RU2727927C1 - Method of gridless modulation of current in unstable mode of discharge combustion - Google Patents

Method of gridless modulation of current in unstable mode of discharge combustion Download PDF

Info

Publication number
RU2727927C1
RU2727927C1 RU2019136933A RU2019136933A RU2727927C1 RU 2727927 C1 RU2727927 C1 RU 2727927C1 RU 2019136933 A RU2019136933 A RU 2019136933A RU 2019136933 A RU2019136933 A RU 2019136933A RU 2727927 C1 RU2727927 C1 RU 2727927C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
discharge
modulation
changing
gridless
Prior art date
Application number
RU2019136933A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сеит-Умерович Мустафаев
Борис Давидович Клименков
Артем Юрьевич Грабовский
Виктор Иосифович Кузнецов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Priority to RU2019136933A priority Critical patent/RU2727927C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2727927C1 publication Critical patent/RU2727927C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/38Cold-cathode tubes
    • H01J17/40Cold-cathode tubes with one cathode and one anode, e.g. glow tubes, tuning-indicator glow tubes, voltage-stabiliser tubes, voltage-indicator tubes

Abstract

FIELD: power engineering.SUBSTANCE: invention relates to plasma power engineering, to current modulation and can be used in development of radiation-resistant high-temperature plasma electronics for space and ground nuclear power plants, systems of environmental anti-radiation protection, when creating low-voltage high-current circuits on objects of mineral-raw material complex during processing of radioactive minerals. Method of gridless current modulation in unstable mode of discharge combustion includes selection of gas component pressure from condition λ>d and discharge combustion in collisionless mode. Discharge is ignited in pairs of binary cesium-barium mixture, wherein size of interelectrode gap should be greater than 1, then in plasma excited electronic Bursian-Pierce instability and forming virtual cathode, modulating current, formation of which occurs during time of electrons path through gap, and then controlling the modulation process, wherein the discharge current level is controlled in range of 1 to 10 A/cmby changing the load resistance R, and in the range of from 10 to 20 A/cmby changing the emitter temperature, the change in the current amplitude and the time and the locked state of the conductive regulation value is carried EMF source E and the interelectrode gap d.EFFECT: possibility of providing completely controlled gridless modulation of current with density of up to 20 A/cmwith frequency of 5–20 kHz.1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к плазменной энергетике, к области модуляции тока и может быть использовано при разработке радиационно-стойкой высокотемпературной плазменной электроники для космических и наземных ядерных энергетических установок, систем экологической противорадиационной защиты, при создании низковольтных сильноточных цепей на объектах минерально-сырьевого комплекса при переработке радиоактивных полезных ископаемых и др.The invention relates to plasma energy, to the field of current modulation and can be used in the development of radiation-resistant high-temperature plasma electronics for space and ground nuclear power plants, environmental radiation protection systems, in the creation of low-voltage high-current circuits at the facilities of the mineral resource complex during the processing of radioactive useful fossils, etc.

Известен способ управления током в полупроводниковых приборах - полевых транзисторах или биполярных транзисторов с изолированными затворами (патент РФ №2523598, опубл. 20.07.2014). Способ заключается в создании между источником и приемником управляющей информации и энергии беспроводного энерготранспортирующего канала в электроизолирующей среде светопроводящего стержня путем размещения на одном из торцов стержня мощного светодиода, а на другом торце стержня - матричного солнечного элемента. Далее при помощи светодиода в стержне возбуждают световой поток, энергию потока преобразуют в матричном солнечном элементе в энергию электрического тока, с помощью которой питают затвор транзистора, при этом управляющую информацию кодируют путем изменения времен включенного и выключенного состояний светодиода.A known method of controlling the current in semiconductor devices - field-effect transistors or bipolar transistors with insulated gates (RF patent No. 2523598, publ. 20.07.2014). The method consists in creating between the source and the receiver of control information and energy of a wireless energy transmission channel in an electrically insulating medium of a light-conducting rod by placing a high-power LED on one end of the rod and a matrix solar cell on the other end of the rod. Then, using the LED in the rod, a light flux is excited, the flux energy is converted in the matrix solar cell into electric current energy, with the help of which the transistor gate is supplied, while the control information is encoded by changing the times of the on and off states of the LED.

