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氫閘流管
閱讀�18405�(shí)間:2011-08-22 17:09:37

  �閘流�是一種熱陰極低氣壓氣體(氫氣或氘氣)放電真空器件,主要是�開關(guān)�,具有工作電壓高、脈沖電流大、點(diǎn)火迅速穩(wěn)�、高可靠、效率高、重量輕、體積小、使用方便等�(yōu)�(diǎn)。廣泛用于科�、軍�、醫(yī)療和工業(yè)�(lǐng)�,其中包�激光器、雷�(dá)、脈��(diào)制器、醫(yī)用直線加速器、撬棒保�(hù)及其它電子儀器和�(shè)備�

�(jié)�(gòu)

  氫閘流管主要有陰�、柵�、陽極和氫發(fā)生器(儲(chǔ)氫器)、陶瓷外殼五部分組成� 基本�(jié)�(gòu)如圖所�� 為了改善�(diǎn)火特�,減小點(diǎn)火延遲時(shí)間,有時(shí)還加一�(gè)�(yù)�(diǎn)火極� 提供給柵極一�(gè)�(yù)電離源,稱四極管。當(dāng)工作電壓超過一定值后,則需疊加?xùn)艠O,做 成雙間隙或多間隙氫閘流管,提高氫閘流管的工作電壓。翼片式陰極�(jié)�(gòu)是為了增加發(fā) 射面�,陰極熱屏是為了減小加熱功率,使溫度分布均勻,同�(shí)防止陰極材料濺散到柵極上。陽極和柵極的設(shè)�(jì)�(yīng)利于耐壓和散�。氫�(fā)生器是氫閘流管特有的部件。它是一�(gè)金屬管殼,里面有加熱絲并充滿了鈦氫化合物粉末,管壁有孔隙。當(dāng)熱絲通電加熱�(shí),鈦氫化合物粉末就分解而放出氫�,氫氣由孔隙�(kuò)散到氫閘流管�(nèi)的空間,并保證pd值位于帕邢曲線的左支。當(dāng)溫度冷卻�,氫氣通過孔隙又被吸�(jìn)去并形成鈦氫化合�,使管中維持高真空狀�(tài)�

氫閘流管的結(jié)構(gòu)

工作原理

  氫閘流管的工作過程是氣體由放電前的隔離高電壓狀�(tài)�(zhuǎn)�?yōu)榉烹姾蟮母邔?dǎo)電狀�(tài)過程,把脈沖�(shí)間間隔內(nèi)�(chǔ)存的能量在脈沖瞬間轉(zhuǎn)換成�(qiáng)功率脈沖輸出。整�(gè)過程分三�(gè)階段�(jìn)�。在柵極未加觸發(fā)脈沖�(shí),陽極與陰極之間的間隙隔離高電壓,處于絕緣狀�(tài)。陰極熱絲和氫發(fā)生器熱絲通電�(yù)熱后,陰極達(dá)到熱�(fā)射的工作溫度,陰極發(fā)射的電子積蓄在陰-柵之�� 階段----柵極�(diǎn)火階段�

  �(dāng)柵極加觸�(fā)脈沖�(shí),隨著柵壓升高,柵流逐漸增大。當(dāng)柵壓升高到氣體的電離電位�(shí),柵陰空間開始產(chǎn)生電�,柵流繼�(xù)增大。當(dāng)柵流增大到柵極點(diǎn)火電流時(shí),柵極開始點(diǎn)�,柵流明顯突�,柵壓迅速下�,柵陰空間開始放�,并形成等離子體�

氫閘流管的工作原理

  第二階段---放電由柵極向陽極�(fā)展階��

  隨著柵流的繼�(xù)增大,柵陰空間的等離子體濃度迅速增大并開始�(kuò)�。擴(kuò)散到柵孔附近的電子在陽極電場的作用下穿過柵孔向陽極運(yùn)�(dòng),引起柵陽空間的氣體電離,放電就由柵極發(fā)展到陽極�

