CH435460A

CH435460A - Gas discharge diode

Info

Publication number: CH435460A
Application number: CH1332563A
Authority: CH
Inventors: Wieland Dipl Phys Dietel; Gerhard Dipl Phys Nitsch; Rudolf Dipl Phys Prager
Original assignee: Zentralinstitut Fuer Kernphysi
Priority date: 1963-01-11
Filing date: 1963-10-29
Publication date: 1967-05-15
Also published as: CS155056B1

Description

  

      Gasentladungsdiode       Die Erfindung betrifft eine     Gasentladungsdiode    zur  simultanen Erzeugung von elektrischen Impulsen und  Lichtblitzen im     Nanosekundenbereich.    Ein solcher  Impulsgeber kann Strom- und Lichtimpulse mit einer  Anstiegszeit     z < 10-1    s erzeugen.  



  Mit einem mechanischen Impulsgeber gelang es  1958 Kerns, Kirsten und     Cox    nahezu simultane     Strom-          und    Lichtimpulse im     Nanosekundenbereich    zu erzeugen.  Allerdings betrug dabei die Folgefrequenz der     Impulse     im Höchstfall einige     10=    Hz. 1961 bauten Kerns und       Cox    eine Entladungsröhre, in der eine     Koronaentladung     Lichtblitze mit einer Anstiegszeit von etwa 10-9 s lie  ferte.

       Caplan    und     Stewart    nutzten im gleichen Jahre eine  von     Malmberg    1957 untersuchte Gasentladung zur  simultanen Erzeugung von Licht- und Stromimpulsen  aus. Es handelt sich hierbei um eine Entladung zwischen  Elektroden in einer Wasserstoffatmosphäre, die perio  disch mit hohen Folgefrequenzen zündet.     Caplan    und       Stewart    massen der Reinheit des verwendeten Wasser  stoffs grosse Bedeutung     bei.    Die angegebene     Impulsan-          stiegszeit    von 1-10-9 s wurde mit einer Füllung er  zielt, die man durch Destillation von flüssigem Wasser  stoff erhält.

   Die     Elektrodenabstände    betrugen 0,5 bis  2 mm und die Fülldrücke unter 1     atm.    Bekannt ist auch  die Verwendung von Edelgasen in Entladungsröhren,  insbesondere von     Xenon,    mit einem Druck von über  10     atm    sowie     Xenon-Krypton    von etwa 20     atm.    Bisher       verwendete    Elektroden weisen kugelförmig bzw. spitz  kegelige Enden auf, wobei der Spitzenwinkel kleiner als  90" war. Elektroden solcher Art sind auch bei Funken  induktoren     bekannt.    Der     Elektrodenabstand        betrug     1 mm und weniger.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe     zugrunde,    eine       Gasentladungs.röhre    zu schaffen, mit der     Impulsan-          stiegszeiten    unter 10-9 s bei geringstem Aufwand, ins  besondere hinsichtlich der Reinheit des Füllgases er  reicht werden können.  



  Die erfindungsgemässe     Gasentladungsdiode    zur  simultanen Erzeugung von Strom- und Lichtimpulsen    für den     Nanosekundenbereich    ist dadurch gekennzeich  net, dass  a)     der        Elektrodenabstand    kleiner als 0,5 mm ist,  b) der Fülldruck des     Füllgases    zumindest 760     Torr     beträgt,  c) die Elektroden stiftförmig sind, 2 mm Durchmes  ser und 20 mm Länge aufweisen, und  d) die Anode in     .einem    Kegel endet und     das    ihr ge  genüberstehende Ende der Kathode     abgerundet    ist.  



  Die Erfindung soll nachstehend an einem     Ausfüh-          rungsbeispiel    näher erläutert werden.  



  In einem     Hartglaskolben    sind zwei     Wolframstifte     von 2 mm Durchmesser und 20 mm Länge als Elektro  den eingeglast. Der     Elektrodenabstand        beträgt    0,2 mm.  Der Anodenstift endet in einem Kegel von 90  Öff  nungswinkel, dessen Spitze schwach gerundet ist. Die  Kathode stellt .eine     Kugelkathode    von 20 mm     Krüm-          mungsradius    dar.

   Bei dieser     Elektrodengeometrie,        Elek-          trodenabständen    kleiner als 0,2 mm und Drücken     grös-          ser    als 760     Torr,    werden Anstiegszeiten der     Spannungs-          und    Lichtimpulse von einigen 10-19 s erreicht. Durch  Variation des     Elektrodenabstandes    kann die     Impulsan-          stiegszeit    verändert werden. Als     Füllgas    dient techni  scher Wasserstoff von 1,5     atm.    Andere Füllgase, insbe  sondere Edelgase erscheinen ebenfalls geeignet.