Недостатком способа является нестабильность параметров управления затворами транзисторов вследствие помех, возникающих в энерготранспортирующем канале при реализации способа в условиях высоких температур, в агрессивных средах, а также в условиях повышенного уровня радиации.The disadvantage of this method is the instability of the control parameters of the gates of transistors due to interference arising in the energy transmission channel when the method is implemented in high temperatures, in aggressive environments, as well as in conditions of increased radiation levels.

Известен способ зажигания разряда в газоразрядном промежутке (патент РФ №1438589, опубл. 09.08.1995), в котором зажигание разряда в основном разрядном промежутке, образованном между двумя основными электродами, рядом с одним из которых расположен вспомогательный электрод, образующий с ним вспомогательный разрядный промежуток, осуществляется за счет зажигания вспомогательного разряда в области дугового разряда и изменения электромагнитного поля в основном разрядном промежутке за счет кратковременного приложения дополнительной разности потенциалов между основными электродами.There is a known method of igniting a discharge in a gas-discharge gap (RF patent No. 1438589, publ. 09.08.1995), in which the ignition of a discharge in the main discharge gap formed between two main electrodes, next to one of which is located an auxiliary electrode, forming an auxiliary discharge gap with it , is carried out due to the ignition of an auxiliary discharge in the arc discharge region and changes in the electromagnetic field in the main discharge gap due to the short-term application of an additional potential difference between the main electrodes.

Недостатками являются наличие вспомогательного электрода (коммутирующего элемента, управляемого по фазе), снижающее общую надежность конструкции, сложность подбора параметров RLC-составляющих внешнего контура для согласования частоты свободных колебаний тока, необходимых для нахождения рабочей точки на падающем участке вольт-амперной характеристики вспомогательного разряда.The disadvantages are the presence of an auxiliary electrode (a switching element controlled in phase), which reduces the overall reliability of the structure, the complexity of the selection of the parameters of the RLC components of the external circuit to match the frequency of free current oscillations necessary to find the operating point on the falling section of the current-voltage characteristic of the auxiliary discharge.

Известен способ управления током в импульсных газоразрядных коммутаторах (патент РФ №2152115, опубл. 27.06.2000), при котором управляющий электрод и электрод, коммутирующий ток расположены в изолированных друг от друга объемах, а управляющее воздействие осуществляется волной ионизации. При данном способе управления образование плазмы в межэлектродном пространстве (между катодом и анодом) происходит со скоростью, значительно превышающей скорость образования плазмы при ионизации электронным ударом.There is a known method of controlling the current in pulsed gas-discharge switches (RF patent No. 2152115, publ. 06/27/2000), in which the control electrode and the electrode that commutes the current are located in volumes isolated from each other, and the control action is carried out by an ionization wave. With this control method, the formation of plasma in the interelectrode space (between the cathode and the anode) occurs at a rate that is significantly higher than the rate of plasma formation during ionization by electron impact.

Недостатками являются сложность получения и контроля оптимальных условий формирования волны ионизации, а именно реализация контроля давлений в каждом из изолированных объемов.The disadvantages are the complexity of obtaining and controlling the optimal conditions for the formation of the ionization wave, namely, the implementation of pressure control in each of the isolated volumes.

Известен способ управления током в газоразрядных приборах с помощью подачи импульса напряжения на управляющий электрод (сетку) (Ворончев Т.А. Импульсные тиратроны. - М.: Сов. радио. - 1958. - 164 с.), находящийся в одном объеме с электродами, коммутирующими ток. Сначала разряд зажигается на сетку, а после достижения сеточным током определенной величины (пускового сеточного тока) разряд через отверстия в управляющем электроде перебрасывается на анод и после начинается формирование дуги между анодом и катодом.A known method of controlling the current in gas-discharge devices by applying a voltage pulse to the control electrode (grid) (Voronchev T.A. Pulse thyratrons. - M .: Sov. Radio. - 1958. - 164 p.), Located in the same volume with the electrodes switching current. First, the discharge is ignited on the grid, and after the grid current reaches a certain value (starting grid current), the discharge through the holes in the control electrode is transferred to the anode, and then the arc begins to form between the anode and the cathode.

Недостатком является ограниченная скорость модуляции тока, связанная с тем, что образование плазмы под действием управляющего импульса происходит не одновременно во всем разрядном промежутке.The disadvantage is the limited rate of modulation of the current associated with the fact that the formation of plasma under the action of the control pulse does not occur simultaneously in the entire discharge gap.

