Patent US5502354A - Direct Current Energized Pulse Generator - Correa

Mit Gleichstrom gespeister Impulsgenerator, unter Anwendung autogener, zyklisch gepulster abnormaler Glimmentladungen

Patent
Patentnummer	US5502354A
Bezeichnung	Direct Current Energized Pulse Generator Utilizing Autogenous Cyclical Pulsed Abnormal Glow Discharges
Anmelder	Paulo N. Correa Alexandra N. Correa
Erfinder	Paulo N. Correa Alexandra N. Correa
Anmeldetag	19.04.1994
Veröffentlichungstag	26.03.1996
Erteilungstag	26.03.1996

„Zusammenfassung

Eine Kaltkathoden-Vakuum-Entladungsröhre kommt in einer Schaltung zur Erzeugung gepulster autoelektronischer Emissionen zur Anwendung, die im Bereich anormaler Glimmentladungen besonders intensiv und häufig auftreten und viel geringere Stromdichten aufweisen, als es das Gesetz für den Vakuumbogen-Entladungsbereich nach Fowler und Nordheim vorhersagt. Die Entladungsröhre zeichnet sich zumindest an der Kathode durch eine große Elektrodenfläche und durch einen großen Abstand zwischen den Elektroden aus. Die Elektroden sind parallel zueinander und idealerweise in einem Abstand von mindestens 2 cm voneinander angeordnet. Zwischen die Elektroden kann eine Sonde eingefügt werden, um das Feld noch weiter zu reduzieren, das zur Erzeugung der Emissionen erforderlich ist. In einer anderen Konfiguration bildet die Sonde die Anode und zwei Platten bilden die Kathoden. Die Schaltung wird von einer Gleichstromquelle gespeist, deren Impedanz ausreicht, um die Entstehung einer Vakuumbogenentladung zu verhindern.

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Kurzbeschreibung der Erfindung

Die Probleme, die sich aus dem Betrieb von Vakuumlichtbogengeräten ergeben, hängen typischerweise mit der Bildung eines kontinuierlichen Kanals aus ionisiertem Plasma mit geringem Widerstand zwischen den Elektroden eines in diesem Modus arbeitenden Geräts zusammen, begleitet von einer starken Erwärmung der Elektroden. Ein solcher Kanal, wenn er sich denn einmal gebildet hat, ist nur schwierig auf schnelle und vorhersehbare Weise zu unterbrechen. Wir haben entdeckt, dass es möglich ist, einen stabilen endogenen gepulsten abnormalen Glimmentladungsmodus zu erzeugen, welcher sich dadurch auszeichnet, dass sich kein derartiger kontinuierlicher Kanal etabliert hat und dass es sich bei der Kaltkathode eher um eine autoelektrische Feldemission als um eine thermionische Emission handelt, so dass diese Eigenschaften die Möglichkeit bieten, die Entladung auf einfache Weise zu kontrollieren und zu beenden.

Wir haben herausgefunden, dass durch die Verwendung einer entsprechenden Konstruktion einer Niederdruck-Gasentladungsröhre der Übergang von der anormalen Glimmentladung in die Vakuumbogenentladung in ausreichendem Maße verhindert werden kann, so dass die Eigenschaften der anormalen Glimmentladung wirksam genutzt werden können, um so eine Vorrichtung mit nützlichen und steuerbaren Eigenschaften als Hochleistungsimpulsgenerator zu schaffen, der aus einer Stromquelle gespeist wird. Ein solcher Impulsgenerator kann z. B. bei der Steuerung von Motoren und bei anderen Anwendungen zum Einsatz kommen, die hohe Stromimpulse erfordern. Ein nützliches Merkmal besteht darin, dass die Impulswiederholfrequenz über einen Bereich variiert werden kann, dessen Ausmaß wiederum von den physikalischen Eigenschaften der Röhre und der Umgebung, in der diese betrieben wird, bestimmt wird. Unter Umständen kann die Frequenz im Bereich von 10 Impulsen pro Sekunde bis hin zu 10⁴ Impulsen liegen. Diese Zahlen dienen lediglich als Beispiel und stellen keine Begrenzung dar.

Die meisten der bisher bekannten Vakuumlichtbogenentladungen wurden mit Vorrichtungen ausgeführt, die kurze Abstände zwischen den Elektroden und kleine Elektrodenflächen aufwiesen. Herkömmliche Geräte erfordern die Zufuhr hoher Spannungen und Stromstärken, wobei die Vakuumlichtbogenentladungen in diesen Geräten durch den Kontakt und die Trennung der Elektroden ausgelöst werden. Wir konnten feststellen, dass Vakuumgeräte, deren Kathoden eine große Oberfläche und große Abstände zwischen den Elektroden aufweisen, Feldemissionsentladungen (entweder vom Typ der gepulsten anormalen Glimmentladung oder des Vakuumlichtbogens) bei niedrigen Gleichspannungen (d. h. bei geringen Feldstärken) und bei niedrigen angelegten Strömen unterstützen. Dies deutet darauf hin, dass es sich bei den beobachteten Kaltkathodenemissionen (gepulste anormale Glimmentladung und Vakuumlichtbogenentladung) in dieser neuen Klasse von Vakuumimpulsgeneratoren um eine Funktion von bisher vernachlässigten oder unbekannten Parametern handelt.

Die vorliegende Erfindung stellt einen Impulsgenerator und ein Verfahren zur Impulserzeugung gemäß den beigefügten Ansprüchen zur Verfügung.“