DE4333441A1 - Entladungsröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Entladungsgefäß, insbesondere ein Entladungsgefäß mit stabilisierter Entladungszündcharakteristik, das zweckmäßig für einen Spannungsregler, einen Spaltschalter und dergl. angewendet wird.

Im allgemeinen wird ein Entladungsgefäß in eine Spannungsreglervorrichtung oder in einen Spaltschalter eingeführt, um die Entladungszündung eines Impulslasers oder dgl. genau zu regeln. Ein für diesen Zwecke geeignetes Entladungsgefäß weist einen aus einem Isolierrohr ausgebildeten zylindrischen Behälter auf, welcher an seinen einander gegenüberliegenden Seiten mit einem Paar Entladungselektroden versehen ist und in welchem ein Edelgas dicht eingeschlossen ist.

Das derart ausgebildete Entladungsgefäß neigt im allgemeinen dazu, daß die Entladungszündung, falls die Wiederholungsfrequenz der Entladung klein wird, verzögert wird und dabei die Entladungszündspannung erhöht wird. Es ist jedoch nicht erwünscht, daß die Entladungszündspannung sich entsprechend der Entladungsfrequenz ändert. Vielmehr sollte die Entladungszündspannung in dem Entladungsgefäß unabhängig von der Wiederholungsfrequenz der Entladung stabil sein.

Zur Lösung dieser Probleme wurde ein Entladungsgefäß vorgeschlagen, das zum Beschleunigen des Beginns der Hauptentladung dadurch fähig ist, daß aus leitenden Schichten oder dgl. ausgebildete Triggerstreifen vorgesehen sind, die von den einander gegenüberliegenden Elektroden aus auf der Innenfläche des zylindrischen Behälters verlaufen, welcher ein Hauptkörper des Entladungsgefäßes ist. In dem derart ausgebildeten Entladungsgefäß werden jedoch die Triggerstreifen, falls die Entladung für eine lange Zeit wiederholt wird, verbraucht, wodurch die Triggerwirkung der Triggerstreifen nicht lange anhält. Hierzu kommt noch, daß das Vorkommen einer abnormalen Kriechentladung, d. h. einer sog. inneren Kriechentladung, entlang der Innenfläche des zylindrischen Behälters wahrscheinlich ist.

Im Lichte der oben erwähnten Erscheinung wurde auch ein solches Entladungsgefäß vorgeschlagen, das zum Beschleunigen einer Vorionisation des in dem Entladungsraum des Entladungsgefäßes dicht eingeschlossenen Gases fähig ist, wodurch eine Verzögerung der Entladungszündung auch dann verhindert wird, wenn die Wiederholungsfrequenz der Entladung besonders niedrig ist. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß eine kleine Menge von elektrisch leitender Substanz auf die Innenfläche des zylindrischen Behälters dispers aufgetragen wird (wie in der Japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 3-68389 gezeigt) oder daß eine Isolierbelagssubstanz auf die Innenfläche des Zylinders aufgetragen wird, welche einen Gasionisationsbeschleuniger, wie eine Silikatmischung aus Alkalimetall enthält (wie in der Japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr.: 4-133244 gezeigt). Jedoch kann sogar ein derart ausgebildetes Entladungsgefäß das Problem nicht einwandfrei lösen, daß das Auftreten der inneren Kriechentladung proportional zu der addierten Anzahl der Entladungen, trotz der Tatsache, daß die Entladungszündung des Entladungsgefäßes stabilisiert ist, immer wahrscheinlicher wird.

Durch die Erfindung werden diese Probleme gelöst und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Entladungsgefäß zu schaffen, welches unabhängig von der Wiederholungsfrequenz der Entladung oder von der addierten Anzahl der Entladungen eine stabile Entladungszündcharakteristik hat und außerdem ein Auftreten einer inneren Kriechentladung zu verhindern dadurch fähig ist, daß an bestimmten Bereichen innerhalb des zylindrischen Behälters ein Gasionisationsbeschleuniger vorgesehen ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das erfindungsgemäße Entladungsgefäß einen aus einem Isolierrohr ausgebildeten zylindrischen Behälter, ein Paar Entladungselektroden, die an einander gegenüberliegenden Enden des Behälters angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Isolierbelagstreifen aufweist, welche einen Gasionisationsbeschleuniger enthalten und an einen eine Kathodenelektrode und einen Entladungsraum in dem Behälter umgebenden Innenflächenteil des Behälters im wesentlichen parallel zu der Zentralachse desselben verlaufend angeordnet sind, und ferner daß der Gasionisationsbeschleuniger aus einem Silikatpulver ist, das aus der Alkalimetall, Erdalkalimetall usw. erhaltenden Gruppe ausgewählt ist oder aus elektrisch leitenden, fein verteilten Teilchen ist, die aus der Kohle, Metall, Metalloxid usw. enthaltenden Gruppe ausgewählt sind.

