Индикаторы уровня напряжения

Работа вакуумных люминесцентных индикаторов основана на способности некоторых кристаллических веществ, называемых като-долюминофорами, преобразовывать кинетическую энергию электронов в световую. Вакуумный люминесцентный индикатор представляет собой триод с положительной управляющей сеткой. Электроды заключены в стеклянный цилиндрический баллон, из которого выкачан воздух. Термоэлектронный оксидный катод прямого накала выполнен в виде прямой нити. На некотором расстоянии от катода на плоской токопроводящей пластине расположены аноды-сегменты, количество которых зависит от вида знака. На аноды нанесен слой низковольтного катодолюминофора. Между катодом и анодами расположена управляющая сетка с широкими ячейками, прикрывающая все изображения знака (аноды-сегменты). Сетка и аноды-сегменты имеют положительный потенциал. Электроны, испускаемые термоэлектронным катодом, устремляются к анодам-сегментам, находящимся под положительными напряжениями, и возбуждают атомы нанесенного на них слоя катодолюминофора. В результате аноды-сегменты начинают светиться. Подавая положительные напряжения на те или иные аноды-сегменты, можно высвечивать необходимые знаки. Индикация высвеченных знаков осуществляется через боковую поверхность или торец баллона. В ЭВМ, цифровых приборах, различных пультах управления и табло применяются многоразрядные вакуумные индикаторы. В таких индикаторах имеются общие нити накала, а управляющая сетка состоит из отдельных самостоятельных частей, расположенных над каждым из знаков. Каждая сетка имеет свой вывод, что позволяет подавать на них управляющие напряжения независимо друг от друга. Свечение того или иного анода-сегмента происходит в том случае, если на управляющую сетку и анод одновременно поданы положительные напряжения.

30. Упругие и неупругие взаимодействия в плазме. Потенциал ионизации.

Переход газа в состояние плазмы сопровождается различными процессами взаимодействия между образующими его частицами. Эти процессы происходят в результате столкновений частиц между собой или при взаимодействии их с излучением. Кроме того, частицы плазмы могут сталкиваться с окружающими ее поверхностями, так как плазму практически нельзя идеально изолировать. В результате столкновения со стенками частицы плазмы могут выбивать из них атомы, которые, поступая в плазму, образуют в ней примеси посторонних веществ. Ведутся поиски условий предотвращения этого нежелательного явления загрязнения плазмы.
Рассмотрим важнейшие типы взаимодействий между частицами в плазме.
В физике плазмы всякое взаимодействие между частицами трактуется как соударение. Соударения между частицами можно условно разделить па два вида: упругие соударения и неупругие. Соударение называется упругим, если свойства сталкивающихся частиц после взаимодействия остаются прежними. Особую роль играют столкновения, в результате которых частицы отклоняются на малые углы. Это имеет место, когда пролетные расстояния велики и взаимодействие между частицами является слабым. Именно такое взаимодействие между частицами в плазме рассматривается как упругое столкновение.
Взаимодействия между частицами плазмы, приводящие к изменениям свойств одной или более частиц, называют неупругими столкновениями.

ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ частицы (молекулы, атома, иона), минимальная разность потенциалов U, к-рую должен пройти электрон в ускоряющем электрич. поле, чтобы приобрести кинетич. энергию, достаточную для ионизации частицы. П. и. частицы X с образованием частицы X' соответствует процессу:

X + е: X' + 2е.

Более общее понятие-энергия ионизации Е, миним. энергия, необходимая для удаления электрона из частицы на бесконечность. Она связана с П. и. соотношением:

E=Ue,

где е- элементарный электрич. заряд. Энергия ионизации является св-вом частицы и не зависит от способа удаления электрона, тогда как П. и., строго говоря, лишь характеристика исторически первого метода ионизации электронным ударом (см. Ионы в газах).Энергия ионизации, выраженная в эВ, численно совпадает с П. и., выраженным в В.

Различают первый, второй и т. д. П. и., соответствующие удалению из частицы первого, второго и т. д. электронов. Второй П. и. нейтральной частицы X совпадает с первым П. и. иона Х ⁺ и т. д. Первый П. и. отрицат. иона Х ^- совпадает со сродством к электрону частицы X.

Для атомов понятия первого, второго и т. д. П. и. относят к ионизации невозбужденного атома с образованием невозбужденного положит. иона. Для молекул различают адиабатический П. и. и вертикальные П. и. Адиабатический П. и. отвечает процессу, при к-ром из молекулы, находящейся в основном состоянии, в результате ионизации образуется положит. мол. ион также в основном состоянии. Вертикальные П. и. характеризуют ионизацию молекул, при к-рой образующийся мол. ион может находитья в произвольном энергетич. состоянии (электронном и колебательном), причем соответствующие квантовые переходы происходят без изменения межъядерных расстояний (рис. 1).

Рис. 1. Кривые потенц. энергии для основных электронных состояний молекулы АВ и ионов АВ ⁺ и АВ ^-. U₀ - первый адиабатам, потенциал ионизации молекулы АВ (E₀ -энергия ионизации); U₁ - первый вертикальный потенциал ионизации молекулы АВ (Е ₁ - соответствующая энергия ионизации), A-адиаба-тич. сродство к электрону молекулы АВ (U₂ -адиабатич. потенциал ионизации иона АВ ^-).

Возможно термодинамич. определение П. и. атомов и адиабатического П. и. молекул через стандартную энтальпию DH⁰ р-ции X Х ⁺ + е при абс. нуле т-ры:

DH ⁰ = N _A E = N _A Ue,

где N_A -постоянная Авогадро.

