Газонаполненная трубка
Газонаполненная трубка , также известная как газоразрядная трубка или ранее трубка Плюккера , представляет собой расположение электродов в газе внутри изолирующей термостойкой оболочки . Газонаполненные трубки используют явление, связанное с электрическим разрядом в газах , и работают за счет ионизации газа приложенным напряжением , достаточным для того, чтобы вызвать электрическую проводимость за счет лежащих в основе явлений разряда Таунсенда . Газоразрядная лампа – это электрический свет .с помощью газонаполненной трубки; к ним относятся люминесцентные лампы , металлогалогенные лампы , натриевые лампы и неоновые лампы . В качестве коммутационных аппаратов в электрических устройствах используются специализированные газонаполненные трубки, такие как критроны , тиратроны , игнитроны .
Напряжение, необходимое для инициирования и поддержания разряда, зависит от давления и состава заполняющего газа, а также от геометрии трубки. Хотя оболочка обычно стеклянная, в силовых лампах часто используется керамика , а в военных лампах часто используется металл, облицованный стеклом. Встречаются устройства как с горячим , так и с холодным катодом .
Водород используется в лампах, используемых для очень быстрого переключения, например, в некоторых тиратронах , декатронах и критронах , где требуются очень крутые края. Время накопления и восстановления водорода намного короче, чем у других газов. [1] Водородные тиратроны обычно имеют горячий катод. Водород (и дейтерий) можно хранить в трубке в виде гидрида металла , нагреваемого вспомогательной нитью накала; водород путем нагревания такого накопительного элемента можно использовать для пополнения очищенного газа и даже для регулировки давления, необходимого для работы тиратрона при заданном напряжении. [2]
Дейтерий используется в ультрафиолетовых лампах для ультрафиолетовой спектроскопии , в трубках нейтронного генератора и в специальных трубках (например , кроссатрон ). Он имеет более высокое напряжение пробоя, чем водород. В лампах с быстрым переключением он используется вместо водорода, где требуется работа при высоком напряжении. [3]Для сравнения, заполненный водородом тиратрон CX1140 имеет номинальное анодное напряжение 25 кВ, а заполненный дейтерием и идентичный в остальном CX1159 имеет 33 кВ. Кроме того, при том же напряжении давление дейтерия может быть выше, чем у водорода, что позволяет увеличить скорость нарастания тока до того, как он вызовет чрезмерное рассеяние на аноде. Достижимы значительно более высокие пиковые мощности. Однако время его восстановления примерно на 40% меньше, чем у водорода. [2]
Благородные газы часто используются в трубках для многих целей, от освещения до переключения. В переключающих лампах используются чистые благородные газы. Наполненные благородным газом тиратроны имеют лучшие электрические параметры, чем ртутные. [3] Электроды повреждаются высокоскоростными ионами. Нейтральные атомы газа замедляют ионы за счет столкновений и уменьшают энергию, передаваемую электродам в результате ионного удара. Газы с высокой молекулярной массой, например, ксенон, защищают электроды лучше, чем более легкие, например, неон. [4]
В особых случаях (например, в высоковольтных выключателях) необходимы газы с хорошими диэлектрическими свойствами и очень высокими напряжениями пробоя. Предпочтение отдается элементам с высокой электроотрицательностью , например галогенам , поскольку они быстро рекомбинируют с ионами, присутствующими в канале разряда. Одним из наиболее популярных вариантов является гексафторид серы , используемый в специальных высоковольтных устройствах. Другими распространенными вариантами являются сухой азот под давлением и галоидоуглероды .
A: случайные импульсы космического излучения
B: ток насыщения
C: лавинный разряд Таунсенда
D: самоподдерживающийся разряд Таунсенда
E: нестабильная область: коронный разряд
F: субнормальный тлеющий разряд
G: нормальный тлеющий разряд
H: аномальный тлеющий разряд
I: нестабильный область: переход тлеющей дуги
J: электрическая дуга
K: электрическая дуга
Область AD называется темновым разрядом; есть некоторая ионизация, но сила тока ниже 10 микроампер и не производится значительного количества излучения.
Область ЗГ имеет отрицательное дифференциальное сопротивление
. Область ЗГ — область тлеющего разряда; плазма излучает слабое свечение, занимающее почти весь объем трубки; большая часть света излучается возбужденными нейтральными атомами.
ИК-область — область дугового разряда; плазма концентрируется в узком канале по центру трубы; образуется большое количество радиации.