Известен способ управления импульсными газоразрядными приборами низкого давления (авторское свидетельство СССР №1824655, опубл. 30.06.1993), в котором с целью уменьшения времени включения и улучшения энергетических характеристик прибора, на управляющий электрод подают импульс положительной полярности с амплитудой не менее 10 кВ, длительностью не менее 5 нс, с передним фронтом, не превышающим 10 нс.There is a known method of controlling low-pressure pulsed gas-discharge devices (USSR author's certificate No. 1824655, publ. 06/30/1993), in which, in order to reduce the turn-on time and improve the energy characteristics of the device, a pulse of positive polarity with an amplitude of at least 10 kV, duration not less than 5 ns, with a leading edge not exceeding 10 ns.

Недостатками являются - ограничение области его применения только для тиратронов ТГИ 270/12, сложность конструкции прибора, связанная с необходимостью применения дополнительных электронных компонентов для контроля устойчивости работы.The disadvantages are the limitation of the scope of its application only for TGI 270/12 thyratrons, the complexity of the device design, associated with the need to use additional electronic components to control the stability of the operation.

Известен способ управления импульсным тиратроном с ограничительным резистором в цепи питания (авторское свидетельство СССР №1075328, опубл. 23.02.1984), включающий зажигание разряда путем подачи управляющего импульса положительной полярности на сетку тиратрона, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона управления током путем достижения управляемости на запирание, ток тиратрона ограничивают в пределах 0,01-1 А, а гашение осуществляют повторной подачей на сетку управляющего импульса.There is a known method for controlling a pulsed thyratron with a limiting resistor in the power circuit (USSR author's certificate No. 1075328, publ. 02/23/1984), including the ignition of the discharge by supplying a control pulse of positive polarity to the thyratron grid, characterized in that, in order to expand the range of current control by to achieve controllability for locking, the thyratron current is limited within 0.01-1 A, and the quenching is carried out by reapplying the control pulse to the grid.

Недостатком является сложный алгоритм сеточного управления, а именно повторная подача на сетку управляющего импульса для достижения управляемости на запирание требует уменьшенной проницаемости сетки, что требует предварительного изменения конструкции тиратрона.The disadvantage is a complex grid control algorithm, namely, the repeated supply of a control impulse to the grid to achieve controllability for closing requires a reduced grid permeability, which requires a preliminary change in the thyratron design.

Известен способ модуляции тока в газовом разряде, осуществляемый в цезиевых приборах с сеточным управлением (авторское свидетельство СССР№693472, опубл. 28.10.1979) принятый за прототип, заключающийся в том, что для обеспечения бесстолкновительного режима горения разряда давление компонент газа выбирают из условия λе>d (λе - длина свободного пробега электронов, d - величина межэлектродного зазора), изменяют плотность надкритического разрядного тока jа>jкрит путем регулировки температуры катода, на управляющий электрод подают импульсы отрицательной полярности длительностью порядка времени деионизации и амплитудой порядка прямого падения напряжения в проводящем состоянии. При этом температуру катода выбирают из условия js>jкрит (js - ток электронной эмиссии катода, ja - анодный ток, jкрит - критический ток, объемный заряд которого можно скомпенсировать при полной ионизации атомов плазмообразующей компоненты газа). При выполнении указанных условий создается внутренняя неустойчивость разряда в проводящем состоянии, что существенно облегчает гашение разряда при плотностях разрядного тока порядка десятков ампер на квадратный сантиметр и более.A known method of modulation of the current in a gas discharge, carried out in cesium devices with grid control (USSR author's certificate No. 693472, publ. 28.10.1979) adopted as a prototype, which consists in the fact that to ensure a collisionless discharge combustion mode, the pressure of the gas components is selected from the condition λ e > d (λ e is the electron free path, d is the interelectrode gap), the density of the supercritical discharge current j a > j crit is changed by adjusting the cathode temperature, pulses of negative polarity are fed to the control electrode with a duration of the order of the deionization time and an amplitude of the order of forward fall voltage in the conducting state. In this case, the cathode temperature is selected from the condition j s > j crit (j s is the electron emission current of the cathode, j a is the anode current, j crit is the critical current, the space charge of which can be compensated for with full ionization of the atoms of the plasma-forming gas component). When these conditions are fulfilled, an internal instability of the discharge in the conducting state is created, which greatly facilitates the quenching of the discharge at discharge current densities of the order of tens of amperes per square centimeter or more.