Das erfindungsgemäße Entladungsgefäß zeigt eine stabile Entladungszündcharakteristik auch dann, wenn die Wiederholungsfrequenz der Entladung niedrig ist, und darüber hinaus erzeugt es auch dann keine innere Kriechentladung, wenn es für eine lange Zeit ununterbrochen in Betrieb ist, wodurch ein stabiler Entladungsbetrieb sichergestellt wird.

Die Erfindung wird aufgrund der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert, die die Erfindung jedoch nicht einschränken. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entladungsgefäßes;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entladungsgefäßes, und

Fig. 3 ein Diagramm, das den Unterschied zwischen der Entladungszündung nach der Erfindung und der nach dem Stand der Technik darstellt.

Nachstehend werden mehrere Ausführungsformen der Erfindung mit Hilfe der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Struktur des Entladungsgefäßes A gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist auf die Innenfläche eines zylindrischen Behälters 1, der aus einem elektrisch isolierenden Material, wie Keramik ist (hiernach nur als Zylinder oder Behälter genannt) und einen Innendurchmesser von 11 mm und eine Vertikallänge von 16 mm aufweist, eine Belagmischung, die eine Mischung aus Wasser und Silikatglaspulver von Bariumsoda ist (ein Erzeugnis von NIHON DENKI GLASS mit der Produktnr.: ST-W/K), aufgetragen und getrocknet, um eine Mehrzahl von Belagstreifen 2, welche alle eine Breite von 2 mm haben und von einem Ende des Zylinders 1 über eine Strecke von 9 mm verlaufen, derart auszubilden, daß sie in Bezug auf die Zentralachse der Innenwandung des Zylinders 1 miteinander einen Winkel von 120° einschließen.

Ferner ist eine zylindrische Elektrode 3, die einen Außendurchmesser von 5 mm und eine Vertikallänge von 7 mm hat, von demselben Ende aus, von dem aus die Belagstreifen verlaufen, eingesetzt, um eine Kathode zu bilden (obwohl die Begriffe "Kathodenelektrode oder "Anodenelektrode gelegentlich verwendet werden, werden im allgemeinen die Begriffe "Kathode" bzw. "Anode" auf dem Gebiet der Entladungsphysik oder der Entladungstechnik verwendet), während eine andere Elektrode 4, die die gleiche zylindrische Form hat wie die Elektrode 3, von dem anderen Ende aus derart eingesetzt und befestigt ist, daß die Elektroden einander gegenüberliegend mit einem gegenseitigen Abstand von 2 mm angeordnet sind, wobei Argongas bei einem atmosphärischen Druck von 9 atm injiziert und dort dicht eingeschlossen ist.

Fig. 2 zeigt eine Struktur des Entladungsgefäßes B als eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Wie aus dieser Fig. 2 ersichtlich, ist auf die Innenfläche eines zylindrischen Keramikbehälters 1 (im folgenden nur als Zylinder oder Behälter genannt), der einen Innendurchmesser von 11 mm und eine Vertikallänge von 16 mm aufweist, eine Belagmischung, die eine Mischung aus einer Gemischsubstanz aus 5-Teilen Tonerde-Feinpulver und 1-Teil Ruß sowie aus Wasser mit einem Alkoholgehalt von 20% ist, aufgetragen und getrocknet, um eine Mehrzahl von Belagstreifen 2 zu auszubilden, welche alle eine Breite von 2 mm haben und von der Innenseite eines Flansches 1a aus über eine Strecke von 5 mm verlaufen, dessen Breite und Tiefe 2,5 mm bzw. 2 mm sind und welcher von einem Ende des Zylinders 1 aus nach innen ragt, wobei die Belagstreifen derart ausgebildet sind, daß sie in bezug auf die Zentralachse der Innenwandung des Zylinders 1 miteinander gegenseitig einen Winkel von 90° einschließen.

Ferner ist eine zylindrische Elektrode 5, die einen - Außendurchmesser von 5 mm und eine Vertikallänge von 5 mm hat, durch eine Öffnung des Flansches 1a eingesetzt, um eine Kathode zu bilden, während eine andere Elektrode 6, deren Außendurchmesser und Vertikallänge 5 mm bzw. 9 mm sind, von dem anderen Ende des Zylinders her derart eingesetzt ist, daß die Elektroden einander gegenüberliegend mit einem gegenseitigen Abstand von 2 mm angeordnet sind, wobei Argongas bei einem atmosphärischen Druck von 9 atm injiziert und dort dicht eingeschlossen ist.

