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充气管

[拼音]:chong qiguan

[外文]:gas filled tube

管内充有气体或蒸气的电子管,又名离子管。在充气管内,电子在电极间运动时与气体原子和分子碰撞,产生电离现象,运动较慢的正离子抵消电子的负空间电荷作用,使管子具有电流大、内阻低的特点。充气管内的放电形式取决于管子结构、气体种类、气压和外电路参量。人们利用各种放电形式的不同特性制出一系列不同性能的充气管。

1856年,H.盖斯勒制出了用于装饰照明的霓虹管,这是世界上第一只实用的充气管。1903年发明用于整流的汞弧管,1922年制出辉光放电整流管。1929年制出闸流管。1930年制出辉光放电稳压管。1933年制出引燃管。1942年制出作为脉冲开关的触发管和氢闸流管。随后又相继研制出数码管、计数管、十进位管和等离子体显示器等。某些类型的充气管(如汞弧管、热阴极充气二极管、十进位管等)已部分地被半导体器件所取代。充气管的生产规模虽有所下降,但仍在国防和国民经济的各个领域有广泛的应用,有些管型(如氢闸流管、触发管、等离子体显示器等)仍然有所发展。

充气管包括冷阴极放电管、计数管、稳压管、十进位管、汞弧管、气体放电显示管、热阴极充气二极管和闸流管等。

冷阴极放电管

一种充有惰性气体的二极管。管内电极用镍、钼或铝等金属制成。为了降低放电的着火电压,有些管子的电极上涂钡、铈等活性物质或放射性物质。当电极电压超过着火电压时就形成放电,放电形式和电流大小取决于电极间电压和外电路电阻。冷阴极放电管一般用于电子设备的过压保护装置或发动机点火装置,有些类型的冷阴极放电管用作微波天线开关。

计数管

利用放射线(α、β、γ)或 X 射线通过气体时引起电离的原理而制成的射线测量器件。射线进入计数管引起初始电离,在特定的电极电压和电路条件下,初始电子和离子分别向两极运动并产生倍增效应,放电电流经过外电路负载电阻产生脉冲输出。根据输出脉冲幅值或频率就可以判定射线的种类和强度。计数管的种类很多,应用最广泛的有正比计数管和盖革计数管两大类。

正比计数管工作在汤生放电正比区管内有一金属圆筒阴极和置于圆筒中心的金属丝阳极构成。充入碳氢化合物与氩的混合气体。这种管子的气体增益与原始电离无关,可用来区分不同类型的射线。盖革计数管(图1)工作在汤生放电盖革区,其玻壳内壁涂上一层导电物质作为阴极,中间的金属丝作为阳极,管内充入氩、氖等惰性气体和少量的猝灭性气体(乙醇、二乙醚、溴、氯等),后者用以加速放电熄灭,提高计数率。盖革计数管的气体增益高于正比计数管,其输出脉冲大小只与两极间的电压有关而与射线在管内产生的初始电离数无关,所以只能测量射线的强度而不能区别不同的射线。

用于探测放射性射线的器件还有闪烁计数管和中子计数管等。

稳压管

在正常辉光放电区或电晕放电区内,当电流在一定范围内变化时,电极间的电压基本不变。利用这一特性制成的冷阴极放电管称为稳压管。工作在辉光放电区的稳压管称为辉光放电稳压管;工作在电晕放电区的称为电晕放电稳压管,其工作电压高、电流小。这两种稳压管结构相似,阴极为一金属圆筒,中心放置一金属杆作为阳极,管内充入惰性气体或氢气。改变电极结构、材料、气体种类和压强,可以做出工作电压在几十伏到几十千伏的不同参量稳压管。当电源电压或与稳压管并联的负载电阻变化时,流过稳压管的电流相应改变,从而使负载两端的电压保持不变。

触发管

触发管又称冷阴极开关管或冷阴极闸流管,是利用加到触发极的信号来控制放电的一种冷阴极充气管。根据放电形式的不同,触发管可以分为辉光放电型、弧光放电型和火花放电型。放电形式取决于触发管结构、气压和通导电流的大小。辉光放电型触发管的阴极电流一般为几十毫安,弧光放电型触发管的脉冲电流达几千安,高气压火花放电型触发管脉冲电流可达几十千安。

图2为一种辉光放电型触发管,电极用镍或钼制成,为了降低放电着火电压,有些触发管的阴极涂敷钡、铯等活性物质或放射性物质,管内充入惰性气体。加上触发电压后,触发极和阴极之间形成放电。在阳极电场的作用下,发展为阳极和阴极之间的放电,从而可用小的触发极信号来控制阳极回路的大电流。

汞弧管

汞弧管是一种用石墨作阳极、用汞池作阴极并在汞蒸气中产生自持弧光放电的充气管。汞阴极的电子发射来自阴极表面的几个或一小片阴极辉点。辉点的电子发射是由阴极表面正离子层的强电场引起的。逸出表面的电子在阳极电场加速下使汞蒸气电离,在阳极和阴极之间形成弧光放电。因此,汞弧管在很低的管压降下能导通几万安培的大电流。在放电过程中,汞蒸气不断地从阴极蒸发出来,在管壁上冷凝后又重新回到汞池阴极。

汞弧管可分为励弧管和引燃管两大类。用点火极起动电弧并由励弧极和阴极间的激励电弧来维持阴极辉点的称励弧管;用引燃极来激励阴极辉点从而起动电弧的称引燃管。励弧管用于大功率整流,引燃管用于可控整流或大功率脉冲形成装置中。

热阴极充气二极管

一种非自持弧光放电管,采用镍制阳极和钍钨阴极或镍基金属的氧化物阴极。管内充入惰性气体、氢气或汞。热阴极充气二极管大多用于整流设备。当阳极正向电压高于着火电压时,引起正向击穿,在阳极和阴极间形成弧光放电,通导电流。当阳极电压变负时,管子不能反向导电,这样就完成一个周期的整流作用。

闸流管

一种在阳极和阴极间具有一个或多个可以控制放电着火的栅极的热阴极充气管。闸流管广泛用于开关、整流或控制电路。

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