Недостатками способа является то, что при реализации способа на сетку подаются большие (порядка нескольких сотен вольт) напряжения, что повышает требования к питающей сети и ухудшение эффективности способа вследствие самопроизвольной сеточной эмиссии, обусловленной близостью сетки к нагретому катоду.The disadvantages of this method are that during the implementation of the method, high voltages (of the order of several hundred volts) are applied to the grid, which increases the requirements for the supply network and deterioration of the efficiency of the method due to spontaneous grid emission due to the proximity of the grid to the heated cathode.

Техническим результатом изобретения является полностью управляемая бессеточная модуляция тока плотностью до 20 А/см2 с частотой 5-20 кГц, не требующая внешних энергетических воздействий и дополнительных управляющих элементов.The technical result of the invention is a fully controllable gridless modulation of current with a density of up to 20 A / cm 2 with a frequency of 5-20 kHz, which does not require external energy influences and additional control elements.

Технический результат достигается тем, что разряд зажигают в парах бинарной цезий-бариевой смеси, при этом размер межэлектродного зазора должен быть больше длины Дебая-Хюккеля, далее в плазме возбуждают электронную неустойчивость Бурсиана-Пирса и формируют виртуальный катод, модулирующий ток, формирование которого происходит за время пробега электронов через зазор, а затем осуществляют управление процессом модуляции, причем регулирование уровня разрядного тока в диапазоне от 1 до 10 А/см2 происходит путем изменения сопротивления нагрузки R, а в диапазоне от 10 до 20 А/см2 путем изменения температуры эмиттера, изменение амплитуды тока и времени проводящего и запертого состояния осуществляют регулированием величины ЭДС источника Е и величины межэлектродного зазора d.The technical result is achieved by the fact that the discharge is ignited in the vapors of a binary cesium-barium mixture, while the size of the interelectrode gap should be greater than the Debye-Hückel length, then the electronic Bursian-Pierce instability is excited in the plasma and a virtual cathode is formed, modulating the current, the formation of which occurs after the travel time of electrons through the gap, and then the modulation process is controlled, and the level of the discharge current in the range from 1 to 10 A / cm 2 is controlled by changing the load resistance R, and in the range from 10 to 20 A / cm 2 by changing the temperature of the emitter , the change in the amplitude of the current and the time of the conducting and locked state is carried out by adjusting the magnitude of the EMF of the source E and the magnitude of the interelectrode gap d.

Способ бессеточной модуляции тока в неустойчивом режиме горения разряда поясняется следующими фигурами:The method of gridless current modulation in an unstable discharge combustion mode is illustrated by the following figures:

фиг. 1 - осциллограммы зависимостей тока (сверху) и напряжения (снизу) от времени в модуляторе;fig. 1 - oscillograms of the current (top) and voltage (bottom) versus time in the modulator;

фиг. 2 - эволюция распределения потенциала Ф в ходе электронного перехода с формированием виртуального катода (в качестве характерной длины выбрана "эмиссионная" длина Дебая-Хюккеля

Figure 00000001
определяемая по тепловой энергии W=kТЕ/2 и концентрации электронов у поверхности эмиттера).fig. 2 - evolution of the potential distribution Ф during the electronic transition with the formation of a virtual cathode (the "emission" Debye-Hückel length was chosen as the characteristic length
Figure 00000001
determined by the thermal energy W = kТ Е / 2 and the electron concentration at the emitter surface).

фиг. 3 - зависимость электронного конвекционного тока от времени за период колебаний, где jE - ток эмиссии;fig. 3 - the dependence of the electron convection current on time for the period of oscillations, where j E is the emission current;

фиг. 4 - осциллограммы импульса тока (сверху) и напряжения (снизу) при процессе модуляции напряжения в надкритическом режиме, где E=54 В;fig. 4 - oscillograms of the current pulse (top) and voltage (bottom) during the process of voltage modulation in the supercritical mode, where E = 54 V;

pCs=2⋅10-3 тор; р=10-3 тор; Тк=1600 К.p Cs = 2⋅10 -3 torus; p Ba = 10 -3 torr; T k = 1600 K.

фиг. 5 - зависимости от величины электродвижущая сила (ЭДС) Е;fig. 5 - depending on the magnitude of the electromotive force (EMF) E;

фиг. 6 - изменение длительности проводящего состояния диодного модулятора путем изменения температуры катода;fig. 6 - changing the duration of the conducting state of the diode modulator by changing the cathode temperature;

фиг. 7 - зависимости от величины межэлектродного зазора.fig. 7 - dependence on the size of the interelectrode gap.

