[发明专利]闸流管

说明书

本发明涉及闸流管。

闸流管是一种用以切换大电流的装置。闸流管有一个阴极和一个阳极，该两电极之间至少有一个控制栅极，各电极都装在充有气体（一般为氢气）的陶瓷或玻璃外壳中。使用闸流管时，当阳极与阴极之间加上电压而需要使电流截止时，给单个或多个控制栅极加以偏压电位，以防气体击穿。要切换通过装置的电流时，控制各栅极上的电位，使气体击穿，在阴极与阳极之间形成放电通路（也叫导电通路）。

本发明旨在提供一种经改进的闸流管。

按照本发明，提供了一种闸流管，该闸流管有一个阴极与一个围绕着轴线而轴向配置的阳极，两个电极之间有一个屏蔽构件，设计成使闸流管导通时有一个折叠形的放电通路形成在阴极与阳极之间，从而使部分的放电通路在轴向上重叠。

应用本发明的闸流管，由于其折叠形的放电通路结构使通路的电感很小，因而能够较快地进行切换。它还可以使阻抗与电路达到最佳匹配。通过共轴线配置方式而形成的对称结构尤其能使电感降低，同时也使整个装置的结构紧凑。

重叠部分可以只占整个放电通路较小的一部分，然而增加重叠部分可以减小电感。

本发明的闸流管还能传导具有较长的持续时间的电流脉冲。当普通闸流管导通时，气体分子趋向于迁移到闸流管的阳极端，这可能导致通过闸流管的电流在脉冲结束之前遏止。

本发明折叠形的放电通路有利于气体分子通过闸流管反复循环，从而减低了遏止的风险。气体分子将沿着放电通路的方向行进，并且借助设置的许多小孔眼或其它孔口，气体分子就可以继续循着该方向通过阳极，从而被引导回到阴极区。

放电通路的折叠角度最好约为180°。这样，在折叠区电流就完全反向，从而使电感减小。然而如果在轴向上存在一定的重叠，则放电通路折叠的角度小于180°时也能有效地减小电感。

在大电流情况将产生收缩效应（pinch    effect），这时，与电流相关联的磁场会将载流子吸引到一起，从而限制了装置的导电能力。折叠形的放电通路（尤其是当放电通路取薄层导电的形式时）趋向于起对抗该收缩效应的作用，从而增大通过闸流管的电流。

应用本发明可以把闸流管的一个或多个控制栅极表面设置在气密性外壳外面，或使其可以从闸流管外面接近。这样，一个或多个栅极的冷却就可以通过令气体或液体流遍整个外表面而实现。

在本发明的一个实施例中，在阳极与阴极之间设置一个控制栅极，它在纵向轴线上与阳极和阴极间隔一段距离，其表面基本上垂直于纵向轴线。栅极可包括一个沿装置轴线配置的圆盘，并包括一个绕圆盘配置的元件，从而使得在圆盘和该元件之间形成环形窗孔。普通的闸流管中的第一栅极通常具有多个彼此为辐板所隔开的沟槽，供支撑栅极的内盘之用。在本发明的这个实施例中，由于无需去支撑各支柱，所述环形窗孔可制成围绕着中心盘的完整的环。这样，在圆盘大小和窗孔宽度确定的情况下可得到较大的窗孔面积，同时可在不受栅极结构的其它部分干扰的情况下使得通过沟槽均匀导电。

在本发明的一个有利的实施例中，阳极本身可以是气密性外壳的一部分，从而便于阳极冷却，或者阳极的某些部分延伸到外壳，从而便于冷却。

本发明可应用于其它形式的闸流管。举例说，闸流管可以采用一个空心阳极，使电流可以双向传导，或者可以把闸流管制造成两端各有一个筒形阴极，阳极在两个阴极之间。在另一种双端式闸流管中，两个电极分别既可用作阳极也可用作阳极，完全由流经闸流管电流的方向而定。各电极例如可含有热离子材料，而且附带着作为阴极用的加热元件，同时具有适宜作为阳极使用的一个表面。

现在参看附图通过举例说明实现本发明的一些方法。

附图中，图1、2、3、4和5示意地表示出了本发明的各不同闸流管的纵向剖视图。

参看图1。本发明的闸流管包括阴极1，热屏蔽件2围绕着阴极1，阴极1的正向表面3（如图所示）朝上，电子在闸流管工作期间即从表面3上发射出来。闸流管还包括一个空心筒形阳极4，围绕闸流管的纵向轴线X-X而共轴线配置在阴极1的周围。阳极4的轴向长度比阴极1的大，在空间上与其共同延伸。单控制栅极5有一个盘形的中间部分6面向着阴极1的发射电子的表面3，且基本上垂直于纵向轴线X-X。栅极5还有一个向上延伸的壁7，且连同筒形陶瓷壁8和端板9一起形成闸流管气密性外壳的组成部分。与栅极5的连接是经引线10而实现的。冷却流体能够流遍栅极5的外表面。

筒形挡板11插入热屏蔽件2与阳极4之间的部位，且在闸流管工作期间使其保持在阴极电位。