Im folgenden werden noch zwei Bezugsausführungsformen 1′ und 2′ beschrieben, um sie mit denen der oben dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsformen zu vergleichen. Die Bezugsausführungsform 1′ weist ein Entladungsgefäß C auf, das dem Entladungsgefäß A nach der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme entspricht, daß an der Innenfläche des Zylinders 1 Belagstreifen nicht vorgesehen sind. Die Bezugsausführungsform 2′ weist ein Entladungsgefäß D auf, das dem Entladungsgefäß B nach der zweiten Ausführungsform mit der Ausnahme entspricht, daß die Belagmischung auf der gesamten Innenfläche des Zylinders 1 aufgetragen ist.

Versuch

Mit allen vier Ausführungsformen des Entladungsgefäßes wurde derselbe Versuch durchgeführt. Dabei war die Anode geerdet und eine negative Hochspannung mit einer Frequenz von 0,2 Hz an die Kathode gelegt, um eine Entladung hervorzurufen. Dabei wurden die Streuung der Entladungszündspannung (kV) und der Verlauf der Entladungszündspannungs-Zeitkurve untersucht, wie in Fig. 3 gezeigt.

Aufgrund dieses Versuchs hat sich gezeigt, daß die Entladungszündspannung des Entladungsgefäßes C der Bezugsausführungsform 1′ eine größere Streuung hat und die Entladungszündspannung mit der Zeit, d. h. mit steigender Anzahl der Entladungen, allmählich zunimmt. Das Entladungsgefäß D der Bezugsausführungsform 2′ erzeugt eine mit der Zeit immer größer werdende innere Kriechentladung und demzufolge tritt eine Entladung auch dann auf, wenn die angelegte elektrische Spannung nicht wesentlich höher ist, was eine nicht vorteilhafte Erscheinung ist.

Demgegenüber zeigt das erfindungsgemäße Entladungsgefäß A eine stabile Entladungszündspannung auch dann, wenn die Anzahl der Entladungen bereits groß ist. Danach ist es offensichtlich, daß in diesem Entladungsgefäß A eine Kriechentladung nicht auftritt und daß es keine Änderung in der Entladungszündcharakteristik sogar noch nach für eine lange Zeit wiederholten Entladungen gibt.

Es ist zu bemerken, daß das Entladungsgefäß D, mit dem der gleiche Versuch durchgeführt wurde, mehr oder weniger die gleichen Ergebnisse zeigt wie das Entladungsgefäß A.

Bei dem erfindungsgemäßen Entladungsgefäß wird, da einen Gasionisationsbeschleuniger aufweisende Isolierbelagstreifen auf bestimmten Bereichen der Innenfläche des Zylinders aufgetragen sind, nicht nur die Entladungszündung stabilisiert, sondern es kann auch eine stabile Entladungsspannungscharakteristik sichergestellt werden, sogar nach langzeitig wiederholtem Entladungsbetrieb, so daß das Entladungsgefäß eine lange Lebensdauer und eine ausreichend große Betriebssicherheit aufweist.

Die Erfindung wurde zwar anhand von spezifischen Ausführungsformen beschrieben; die Beschreibung stellt jedoch nur eine Erläuterung der Erfindung dar und schränkt deren Schutzbereich nicht ein.

Claims (5)

1. Entladungsgefäß mit
einem Zylinder (1) aus einem Isolierrohr;
einem Paar Entladungselektroden (3, 4; 5, 6), die an gegenüberliegenden Enden des Zylinders (1) angeordnet sind;
einer Mehrzahl von Isolierbelagstreifen (2), die einen Gasionisationsbeschleuniger enthalten und an der Innenfläche des Zylinders (1) derart angeordnet sind, daß sie im wesentlichen parallel zu der Zentralachse des Zylinders (1) verlaufen und Bereiche abdecken, die die Kathode (3; 5) der Entladungselektroden (3, 4; 5, 6) und einen Entladungsraum innerhalb des Zylinders (1) umgeben.

2. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, wobei der Gasionisationsbeschleuniger aus einem aus der Gruppe von Alkalimetall und Alkalierdmetall ausgewählten Silikatpulver ist.

3. Entladungsgefäß nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Isolierbelagstreifen (2) derart angeordnet sind, daß sie in Bezug auf die Zentralachse des Zylinders (1) miteinander gegenseitig einen Winkel von 120° einschließen.

4. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, wobei der Gasionisationsbeschleuniger aus elektrisch leitenden, fein verteilten Teilchen ist, die aus der Gruppe aus Kohle, Metall, Metalloxid und dergl. ausgewählt sind.

5. Entladungsgefäß nach Anspruch 4, wobei die Isolierbelagstreifen (2) derart angeordnet sind, daß sie in Bezug auf die Zentralachse des Zylinders (1) miteinander gegenseitig einen Winkel von 90° einschließen.