Способ осуществляется следующим образом. Зажигается разряд в парах бинарной цезий-бариевой смеси, при этом размер межэлектродного зазора d выбирается из условия λе>d (здесь λе - длина свободного пробега электронов). Таким образом, заряд горит в бесстолкновительном режиме. На фиг. 1 приведена типичная осциллограмма тока и напряжения в цезий-бариевом модуляторе.The method is carried out as follows. A discharge is ignited in the vapor of a binary cesium-barium mixture, while the size of the interelectrode gap d is selected from the condition λ е > d (here λ е is the electron mean free path). Thus, the charge burns in a collisionless mode. FIG. 1 shows a typical oscillogram of current and voltage in a cesium-barium modulator.

В указанном режиме горение сильноточного разряда сопровождается развитием электронной неустойчивости Бурсиана-Пирса, и образованием в разряде виртуального катода, модулирующего ток (фиг. 2). Процесс формирования виртуального катода протекает за время порядка времени пробега электронов через зазор (при d~1 мм оно составляет единицы наносекунд), поэтому ток в диоде изменяется практически мгновенно. Образовавшаяся структура является устойчивой, движется по направлению к коллектору с характерной ионной скоростью ~

Figure 00000002
и управляет электронным током, протекающим через диод. На фиг. 3 этим структурам соответствуют участки сплошных кривых с током, меньшим 1, здесь же вертикальными пунктирными прямыми отмечены быстрые электронные переходы.In this mode, the burning of a high-current discharge is accompanied by the development of the Bursian-Pierce electronic instability, and the formation of a virtual cathode in the discharge, modulating the current (Fig. 2). The process of the formation of a virtual cathode takes a time of the order of the travel time of electrons through the gap (at d ~ 1 mm it is a few nanoseconds), therefore, the current in the diode changes almost instantly. The formed structure is stable and moves towards the collector with a characteristic ionic velocity ~
Figure 00000002
and controls the electronic current through the diode. FIG. 3, these structures correspond to sections of solid curves with a current less than 1; here, fast electronic transitions are marked by vertical dashed straight lines.

Таким образом, по прошествии ~ 100 мкс после зажигания разряда, происходит резкий обрыв тока. Сам процесс обрыва протекает за время порядка 1 мкс. Уровень тока после этого оказывается близким к нулю. Сразу же вслед за обрывом тока в контуре начинается переходный процесс, сопровождающийся значительным увеличением напряжения на диоде. Переходный процесс заканчивается примерно через 40 мкс. Напряжение, приложенное к диоду, оказывается равным напряжению внешнего источника Е. Диод сохраняет электропрочность еще 140 мкс. Только спустя 180 мкс после обрыва тока в модуляторе вновь зажигается разряд (фиг. 1). Далее осуществляется управление процессом модуляции, причем регулировка уровня разрядного тока в диапазоне от 1 до 10 А/см2 осуществляется путем изменения сопротивления нагрузки R, а в диапазоне 10-20 А/см2 путем изменения температуры эмиттера. Регулировка амплитуды тока и времени проводящего и запертого состояния осуществляется варьированием величины ЭДС источника Е и величины межэлектродного зазора d. В рассматриваемом способе, частота модуляции составляет 5-20 кГц, при плотностях разрядного тока до 20 А/см2.Thus, after ~ 100 μs after ignition of the discharge, an abrupt current cut occurs. The breakage process itself takes about 1 μs. The current level is then close to zero. Immediately after the current break in the circuit, a transient process begins, accompanied by a significant increase in the voltage across the diode. The transient process ends in about 40 μs. The voltage applied to the diode turns out to be equal to the voltage of the external source E. The diode retains its electrical strength for another 140 μs. Only 180 μs after the current cutoff in the modulator is the discharge ignited again (Fig. 1). Further, the modulation process is controlled, and the level of the discharge current in the range from 1 to 10 A / cm 2 is controlled by changing the load resistance R, and in the range of 10-20 A / cm 2 by changing the emitter temperature. Adjustment of the current amplitude and time of the conducting and locked state is carried out by varying the magnitude of the EMF of the source E and the magnitude of the interelectrode gap d. In the considered method, the modulation frequency is 5-20 kHz, at a discharge current density of up to 20 A / cm 2 .

