DE3542574A1

DE3542574A1 - Schaltfunkenstrecke mit korona-triggerung

Info

Publication number: DE3542574A1
Application number: DE19853542574
Authority: DE
Inventors: Hinrich Dr Rer Nat Heynisch
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1985-12-02
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1987-06-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltfunkenstrecke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Schaltfunkenstrecke geht aus dem Datenblatt der Firma EG & G Inc., Electro-Optics Division, Salem, Mass., USA (Mai 1979) als bekannt hervor.

Die bekannte Schaltfunkenstrecke besteht im wesentlichen aus einem dickwandigen Keramikhohlzylinder, in den stirn seitig konvexe Hauptelektroden aus hochschmelzendem Metall eingelötet sind. Die beiden Hauptelektroden sind identisch bis auf die eine, die im Zentrum mit einem offenen Bereich versehen ist, der zur Aufnahme einer drahtförmigen Trigger elektrode dient, die von einer elektrisch isolierenden Durchführung ummantelt ist.

Die Lebensdauer einer derartigen Schaltfunkenstrecke ist allerdings begrenzt, und zwar durch Verschleiß (Abnutzung) der Elektroden, durch Gasaufzehr der Gasfüllung und durch Verdampfen und Niederschlag von Material auf den inneren Isolatorflächen, bedingt durch eine häufige Gleitfunkenent ladung beim Auftreten der Triggerimpulse an der Steuer (Trigger-)Elektrode zur Vorionisation der Gasfüllung und dem damit verbundenen sowie gewollten raschen Zünden der Hauptentladungsstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer der Schaltfunkenstrecke zu erhöhen und bessere Schaltgeschwindigkeiten zu erreichen, so daß die Schaltfun kenstrecke insbesondere als Schaltelement für TEA-(Trans verse-Excitation-Atmospheric-)Laser besonders geeignet ist (21. Nov. 1985/Rb 1 Lk).

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltfunken strecke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung ist ein Schaltelement für hohe Ströme bei sehr kurzen Schaltzeiten geschaffen, das heißt, es lassen sich Ströme in der Größenordnung von kA bei Zeiten in der Größenordnung von Nanosekunden schalten.

Mit der erfindungsgemäß angewandten Koronaentladungsvor ionisationstechnik wird zur Vorionisation des Gasraumes UV- Licht erzeugt. Das mit der Gleitfunkentechnik verbundene nachteilige Abdampfen von Elektrodenmaterial und dessen die Isolatoroberflächen verschmutzender (schwärzender) Niederschlag, der insbesondere die Isolationswirkung und damit die Lebensdauer der Schaltfunkenstrecke verringert, wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen vermieden. Zudem kann eine die Lebensdauer des Schaltelementes nega tiv beeinflußende Gasaufzehr, die von der Getterwirkung von zerstäubten Elektrodenpartikeln herrührt, nicht mehr auftreten.

Die vorgeschlagene Schaltfunkenstrecke bietet sich aufgrund des raschen Schaltvermögens von Strömen mit hohen Strom stärken vor allem als Schaltelement für TEA-Laser an.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.

Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung weiter erläutert werden. In den Figuren sind einander entsprechen de Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel schematisch im Schnitt und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä ßen Schaltfunkenstrecke schematisch im Schnitt.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltfunkenstrecke besteht im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Isolierkörper 7, vorzugsweise aus Keramik, in dessen Enden in symmetrischer, vorzugsweise konvexer Ausbildung die Hauptelektroden 1, 2 gasdicht eingesetzt, vorzugsweise eingelötet sind. Die eine Hauptelektrode 1 weist eine zentrale Öffnung 5 auf, in die eine Steuerelektrode 3 gasdicht eingesetzt ist, die von einer Isolierschicht 4 auch an ihrer inneren Stirnseite bedeckt ist, so daß im Innenbereich der zentralen Öffnung 5 eine Koronaentladungszone 6 gebildet ist. Die Isolierschicht 4 besteht aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskon stante ε, vorzugsweise aus Keramik, z.B. aus reiner Al₂O₃- Keramik. Die in der Hauptelektrode 1 befindliche zentrale Öffnung 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel nach außen aus gestülpt und umschließt die Isolierschicht 4 der Steuer elektrode 3 vakuumdicht. Die Isolierschicht 4 ist im Be reich der inneren Stirnseite der Steuerelektrode 4 am Ran de abgeschrägt, sie kann aber auch abgerundet sein. Jeden falls wird erreicht, daß sich die Koronaentladungszone 6 in diesen Bereich hinein erstreckt. Die Steuerelektrode 3 ist in beiden Ausführungsbeispielen in Form einer metalli schen Leitschicht auf die Innenseite der Isolierschicht 4 aufgebracht, und die beiden Hauptelektroden 1, 2 bestehen aus einem hochschmelzenden Metall bzw. einer Metallegie rung, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient dem thermi schen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Isolier körpers 7 möglichst angepaßt ist.

Der Aufbau der in Fig. 2 dargestellten Schaltfunkenstrecke entspricht im wesentlichen dem Aufbau der in Fig. 1 gezeig ten Schaltfunkenstrecke. Bei diesem zweiten Ausführungsbei spiel ist auf den Randbereich der zentralen Öffnung 5 der Hauptelektrode 1 zum Bilden der Koronaentladungszone 6 in nen ein Metallring 8 aufgesetzt. Der Metallring 8 bildet mit der Hauptelektrode 1 eine galvanische Verbindung. Die Isolierschicht 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel im Be reich der inneren Stirnseite der Steuerelektrode 3 am Rande weder abgeschrägt noch abgerundet. In der zweiten Haupt elektrode 2 (Gegenelektrode) ist ein Pumpstengel 9 vorge sehen, der zum Evakuieren und Gasfüllen des von den beiden Hauptelektroden 1, 2 und dem hohlzylindrischen Isolierkör per 7 gebildeten Gehäuses dient und der nach diesem Prozeß vakuumdicht verschlossen wird. Das Evakuieren und Gasfüllen des Gehäuses kann aber auch ohne Pumpstengel, und zwar beim Gesamtzusammenbau und Verlöten des Gehäuses erfolgen.

Claims

1. Schaltfunkenstrecke mit innerhalb eines gasgefüllten, elektrisch isolierenden Gehäuses einander mit Abstand in symmetrischer Ausbildung gegenüberstehenden Hauptelektro den und mit einer Steuerelektrode, die von einer Isolier schicht ummantelt durch eine zentrale Öffnung in einer der Hauptelektroden hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Isolier schicht (4) ummantelte Steuerelektrode (3) auch an ihrer inneren Stirnseite von der Isolierschicht (4) bedeckt ist, so daß im Innenbereich der zentralen Öffnung (5) eine Ko ronaentladungszone (6) gebildet ist.

2. Schaltfunkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (4) aus einem Material mit einer Dielektrizitätszahl ε_r< 5 besteht.

3. Schaltfunkenstrecke nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die in der Hauptelektrode (1) befindliche zentrale Öffnung (5) nach außen ausgestülpt die Isolierschicht (4) der Steuer elektrode (3) vakuumdicht umschließt.

4. Schaltfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (4) im Bereich der inneren Stirnseite der Steuerelektrode (3) am Rande abgeschrägt oder abgerundet ist, so daß sich die Koronaentladungszone (6) in diesen Bereich hinein erstreckt.

5. Schaltfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden (1, 2) konvex ausgebildet sind.

6. Schaltfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Randbereich der zentralen Öffnung (5) der Hauptelek trode (1) zum Bilden der Koronaentladungszone (6) innen ein Metallring (8) aufgesetzt ist.

7. Schaltfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (3) in Form einer metallischen Leitschicht auf die Innenseite der Isolierschicht (4) aufgebracht ist.

8. Schaltfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden (1, 2) aus einem hochschmelzenden Metall bestehen.

9. Schaltfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (4) aus Keramik besteht.