N.N., Korolev Yu.D., Ponomarev V.B. et al., “Formation of a Low Pressure Pulse Discharge during Forced Cathode Spot Initiation” , Plasma Physics, 1989, v.15, issue 6, p.747, Koval N.N., Kreindel Yu.E., Mesyats G.A. et al., "Effective use of a low-pressure arc in a mesh plasma electron emitter ", Letters in ZhTF, 1983, vol. 9, issue 9, p. 568). A consequence of the negative anode drop will be (see Koval K.N., Korolev Yu.D., Ponomarev V.B. et al., “Formation of a Low Pressure Pulse Discharge During Forced Initiation of a Cathode Spot”, Plasma Physics, 1989, vol. 15, issue 6, p.747) that the electrons of the positive column moving to the anode fall into the potential well, cannot fly to the anode and, remaining in the region of the positive column, will additionally ionize neutral discharge gas molecules. Also, a consequence of the presence of electrons in a potential well will be the loss of their translational speed of movement to the anode. Accordingly, a much smaller number of electrons will be deposited on the anode (both during the burning of the discharge and in the period before the next discharge begins), a significant part of them will remain in the discharge gap, which will also contribute to an increase in the number of charged particles in the discharge gas by the time it starts subsequent discharge formation. For this reason, the ignition delay time of the discharge in the chamber will be reduced.

Поскольку генератор работает в области давлений, соответствующих левой ветви кривой Пашена, то для уменьшения времени зажигания разряда целесообразно увеличить зазор между катодом и анодом. Выполнение анода полым также станет решением этой задачи, потому что в таком случае пробой будет формироваться между катодом и внутренними областями анодной полости, расстояние между которыми больше, чем между катодом и ближней к нему областью анода.Since the generator operates in the pressure region corresponding to the left branch of the Paschen curve, it is advisable to increase the gap between the cathode and anode to reduce the ignition time of the discharge. Performing an anode hollow will also be a solution to this problem, because in this case a breakdown will be formed between the cathode and the inner regions of the anode cavity, the distance between which is greater than between the cathode and the anode region closest to it.

Таким образом, следствием выполнения анода полым будет повышение стабильности частоты следования ВЧ-импульсов, формируемых генератором ВЧ-излучения на основе разряда с полым катодом при функционировании его в импульсно-периодическом режиме.Thus, a hollow anode will result in an increase in the frequency stability of the RF pulses generated by the RF radiation generator based on a hollow cathode discharge when it operates in a repetitively pulsed mode.

На фиг. показан пример конструкции заявляемого генератора высокочастотного излучения.In FIG. shows an example of the design of the inventive high-frequency radiation generator.

Газоразрядная камера образована электродами: полым катодом 1 и полым анодом 2, обращенных друг к другу полостями. Полый катод 1 и полый анод 2 разделены изолятором 3. К электродам газоразрядной камеры подключен источник питания 4. Параллельно полому катоду и аноду подключена электрическая нагрузка 5, тип которой зависит от целей использования генератора ВЧ-излучения. Как правило, в качестве электрической нагрузки используется система излучения генерируемых ВЧ-импульсов в пространство. Рабочее пространство газоразрядной камеры (полость катода, полость анода и пространство между ними) сообщается с вакуумной системой 6.The gas discharge chamber is formed by electrodes: a hollow cathode 1 and a hollow anode 2, cavities facing each other. The hollow cathode 1 and the hollow anode 2 are separated by an insulator 3. A power supply 4 is connected to the electrodes of the gas discharge chamber 4. An electric load 5 is connected in parallel with the hollow cathode and the anode, the type of which depends on the purpose of using the RF generator. As a rule, a system of radiation of generated RF pulses into space is used as an electrical load. The working space of the gas discharge chamber (cathode cavity, anode cavity and the space between them) communicates with the vacuum system 6.