Способ поясняется примерами. На фиг. 4 представлены осциллограммы импульсов тока, зарегистрированные при реализации способа для модуляции и управления током в низковольтной сильноточной цепи. В момент времени τ1 происходит развитие разряда и переход модулятора в проводящее состояние. В момент времени τ2 происходит развитие неустойчивости Бурсиана-Пирса с последующим обрывом тока. В течение времени τ32 модулятор находится в запертом состоянии, а в момент времени τ3 заряд загорается вновь.The method is illustrated by examples. FIG. 4 shows oscillograms of current pulses recorded during the implementation of the method for modulating and controlling the current in a low-voltage high-current circuit. At the moment of time τ 1 , the discharge develops and the modulator transitions to the conducting state. At the moment of time τ 2 , the Bursian-Pierce instability develops, followed by a current cutoff. During the time τ 32 the modulator is in the locked state, and at the moment of time τ 3 the charge ignites again.

Необходимый уровень тока в разряде выставляется путем варьирования ЭДС источника Е и сопротивления нагрузки R. При фиксированном значении R с ростом Е увеличивается амплитуда тока, а времена проводящего и запертого состояний уменьшаются (фиг. 5). Путем изменения R от 1 до 40 Ом можно изменять плотность тока в разряде от 10 до 1 А/см2. И во всем этом диапазоне токов наблюдается устойчивая модуляция. The required level of current in the discharge is set by varying the EMF of the source E and the load resistance R. At a fixed value of R, with increasing E, the current amplitude increases, and the times of the conducting and locked states decrease (Fig. 5). By changing R from 1 to 40 Ohm, you can change the current density in the discharge from 10 to 1 A / cm 2 . And throughout this current range, stable modulation is observed.

Регулировка плотности тока в диапазоне до 20 А/см2 достигается за счет изменения температуры эмиттера (фиг. 6). Управление временем горения разряда достигается изменением величины межэлектродного промежутка d (фиг. 7).Regulation of current density in the range up to 20 A / cm 2 is achieved by changing the temperature of the emitter (Fig. 6). Controlling the burning time of the discharge is achieved by changing the value of the interelectrode gap d (Fig. 7).

Таким образом, способ обеспечивает полную и эффективную модуляцию тока без использования дополнительных электродов и каких-либо дополнительных внешних воздействий. В отличие от аналогичных устройств, в которых для управления процессом модуляции служит сетка, модуляция тока в диоде осуществляется за счет развития электронной неустойчивости и образования нелинейных структур в плазме.Thus, the method provides complete and effective modulation of the current without the use of additional electrodes and any additional external influences. In contrast to similar devices, in which the grid serves to control the modulation process, the current in the diode is modulated due to the development of electronic instability and the formation of nonlinear structures in the plasma.

Claims (1)

Способ бессеточной модуляции тока в неустойчивом режиме горения разряда, включающий выбор давления компонент газа из условия λе>d и горение разряда в бесстолкновительном режиме, отличающийся тем, что разряд зажигают в парах бинарной цезий-бариевой смеси, при этом размер межэлектродного зазора должен быть больше длины Дебая-Хюккеля, далее в плазме возбуждают электронную неустойчивость Бурсиана-Пирса и формируют виртуальный катод, модулирующий ток, формирование которого происходит за время пробега электронов через межэлектродный зазор, а затем осуществляют управление процессом модуляции, причем регулирование уровня разрядного тока в диапазоне от 1 до 10 А/см2 происходит путем изменения сопротивления нагрузки R, а в диапазоне от 10 до 20 А/см2 путем изменения температуры эмиттера, изменение амплитуды тока и времени проводящего и запертого состояния осуществляют регулированием величины ЭДС источника Е и величины межэлектродного зазора d.A method of gridless current modulation in an unstable discharge combustion mode, including the choice of the pressure of the gas components from the condition λ e > d and the discharge combustion in a collisionless mode, characterized in that the discharge is ignited in the vapor of a binary cesium-barium mixture, while the size of the interelectrode gap should be larger the Debye-Hückel length, then the electronic Bursian-Pierce instability is excited in the plasma and a virtual cathode is formed, modulating the current, the formation of which occurs during the electron travel through the interelectrode gap, and then the modulation process is controlled, and the discharge current level is controlled in the range from 1 to 10 A / cm 2 occurs by changing the load resistance R, and in the range from 10 to 20 A / cm 2 by changing the emitter temperature, changing the amplitude of the current and the time of the conducting and locked state is carried out by regulating the magnitude of the EMF of the source E and the magnitude of the interelectrode gap d.
RU2019136933A 2019-11-18 2019-11-18 Method of gridless modulation of current in unstable mode of discharge combustion RU2727927C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136933A RU2727927C1 (en) 2019-11-18 2019-11-18 Method of gridless modulation of current in unstable mode of discharge combustion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136933A RU2727927C1 (en) 2019-11-18 2019-11-18 Method of gridless modulation of current in unstable mode of discharge combustion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2727927C1 true RU2727927C1 (en) 2020-07-27

