Слаботочка Книги

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [14] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104

часть баллона. Мел<ду анодом и катодом располагается небольшой экран, защпщаюащй катод от прямой бомбардировки его ионами и анод от попадания на него распыляющегося оксида.

Баллон газотрона выполняется из молибденового стекла и заполняется парами ртути или инертного газа.

Для устойчивой и длительной работы высоковольтного газотрона давление газа в баллоне должно оставаться примерно постоянным. В ртутном газотроне давление паров ртути составляет около IQ- мм ртутного столба. Величина давления зависит от температуры жидкой ртути, несколько капель которой находятся в нижней части горловины. Температура жидкой ртути в свою очередь зависит от температуры окружающей среды.

Для нормальной работы ртутного газотрона необходимо принять следующие меры: 1) ограничить диапазон допустимых колебаний температуры окружающего воздуха пределами 15-35 С; 2) удлинить горловину баллона, благодаря чему уменьшается нагрев ртути через теплопроводность по стеклу; 3) защитить капли ртути от теплового излучения нагретого катода и дугового разряда при помощи металлического или слюдяного экрана, устанавливаемого в верхней части горловины.

Величина рабочего давления в газотронах, наполненных инертными газами (газовых газотронах), значительно выше, чем в ртутных газотронах, составляя от нескольких десятых долей до нескольких миллиметров ртутного столба. Необходимость повышения начального давления газа обусловлена тем, что в процессе эксплуатации газотрона величина давления несколько надает из-за поглощения газа электродами и стенками баллона. Уменьшение давления газа ниже некоторого определенного предела приводит к быстрому износу катода и к выходу газотрона из строя. Поэтому срок службы газовых газотронов примерно в 2 раза меньше, чем у газотронов с ртутным наполнением.

Однако газовый газотрон имеет преимущество перед ртутным, заключающееся в том, что давление в его баллоне почти не зависит от температуры окружающей среды; это позволяет использовать его в диапазоне температур от -40 до 4-60° С. 48

Заполнение газотрона инертным газом вместо паров ртути отражается и на его конструктивном выполнении (прибор имеет очень короткую катодную горловину).

Рассмотрим теперь вольт-амперную характеристику и эксплуатационные свойства газотронов.

Катод газотрона, нагретый до высокой температуры, излучает электроны. Под действием электрического поля, возникающего при небольшом положительном потенциале на аноде и отрицательном - на катоде, электроны движутся к аноду, создавая в цепи ничтожно малый электронный ток. Зависимость между анодным током и анодным напряжением для этого режима приведена на рис. 2-5 (участок Оа).

По мере роста анодного напряжения скорость электронов Г /\-- By постепенно увеличивается и

наконец достигает такого значения, при котором становятся Ьз \ \ возможными возбуждение и ионизация атомов газа. Мо-

мент начала ионизации соот- -

ветствует точке а на рис. 2-5.

Процесс ионизации приводит Рис 2-5. Вольт-амперная К возникновению между элек- характеристика газотрона, тродами дугового разряда, сопровождающегося свечением газа. Поэтому напряжение, при котором начинается дуговой разряд, называют напряжением зажигания (f/з). После начала дугового разряда напряжение между электродами падает на несколько вольт (участок аб характеристики), так как для поддержания разряда требуется меньшее напряжение, чем для зажигания. С этого момента значительно изменяется и характер проводимости в газотроне.

Образовавшиеся в процессе ионизации положительные ионы движутся к катоду, где они частично компенсируют отрицательный объемный заряд; благодаря этому падение напряжения в газотроне относительно невелико (оно составляет 13-30 в в зависимости от рода газа).

Первичные электроны и электроны, образовавшиеся в процессе ионизации (вторичные электроны), движутся к аноду, а образовавшиеся в процессе ионизации ионы - к катоду, создавая в цепи значительный по величине ток.

4 и. и. Белопольский. 49

Участок бв является рабочим участком вольт-амиер-ной характеристики газотрона. Он характеризуется очень малым изменением напряжения (f/a) между электродами при изменении тока нагрузки. По мере роста тока нагрузки увеличивается ионизация газа, а поэтому растет и количество положительных ионов. При некотором значении тока нагрузки (/а.макс), соответствующем точке в на рис. 2-5, отрицательный объемный заряд катода полностью компенсируется зарядом положительных ионов и анодный ток газотрона становится равным току эмиссии катода. Дальнейшее увеличение анодного тока возможно лишь за счет увеличения эмиссии катода при бомбардировке последнего положительными ионами. Такой режим является недопустимым, так как он приводит к значительному повышению напряжения между электродами и к разрушению катода положительными ионами.

Параметрами газотрона являются: максимально допустимая амплитуда анодного тока (/а.макс), наибольший средний ток (/ао), напряжение зажигания {Us), напряжение горения или падение напряжения (f/a), допустимое обратное напряжение (f/обр), напряжение (f/n) и ток (/н) накала и другие.

Параметры /а.мако! ta и С/а были рассмотрены выше. Величина наибольшего среднего тока указывается из условий соблюдения нормального теплового рел<има газотрона, так как при постоянстве напряжения горения потери в вентиле пропорциональны среднему значению тока.

Допустимое обратное напряжение характеризует собой электрическую прочность газотрона и должно быть ниже пробивного напряжения.

Пробивное напряжение газотрона определяется не только его конструкцией, но зависит и от целого ряда других причин. При изменении полярности напряжения на электродах дуговой разряд прекращается, в междуэлектродном пространстве начинается деионизация газа и вентиль теряет свою проводимость. Однако деионизация не может произойти мгновенно, и поэтому имеющиеся в междуэлектродном пространстве электроны будут двигаться к катоду, создавая в течение короткого времени (порядка 10-*-10- сек) обратный ток.

При достаточно большом обратном напряжении скорость положительных ионов, движущихся к аноду, мо-50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [14] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104