   Füllgase  mit hoher Zündspannung, z. B. Argon, können bei ent  sprechenden Drücken     Impulsamplituden    über 5 Ampere  liefern. Eine spektrale Verschiebung .des Strahlungsma  ximums der Lichtimpulse ist über einen veränderten  Fülldruck möglich. Die Röhre     liefert    bei Betrieb Span  nungsimpulse von 50 Volt an einem Arbeitswiderstand  von 70 Ohm mit einer Folgefrequenz von einigen     kHz.  



      Gas discharge diode The invention relates to a gas discharge diode for the simultaneous generation of electrical pulses and light flashes in the nanosecond range. Such a pulse generator can generate current and light pulses with a rise time of z <10-1 s.



  With a mechanical pulse generator, Kerns, Kirsten and Cox succeeded in generating almost simultaneous current and light pulses in the nanosecond range. However, the repetition frequency of the pulses was at most a few 10 = Hz. In 1961, Kerns and Cox built a discharge tube in which a corona discharge delivered flashes of light with a rise time of about 10-9 s.

       In the same year, Caplan and Stewart used a gas discharge investigated by Malmberg in 1957 to generate light and current pulses simultaneously. This is a discharge between electrodes in a hydrogen atmosphere, which ignites periodically with high repetition frequencies. Caplan and Stewart attach great importance to the purity of the hydrogen used. The indicated pulse rise time of 1-10-9 s was achieved with a filling that is obtained by distilling liquid hydrogen.

   The electrode gaps were 0.5 to 2 mm and the filling pressures below 1 atm. The use of noble gases in discharge tubes, in particular xenon, with a pressure of over 10 atm and xenon-krypton of around 20 atm, is also known. Electrodes used up to now have spherical or pointed conical ends, the point angle being less than 90 ". Electrodes of this type are also known for spark inductors. The electrode spacing was 1 mm and less.



  The invention is based on the object of creating a gas discharge tube with which pulse rise times of less than 10-9 s can be achieved with very little effort, in particular with regard to the purity of the filling gas.



  The gas discharge diode according to the invention for the simultaneous generation of current and light pulses for the nanosecond range is characterized in that a) the electrode spacing is less than 0.5 mm, b) the filling pressure of the filling gas is at least 760 Torr, c) the electrodes are pen-shaped, 2 mm in diameter and 20 mm in length, and d) the anode ends in a cone and the end of the cathode opposite it is rounded.



  The invention is to be explained in more detail below using an exemplary embodiment.



  Two tungsten pins with a diameter of 2 mm and a length of 20 mm are glazed into a hard glass bulb as electrodes. The electrode spacing is 0.2 mm. The anode pin ends in a cone of 90 Publ opening angle, the tip of which is slightly rounded. The cathode is a spherical cathode with a radius of curvature of 20 mm.

   With this electrode geometry, electrode spacing less than 0.2 mm and pressures greater than 760 Torr, rise times of the voltage and light pulses of a few 10-19 s are achieved. The pulse rise time can be changed by varying the distance between the electrodes. Technical hydrogen at 1.5 atm is used as the filling gas. Other filling gases, in particular special noble gases, also appear suitable.

   Filling gases with high ignition voltage, e.g. B. argon, can deliver pulse amplitudes over 5 amps at ent speaking pressures. A spectral shift of the maximum radiation of the light pulses is possible by changing the filling pressure. During operation, the tube delivers voltage pulses of 50 volts at a load resistance of 70 ohms with a repetition frequency of a few kHz.

Claims

PATENT CLAIM Gas discharge diode for .simultaneous generation of current and light pulses for the nanosecond range, characterized in that a) the electrode spacing is less than 0.5 mm, b) the filling pressure of the filling gas is at least 760 Torr, c) the electrodes are pin-shaped , 2 mm in diameter and 20 mm in length, d) the anode ends in a cone and the end of the cathode opposite to it is rounded.

SUBClaims 1. Gas discharge diode according to claim, characterized in that the filling gas is hydrogen. 2. Gasentladungsdio @ de according to claim, characterized in that the filling gas is a noble gas.

3. Gas discharge tube according to claim, characterized in that the cathode has a radius of curvature of approximately 20 mm at its free end and the anode ends in a cone with an opening angle G90.