Family

ID=71741386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019136933A RU2727927C1 (en) 2019-11-18 2019-11-18 Method of gridless modulation of current in unstable mode of discharge combustion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2727927C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU693472A1 (en) * 1976-08-09 1979-10-25 Ордена Ленина Физико-Технический Институт Им. А.Ф.Иоффе Ан Ссср Method of modulation of current in gas discharge
SU1563488A1 (en) * 1988-04-21 1991-10-23 Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе Method of modulating current in gas discharge of heavy-current switch member
RU1438589C (en) * 1986-09-05 1995-08-09 Московский электроламповый завод Method of ignition of discharge in gaseous-discharge gap and device for its realization
WO2013116787A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-08 Muons, Inc. Method and apparatus for lifetime extension of compact surface plasma source (csps)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU693472A1 (en) * 1976-08-09 1979-10-25 Ордена Ленина Физико-Технический Институт Им. А.Ф.Иоффе Ан Ссср Method of modulation of current in gas discharge
RU1438589C (en) * 1986-09-05 1995-08-09 Московский электроламповый завод Method of ignition of discharge in gaseous-discharge gap and device for its realization
SU1563488A1 (en) * 1988-04-21 1991-10-23 Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе Method of modulating current in gas discharge of heavy-current switch member
WO2013116787A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-08 Muons, Inc. Method and apparatus for lifetime extension of compact surface plasma source (csps)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ, N1(16), 2017, c.103-113. ЖТФ, 1982, вып.7, т.52, с.1304-1312. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mesyats et al. Repetitively pulsed high-current accelerators with transformer charging of forming lines
Devyatkov et al. Generation and propagation of high-current low-energy electron beams
Weber et al. Plasma erosion opening switch research at NRL
US8288950B2 (en) Apparatus and method for regulating the output of a plasma electron beam source
Oks Physics and technique of plasma electron sources
Akimov et al. Application of TPI-thyratrons in a double-pulse mode power modulator with inductive-resistive load
RU2727927C1 (en) Method of gridless modulation of current in unstable mode of discharge combustion
Nikoo et al. High-power nanosecond pulse generator with high-voltage SRD and GDT switch
US20210111011A1 (en) Time-dependent plasma systems and methods for thermionic conversion
RU2559027C1 (en) Triggered vacuum gap
Mustafaev et al. Grid current control in the unstable mode of plasma discharge
Kruglov et al. Study of a gas-discharge current interrupter with a slotted configuration of holes in the grid node and improved discharge parameters in a high-voltage pulse generator with inductive energy storage
Kruglov et al. Modeling and development of thyratron type grid node with improved discharge parameters for specialized gas-discharge current interrupter
Kovarik et al. Initiation of hot cathode arc discharges by electron confinement in Penning and magnetron configurations
Kruglov et al. Study of gas discharge thyratron-type interrupter with sector hole in the screen in high-voltage pulse generator circuit with inductive energy storage
Kamatani et al. Laser oscillation using an inductive energy storage pulsed-power generator with plasma opening switch
SU1563488A1 (en) Method of modulating current in gas discharge of heavy-current switch member
Lutz Gridded cross field tube
Bochkov et al. Sealed-off pseudospark switches (current status and prospects)
Riege Electric-field induced-polarization change and phase transition in ferroelectrics: applications in electron and ion sources
RU2144716C1 (en) Method and device for turning-on plasma- coupled thyristor
Kruglov et al. Study of the Temperature Effect on Operating Mode of a Thyratron-type Gas-discharge Current Interrupter in a Scheme with Inductive Energy Storage
Panda et al. Comparative Study of Different High Voltage Switches Used in Pulsed High Voltage Application
Harvey Operating characteristics of the crossed-field closing switch
Gurjar et al. Influence of Rectangular Aperture Aspect Ratio on Sheet Beam Generation