ТЕХНОЛОГИИ И РАЗРАБОТКИ ИНСТИТУТА

СИЛЬНОТОЧНЫЕ РАЗРЯДНИКИ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ
(ПСЕВДОИСКРОВЫЕ РАЗРЯДНИКИ)

Назначение

Псевдоискровые разрядники разработаны в Институте сильноточной электроники совместно с научно-производственным предприятием "Импульсные технологии", г. Рязань, на основе фундаментальных исследований в области физики газового разряда.

Приборы предназначены для коммутации сильноточных высоковольтных импульсов в нано- и микросекундном диапазоне времен и могут использоваться в качестве ключевых элементов в источниках питания лазеров, установках для получения плазменного фокуса, установках по очистке воды и газов, медицинской аппаратуре, геологии, нефтедобыче и т.д.

Краткое описание и технико-экономические показатели

На фотографии показано семейство псевдоискровых разрядников.

Приборы изготавливаются в отпаянном виде и имеют керамический корпус, что обуславливает их высокую механическую прочность. Рабочее давление газа в коммутаторе обеспечивается встроенным генератором водорода. Принцип действия приборов основан на разряде низкого давления, возбуждаемом в системе с полыми электродами. Использование данной формы разряда наряду с оригинальными конструкциями электродов и узлов поджига позволило получить следующие уникальные характеристики приборов:

крутизна нарастания коммутируемого тока до 10¹² А/с
стабильность срабатывания ~ 1 нс
полный заряд, скоммутированный прибором, до выхода из строя до 10⁶ Кл

Схема псевдоискрового разрядника ТДИ1-150к/25.
1 - керамический корпус, 2 - катод, 3 - анод, 4 - катодный фланец, 5 - анодный фланец, 6 - генератор водорода, 7 - верхний фланец, 8 - экран, 9-11 - узел поджига, 12 - катодная полость.

Схема псевдоискрового разрядника ТПИ1-10к/50.
1 - анод вспомогательного тлеющего разряда, 2 - полый катод вспомогательного тлеющего разряда, 3 - основной катод, 4 - промежуточный (заземленный) электрод, 5 - основной анод, 6 - потенциальный анод.

В настоящее время выпускается около 10 типов псевдоискровых разрядников, позволяющих коммутировать токи от 100 А до 150 кА. при напряжении до 100 кВ.

Основные параметры приборов
Тип	Анодное напряжение, кВ	Максимальный анодный ток, кА	Средний ток, А	Габариты (диам. Н, мм)	Ресурс, S Q, К	Максимальная частота, кГц
ТДИ1-50k/16	5÷16	50	0.15	50x52	10⁵	0.1
ТДИ1-50k/25	5÷25	50	0.25	98x80	2x10⁵	0.1
ТДИ1-50k/50	5÷50	50	0.25	98x88	2x10⁵	0.1
ТДИ1-150k/25	5÷25	150	0.5	118x50	5x10⁵	0.1
ТПИ1-0.2k/12	1÷12	0.2	0.03	25x22	10⁶	2.5
ТПИ1-1k/20	1÷20	0.2	0.05	25x22	10⁶	2.0
ТПИ3-10k/25	1÷25	10	0.2	25x22	10⁶	1.0
ТПИ1-10k/25	1÷25	10	0.5	25x22	10⁶	2.0
ТПИ1-10k/50	1÷50	10	0.3	25x22	10⁶	2.0

Основные преимущества

В отличие от искровых и вакуумных коммутаторов, а также мощных водородных тиратронов псевдоискровые разрядники обладают следующей совокупностью свойств:

возможность коммутировать импульсы тока положительной и отрицательной полярности
возможность работы как при положительном, так и при отрицательном напряжении, подаваемом на анод
высокая стабильность срабатывания
продолжительный срок службы
относительно невысокая цена
простота конструкции

Аналоги

По своим параметрам наиболее близко к псевдоискровым разрядникам расположены мощные водородные тиратроны и тиратроны с заземленной сеткой, выпускаемые фирмами EEV (Великобритания) и EG&G (США).
Однако, данные приборы обладают существенно более высокой ценой.

Защищенность разработки:

Приборы защищены авторскими свидетельствами и патентами Российской Федерации.

Уровень разработки

Выпускается около 10 модификаций разрядников. В настоящее время продолжаются исследования разрядов низкого давления и проводятся опытно-конструкторские работы, направленные на улучшение параметров приборов.

Данные исследования получили поддержку NATO в программе "Наука для мира" Science for Peace Programme (название гранта: Исследование псевдоискрового разряда и разработка новых типов сильноточных коммутаторов на его основе. Номер проекта SfP 972580).

В работе по проекту участвуют Институт сильноточной электроники (Томск, Россия), Эрлангенский университет (Erlangen, Germany) и НПО "Плазма" (Рязань, Россия).

Конечный пользователь

В.Д. Бочков, д.т.н.
Научно-производственное предприятие "Импульсные технологии"
Россия

390023 Рязань
ул. Яблочковой, 5
Тел.: (4912) 24-05-19
Факс: (4912) 24-92-17
E-mail: info@pulsetech.ru
E-mail: pulsetech@mail.ru

Предложения по сотрудничеству

Предлагаются следующие виды сотрудничества:

проведение совместных работ по исследованию процессов, протекающих в газовых разрядах низкого давления
осуществление консультаций по выбору типов коммутирующих элементов для сильноточных импульсных установок
продажа разрядников и адаптация приборов к схемам потребителей

КОРРЕСПОНДЕНЦИЯ

Королев Юрий Дмитриевич
зав. лабораторией,
доктор физико-математических наук

Phone: (3822) 49 19 71
Fax: (3822) 49 24 10

E-mail: korolev@lnp.hcei.tsc.ru