Генератор ВЧ-излучения работает следующим образом. При помощи вакуумной системы 6 в газоразрядной камере устанавливается необходимый уровень давления рабочего газа. При подаче импульса напряжения с частотой порядка 1 кГц от источника питания 4 на электроды камеры 1,2 с той же частотой происходит пробой газоразрядного промежутка и загорается газовый разряд с полым катодом, ВЧ-колебания напряжения которого являются причиной ВЧ-колебаний напряжения на электрической нагрузке 5, которые, в свою очередь, являются источником электромагнитной ВЧ-энергии.The RF radiation generator operates as follows. Using a vacuum system 6 in the gas discharge chamber, the required pressure level of the working gas is set. When a voltage pulse is applied with a frequency of the order of 1 kHz from the power supply 4 to the electrodes of the chamber 1.2 with the same frequency, a breakdown of the gas-discharge gap occurs and a gas discharge with a hollow cathode lights up, whose high-frequency voltage fluctuations are the cause of high-frequency voltage fluctuations on an electric load 5 , which, in turn, are a source of electromagnetic RF energy.

Так как анод 2 выполнен полым, площадь его рабочей поверхности достаточно велика и плотность анодного тока относительно мала. Поэтому сильного нагрева и обгорания поверхности анода не происходит, и рабочий ресурс устройства не уменьшается.Since the anode 2 is hollow, the area of its working surface is quite large and the density of the anode current is relatively low. Therefore, strong heating and burning of the surface of the anode does not occur, and the working life of the device does not decrease.

Еще одним следствием выполнения анода полым является то, что в области горения разряда повышается ионизованность разрядного газа. Чем большее количество заряженных частиц образуется в рабочем объеме газоразрядной камеры во время горения разряда, тем большее их количество остается там к моменту подачи на электроды следующего импульса напряжения (основная часть заряженных частиц за это время высаживается на стенки камеры или рекомбинирует). Таким образом, время формирования последующего разряда с большой вероятностью существенно сократится и будет явно меньше временного интервала между подачей на электроды импульсов напряжения. Число разрядов в газоразрядной камере (число ВЧ-импульсов) будет равным числу поданных на электроды импульсов напряжения за единицу времени, то есть генератор будет работать стабильно с заданной частотой следования импульсов.Another consequence of the hollow anode is that in the area of the discharge burning the ionization of the discharge gas increases. The larger the number of charged particles formed in the working volume of the gas-discharge chamber during the combustion of the discharge, the greater their number remains there until the next voltage pulse is applied to the electrodes (the bulk of the charged particles are deposited on the chamber walls or recombined during this time). Thus, the formation time of the subsequent discharge with high probability is significantly reduced and will be clearly less than the time interval between the supply of voltage pulses to the electrodes. The number of discharges in the gas discharge chamber (the number of RF pulses) will be equal to the number of voltage pulses applied to the electrodes per unit time, i.e., the generator will operate stably with a given pulse repetition rate.

Устройство в конкретном выполнении имеет следующие параметры:The device in a specific implementation has the following parameters:

- катод выполнен из нержавеющей стали в виде полого цилиндра (длина цилиндра 50 мм, внутренний диаметр 25 мм);- the cathode is made of stainless steel in the form of a hollow cylinder (cylinder length 50 mm, inner diameter 25 mm);

- анод выполнен из нержавеющей стали в форме трубы диаметром 25 мм, анод расположен коаксиально с полым катодом на расстоянии 10 мм от его открытого торца;- the anode is made of stainless steel in the form of a pipe with a diameter of 25 mm, the anode is located coaxially with the hollow cathode at a distance of 10 mm from its open end;

- вакуумная система обеспечивает остаточное давление в газоразрядной камере (7÷9)*10^-2 Тор;- the vacuum system provides a residual pressure in the gas discharge chamber (7 ÷ 9) * 10 ^-2 Torr;

- источник питания обеспечивает импульс напряжения амплитудой до 4 кВ с частотой следования до 5 кГц.- the power source provides a voltage pulse with an amplitude of up to 4 kV with a repetition rate of up to 5 kHz.

Таким образом, реализация предложенного устройства за счет его усовершенствования позволит успешно добиться заявленного технического результата.Thus, the implementation of the proposed device due to its improvement will successfully achieve the claimed technical result.

Claims

A hollow-cathode discharge high-frequency radiation generator comprising a gas discharge chamber connected to a vacuum system, including a hollow cathode and an anode isolated from it, connected to a power source, an electrical load connected in parallel to the chamber electrodes, characterized in that the anode is hollow, wherein the cathode cavity and the anode cavity are facing each other.