Первые П. и. известны для атомов всех элементов перио-дич. системы и нсск. тыс. молекул. У легких атомов с зарядом ядра Z < 10-15, как правило, надежно определены все П. и. (первый, второй и т. д. до Z); у более тяжелых атомов-неск. начальных П. и. В изменении первых П. и. атомов явно выражена периодичность при увеличении Z. При движении слева направо по периоду П. и., вообще говоря, постепенно увеличивается; при увеличении Z в пределах подгруппы П. и. уменьшается (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость первых потенциалов ионизации U₁ атомов хим. элементов от атомного номера Z.

Осн. совр. методы определения П. и.: фотоэлектронная спектроскопия, фотоионизация, изучение ионно-молекулярных реакций, поверхностная ионизация. Наилучшая точность определения П. и. атомов и простейших молекул достигается при использовании спектроскопич. данных по сходимости серий спектральных линий. Для сложных молекул предпочтительнее фотоэлектронная спектроскопия (достигаемая точность до b0,001 эВ). Следует, однако, иметь в виду, что этот метод в общем случае дает значения вертикальных, а не адиабатического П. и. На П. и. атомов и атомных ионов оказывает влияние, помимо Z, экранирующий эффект нижележащих электронных уровней. Минимальные первые П. и. имеют щелочные металлы: Cs 2,893 В, Li 5,390 В; максимальные - благородные газы: Не 24,580 В, Rn 10,745 В. Известные П. и. молекул-это величины от 5 до 20 В (см. табл.).

В кон. 70-х гг. 20 в. обнаружены т. наз. суперщелочи-молекулы с экстремально низкими значениями П. и.: ОК ₄ (3,62 В), ОК ₃(3,65 В), ClNa₂ (4,15 В) и др.

При переходе от валентных электронов атома к остовным П. и. резко увеличивается. Так, для Be U₁9,320 В, <u_{2 </u 18,206 В, U3153,850 В.}

_{Квантовомех. расчеты П. и. для атомов, двух- и трехатомных молекул дают значения, близкие по точности к экспериментальным. Точность расчета в целом зависит от метода; так, для многоатомных молекул в рамках метода мол. орбиталей она обычно не превышает 1 эВ (см. Купманса теорема).}

_{П. и. вместе со сродством к электрону определяет величину электроотрицательности атомов и молекул. Знание П. и. необходимо для расчетов термохим. процессов в иони-зир. газах и плазме (газоразрядные приборы, магнитогид-родинамич. генераторы, процессы в верх. слоях атмосферы и т. п.).}

31. Тиратроны. Назначение, область применения. Пусковая характеристика. Схема включения.

Тиратрон -это трехэлектродный прибор, предназначенный для формирования коротких импульсов высокого напряжения при больших токах в нагрузке.

Тиратро́н — ионный газоразрядный многоэлектродный коммутатор тока, в котором между анодом и катодом могут располагаться одна (триод), две (тетрод) или более (пентод, гексод) сетки (управляющих электродов). Для того, чтобы зажечь разряд между анодом и катодом, на сетку подаётся электрический сигнал. В отличие от вакуумных триодов, при снятии управляющего сигнала ток между анодом и катодом продолжается до тех пор, пока напряжение на аноде не уменьшится ниже напряжения поддержания разряда. В современной электронике, маломощные тиратроны практически полностью вытеснены полупроводниковыми приборами. Современные мощные тиратроны применяются при коммутации импульсов тока до 10 кА и напряжения до 50 кВ.

Пусковая характеристика безнакального тиратрона приведена на рис. 1-7, б. Показанная здесь зависимость напряжения зажигания от тока Igi обусловлена тем, что с увеличением тока возрастает количество ионизированных газовых частиц и улучшаются условия возникновения разряда.

Схема включения тиратрона тлеющего разряда в качестве реле.

Напряжение анодного источника Е должно быть меньше U _Вmax а напряжение Е _г- меньше того, которое необходимо для возникновения разряда в промежутке сетка - катод. Резистор R _гограничивает сеточный ток и поэтому увеличивает входное сопротивление схемы для источника импульсов, отпирающих тиратрон. Когда положительный импульс напряжения, достаточный для отпирания, поступает на сетку, то возникает разряд на участке сетка - катод. Если при этом получается необходимый ток сетки, то разряд переходит и на анод. Следовательно, импульс напряжения и тока от маломощного генератора в цепи сетки вызывает значительный ток в нагрузке R _H , включенной в анодную цепь.

Ряд тиратронов тлеющего разряда выпускается с двумя сетками. В таких тиратронах управляющей является вторая сетка, более удаленная от катода. На первую сетку подается постоянное положительное напряжение, и в цепи этой сетки все время существует очень небольшой ток (единицы или десятки микроампер) ТАК называемого подготовительного разряда. На второй сетке постоянное положительное напряжение ниже, чем на первой. Поэтому тормозящее поле между сетками не допускает электроны к аноду. При подаче импульса дополнительного напряжения на вторую сетку тиратрон отпирается, т. е. электроны проникают сквозь вторую сетку, и в цепи анода возникает тлеющий разряд.

Наши отечественные тиратроны тлеющего разряда, как правило, имеют сверхминиатюрное оформление и наполнены неоном, или аргоном, или неоно-аргоновой смесью. Они могут работать при температуре окружающей среды от - 60 до +100 ° С. Их долговечность составляет несколько тысяч часов. Рабочие напряжения сеток и анода десятки - сотни вольт. Время восстановления управляющего действия сетки после прекращения анодного тока зависит от длительности деионизации и обычно составляет десятки или сотни микросекунд.

Дата добавления: 2015-08-18