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  氢闸流管是一种热阴极低气压气体(氢气或氘气)放电器件,具有工作电压高、脉冲电流大、点火迅速稳定、触发电压低、重复频率高、高可靠、效率高、重量轻、体积小、使用方便等优点。广泛用于科研、军事、医疗和工业领域,其中包括激光器、脉冲调制器、医用直线加速器、撬棒保护及其它电子仪器和设备。

  氢闸流管主要有阴极、栅极、阳极和氢发生器(储氢器)、陶瓷外壳五部分组成。基本结构如图所示。为了改善点火特性,减小点火延迟时间,有时还加一个预点火极,提供给栅极一个预电离源,称四极管。当工作电压超过一定值后,则需迭加栅极,做成双间隙或多间隙氢闸流管,提高氢闸流管的工作电压。翼片式阴极结构是为了增加发射面积,阴极热屏是为了减小加热功率,使温度分布均匀,同时防止阴极材料溅散到栅极上。阳极和栅极的设计应利于耐压和散热。氢发生器是氢闸流管特有的部件。它是一个金属管壳,里面有加热丝并充满了钛氢化合物粉末,管壁有孔隙。当热丝通电加热时,钛氢化合物粉末就分解而放出氢气,氢气由孔隙扩散到氢闸流管内的空间,并保证pd值位于帕邢曲线的左支。当温度冷却后,氢气通过孔隙又被吸进去并形成钛氢化合物,使管中维持高真空状态。

  氢闸流管的工作过程是气体由放电前的隔离高电压状态转变为放电后的高导电状态过程,把脉冲时间间隔内储存的能量在脉冲瞬间转换成强功率脉冲输出。整个过程分三个阶段进行。在栅极未加触发脉冲时,阳极与阴极之间的间隙隔离高电压,处于绝缘状态。阴极热丝和氢发生器热丝通电预热后,阴极达到热发射的工作温度,阴极发射的电子积蓄在阴—栅之间。

  当栅极加触发脉冲时,随着栅压升高,栅流逐渐增大。当栅压升高到气体的电离电位时,栅阴空间开始产生电离,栅流继续增大。当栅流增大到栅极点火电流时,栅极开始点火,栅流明显突增,栅压迅速下降,栅阴空间开始放电,并形成等离子体。

  氢闸流管在雷达系统、加速器等电路中都是用作脉冲调制,其典型线路如下图所示。调制器开始工作,闸流管处于截止状态。高压电源通过充电电感和充电二极管对纺真线充电到额定值。当栅极加上触发脉冲后,闸流管导通。仿真线通过氢闸流管和脉冲变压器放电,脉冲变压器输出一定脉宽,一定重复频率的矩形脉冲。脉冲宽度取决于仿真线,重复频率取决触发脉冲的重复频率。

  接地栅闸流管是一种特殊的闸流管,它具有闸流管和触发管的优点。接地栅闸流管能在低阻抗的线路中应用,得到所需要的短脉宽、高峰值的电流。接地栅闸流管的结构基本上与氢闸流管相同,包括阴极、阳极、栅极等几部分组成。在接地栅闸流管中,栅极作为放电阴极使用,所以栅极采用特殊金属材料制成。栅极法兰盘接地,阴极加负触发脉冲。

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