  第三階段---整管擊穿階段(陽極到陰的放電階段��

  柵陽空間放電后,陽極電流急劇增大,陽極電壓迅速下�,管子�(jìn)入擊穿放電階段。這時(shí)管壓降可以低到幾十到幾百�,主要由陽極電流、陰極性能、氣體壓力和管子�(jié)�(gòu)等因素決�。只要維持陽極電壓高于管壓降,管�(nèi)就繼�(xù)維持放電。因?yàn)榈入x子體中大量的正離子屏蔽了柵極的負(fù)電場,柵極電壓的大小�(duì)陰極電流就沒有影響了,所以柵極就失去控制作用,柵極也就不具備�(guān)斷電流的能力。當(dāng)陽極電壓低到不足以維持放電時(shí),放電就停止�,管�(nèi)出現(xiàn)消電離過�。這時(shí)陽極電流減小到零,陽極電壓又上升到起始�,陰陽極間又恢復(fù)到高電壓絕緣狀�(tài)。經(jīng)過消電離�,柵極才能恢�(fù)控制作用,然后重�(fù)上述過程�

主要參數(shù)

 ?�?)預(yù)熱時(shí)間:閘流管能�(wěn)定工作所需要的最短加熱時(shí)��

  �2)峰值正向陽極電壓:陽極�(duì)陰極的瞬�(shí)正電��

 ?�?)峰值反向陽極電壓:陽極�(duì)陰極的瞬�(shí)�(fù)電壓�

 ?�?)峰值陽極電流:陽極脈沖電流的瞬�(shí)值�

 ?�?)平均陽極電流:陽極脈沖電流的平均��

 ?�?)陽極脈沖電流寬度:陽極脈沖電流上升和下降的瞬時(shí)值等于脈沖幅度的70%�(shí)所�(duì)�(yīng)的兩瞬間之間的時(shí)間間��

 ?�?)脈沖功率:閘流管輸出的功率,其值為峰值正向陽極壓與脈沖電流乘積的一��

 ?�?)平均輸出功率:閘流管輸出的平均功率,為陽極電壓與平均電流乘積的一��

 ?�?)陽極功率損耗系�(shù):脈沖電流、陽極電壓和脈沖重復(fù)頻率三者的乘積,它表示管子允許的熱損��

 ?�?0)柵極點(diǎn)火和啟動(dòng)特性:在觸�(fā)脈沖幅度足夠�(shí),柵陰點(diǎn)火時(shí)間隨觸發(fā)脈沖斜率的增大而縮�,并趨于一�(wěn)定�,所以觸�(fā)脈沖斜率越大、幅值越大,�(diǎn)火時(shí)間就越短。在陽極電壓一定時(shí),放電從柵極�(fā)展到陽極所需要的柵極電流必須大于啟動(dòng)電流�

�(yīng)用電�

  氫閘流管在雷�(dá)系統(tǒng)、加速器等電路中都是用作脈沖�(diào)制,其典型線路如下圖所�。調(diào)制器開始工作,閘流管處于截止?fàn)顟B(tài)。高壓電源通過充電電感和充電二極管�(duì)紡真線充電到額定�。當(dāng)柵極加上觸發(fā)脈沖�,閘流管�(dǎo)通。仿真線通過氫閘流管和脈沖變壓器放電� 脈沖變壓器輸出一定脈�,一定重�(fù)頻率的矩形脈沖。脈沖寬度取決于仿真�,重�(fù)頻率取決觸發(fā)脈沖的重�(fù)頻率�

氫閘流管的應(yīng)用電路

注意事項(xiàng)

  使用氫閘流管�(yīng)注意以下幾點(diǎn)�

  (1)予熱�(shí)�(一般為5min�15min,以15min為易):氫閘流管需要足夠的予熱�(shí)�,使陰極溫度上升,充分發(fā)射電�,如果予熱時(shí)間不夠,�(huì)造成正向管壓降過�,正離子轟擊陰極和管�(nèi)打火�(xiàn)象�

  (2)冷卻:氫閘流管在工作�(shí)要發(fā)出大量熱�,管壁很燙,�(yīng)注意冷卻(�(fēng)扇或冷空�(diào)不能停轉(zhuǎn),否則會(huì)減少壽命或損壞氫閘流�),停�(jī)后應(yīng)注意不要立即去碰管子,以免燙�。注:冷卻后氫氣又吸附在氫發(fā)生器�(相當(dāng)于回�)�

  (3)氫發(fā)生器電壓�(diào)�(以調(diào)節(jié)氫發(fā)生器的氫濃度):氫閘流管使用一定時(shí)間后,內(nèi)部氫氣壓力會(huì)下降,需要提高儲(chǔ)氣器的加熱電壓以增加氫濃度。當(dāng)�(diào)制器直流高壓正常而充電高壓下�,充電電流和管平均電流也下降�(shí),可以懷疑氫閘流管氫氣壓力不��

  �(diào)節(jié)加熱電壓的方法:�(diào)節(jié)串聯(lián)電阻絲的電阻�,使氫發(fā)生器電壓每次�0.2VDC步�(jìn)增加,如果氫閘流管可以穩(wěn)定工作則可連續(xù)幾次提高管電壓到�(fā)生拉�(拉弧是氫閘流管的工作上限)�,反過來降低電壓到不�(fā)生拉弧為�(此時(shí)的氫�(fā)生器電壓的電壓即為適�(dāng)?shù)臍浒l(fā)生器工作電壓)�

  (4)如果開機(jī)總是過流且氫閘流管發(fā)出很響的聲音,則�(yīng)先判斷氫閘流管是否故�(在判斷前,應(yīng)先檢查氫閘流管的前級(jí),小�(diào)制器部分,看其波形及各參�(shù)),如果是則更換之(如果沒有新管,可把氫閘流管取下來檢查是否為電阻絲燒糊粘�,如果是則可把存放的壞的氫閘流管上的電阻絲取下來換上即可)如果檢查氫閘流管各部分均�,則可采取降低氫閘流管的燈絲電壓(正常�6.2VDC-6.4VDC)的方法:在燈絲變壓器的初�(jí)串聯(lián)一�(gè)5W(20Ω)電阻,使之降�5.8VDC左右,還不夠則再串聯(lián)一�(gè)同樣的電阻直到能正常工作為止。這樣可以暫時(shí)解決問題,但需馬上買新管來更換�

  另外,還有一�(gè)除氣裝置,由于新管中的一段內(nèi)壁上涂了一層有吸附作用材料(象活性炭類的東西),主要吸附空氣中離子等使氫閘流管�(nèi)真空度增�,從而提高管子的使用壽命�

  (5)由于氫閘流管等真空器件存在自放電�(xiàn)�,使真空度下降,所以真空器件不能長期存�,各備用管要不斷地交替使用以提高管子的真空度,�(jìn)一步提高使用壽��

  (6)造成氫閘流管過流的原因:磁控管打火、老化;重�(fù)頻率過高;氫閘流管內(nèi)壓過��

  (7)氫閘流管�(nèi)部裝有氫�(fā)生器,氫�(fā)生器的加熱絲與加熱陰極的氫閘流管燈絲并聯(lián),在加熱�(shí)�(fā)出氫�,可�(diào)節(jié)氫發(fā)生器的加熱絲的電�(�(diào)節(jié)底部電阻�)可以使氫閘流管工作穩(wěn)��

  (8)氫閘流管工作是否正常:主要看其燈絲電壓是否正常,這關(guān)系到充/放電是否正常(充電電感主要通過充電電流波形來判�)。M�(jī)上雖然有測量�,但信號(hào)線沒有接�,要從主�(jī)背后將線接上,方可在控制�(tái)上顯示該充電波形(如果在示波器上看到波形有尖峰打火波形,可確定打火的原因是充電電感�(nèi)部打火引�)�

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