مفتاح شبه شرارة

مفتاح الشرارة الزائفة عبارة عن أنبوب مملوء بالغاز قادر على التبديل بسرعة عالية . وتتشابه مفاتيح الشرارة الزائفة وظيفيًا مع فجوات الشرارة المُفعّلة .

تشمل مزايا مفاتيح الشرارة الزائفة القدرة على تمرير تيارات عكسية (تصل إلى 100%)، وانخفاض النبضة، وطول العمر الافتراضي، وارتفاع التيار بشكل كبير يصل إلى حوالي 10^ ¹²أمبير /ثانية. إضافةً إلى ذلك، ولأن المهبط لا يُسخّن قبل التبديل، فإن استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد أقل بحوالي عشرة أضعاف مقارنةً بمفاتيح الثايراترون. مع ذلك، تُظهر مفاتيح الشرارة الزائفة ظواهر بلازما غير مرغوب فيها عند تيارات الذروة المنخفضة. وتحدث مشكلات مثل انطفاء التيار، والتقطيع، وتقلبات المعاوقة عند تيارات أقل من 2-3 كيلو أمبير، بينما عند تيارات الذروة العالية جدًا (20-30 كيلو أمبير) يحدث تحول إلى قوس بخار معدني، مما يؤدي إلى تآكل الأقطاب الكهربائية . ^{[ 1 ]}

بناء

تحتوي أقطاب مفتاح الشرارة الزائفة (الكاثود والأنود) على فتحات مركزية بقطر يتراوح بين 3 و 5 مم تقريبًا. وخلف الكاثود والأنود يوجد كاثود مجوف وأنود مجوف على التوالي. ويفصل بين الأقطاب عازل. ويُحفظ بين الأقطاب "غاز عامل" منخفض الضغط (أقل من 50 باسكال) (عادةً الهيدروجين ). ^{[ 1 ]}

على الرغم من أن مفتاح الشرارة الزائفة بسيط التصميم عمومًا، إلا أن تصميم مفتاح ذي عمر افتراضي أطول يُعدّ أكثر صعوبة. إحدى طرق إطالة العمر هي إنشاء مفتاح شرارة زائفة متعدد القنوات لتوزيع التيار، وبالتالي تقليل التآكل. طريقة أخرى هي استخدام مواد كاثودية أكثر مقاومة للتآكل. ^{[ 1 ]}

تشمل مواد الأقطاب الكهربائية الشائعة النحاس والنيكل والتنغستن / الرينيوم والموليبدينوم والتنتالوم والمواد الخزفية . مع ذلك، لا يمكن استخدام التنتالوم مع الهيدروجين بسبب التآكل الكيميائي الذي يؤثر سلبًا على عمر القطب. ^[²^] من بين المعادن، يُستخدم التنغستن والموليبدينوم بشكل شائع، على الرغم من أن أقطاب الموليبدينوم تُظهر مشاكل في إعادة الاشتعال. [ 1 ^]^تشير^العديد من الدراسات التي تقارن مواد الأقطاب الكهربائية إلى أن التنغستن هو الأنسب من بين الأقطاب المعدنية التي تم اختبارها. ^[²^] أثبتت بعض المواد الخزفية، مثل كربيد السيليكون وكربيد البورون، أنها مواد ممتازة للأقطاب الكهربائية أيضًا، حيث تتميز بمعدلات تآكل أقل من التنغستن في بعض الحالات. ^[³^]^[⁴^]

تفريغ شبه شراري

في تفريغ الشرارة الزائفة، يحدث انهيار أولي بين الأقطاب الكهربائية بتطبيق جهد كهربائي. ثم يتحلل الغاز تبعًا للضغط والمسافة والجهد. بعد ذلك، يحدث " انهيار تأين " ينتج عنه بلازما تفريغ متجانسة محصورة في المناطق المركزية للأقطاب الكهربائية. ^{[ 1 ]}

في الشكل أعلاه، يمكن رؤية المراحل المختلفة لتفريغ الشرارة الزائفة. المرحلة (I) هي مرحلة التشغيل أو مرحلة التيار المنخفض. يستطيع التفريغ في كل من المرحلة (II)، وهي مرحلة المهبط المجوف، والمرحلة (III)، وهي مرحلة البئر، حمل تيارات تصل إلى عدة مئات من الأمبيرات . يكون الانتقال من مرحلة البئر إلى مرحلة التيار العالي (IV) سريعًا جدًا، ويتسم بقفزة مفاجئة في مقاومة المفتاح. أما المرحلة الأخيرة (V) فتحدث فقط عند تيارات تبلغ عدة عشرات من الكيلو أمبير، وهي غير مرغوب فيها لأنها تؤدي إلى معدلات تآكل عالية. ^{[ 1 ]}

انظر أيضاً

مراجع

1 2 3 4 5 6 أوربان، يورغن؛ فرانك، كلاوس (2002). "تطوير ثايراترون الكاثود البارد لتطبيقات الطاقة النبضية". وقائع المؤتمر الدولي الخامس والعشرين لمعدلات الطاقة، 2002 وورشة العمل عالية الجهد لعام 2002. ندوة معدلات الطاقة، وورشة العمل عالية الجهد. الصفحات 217-220 . doi : 10.1109/MODSYM.2002.1189455 . ISBN 978-0-7803-7540-6ISSN 1076-8467
1 2 بروكر، يو. (1998). "تآكل أقطاب مفاتيح الشرارة الزائفة عالية التيار". وقائع الندوة الدولية الثامنة عشرة حول التفريغ والعزل الكهربائي في الفراغ، 1998. المجلد 1. الصفحات 398-401 . doi : 10.1109/DEIV.1998.740653 . ISBN 978-0-7803-3953-8.
↑ فايسر، وولفغانغ؛ فرانك، كلاوس (2001). "كربيد السيليكون كمادة قطب كهربائي لمفتاح شرارة زائفة". معاملات IEEE في علوم البلازما . 29 (3): 524-528 . Bibcode : 2001ITPS...29..524W . doi : 10.1109/27.928951 .
↑ شواندنر، أ.؛ كريستيانسن، ج.؛ فرانك، ك.؛ هوفمان، د.هـ.هـ.؛ بروكر، يو. (1996). "دراسات حول أقطاب الكربيد في مفاتيح الشرارة الزائفة عالية التيار". وقائع الندوة الدولية السابعة عشرة حول التفريغ والعزل الكهربائي في الفراغ، ISDEIV 1996. المجلد 2، الصفحات 1014-1017 . doi : 10.1109/ DEIV.1996.545519 . ISBN 978-0-7803-2906-5.

للمزيد من القراءة

كريستيانسن، J.؛ شولثيس، سي. (1979). "إنتاج حزم جسيمية عالية التيار بواسطة تفريغات شرارة منخفضة الضغط". Zeitschrift für Physik A. 290 (1): 35– 41. بيب كود : 1979ZPhyA.290...35C . دوى : 10.1007/bf01408477 . S2CID 121638563 .

بوتشكوف، ف. (2009). "مفاتيح شرارة زائفة من سلسلة SN تعمل كليًا دون تسخين دائم - آفاق جديدة للتطبيق" . مجلة الفيزياء البولندية أ . 115 (6): 980-982 . CiteSeerX 10.1.1.626.3448 . doi : 10.12693/APhysPolA.115.980 .

بوتشكوف، ف. (2009). "التطبيقات المستقبلية للطاقة النبضية لمفاتيح الشرارة الزائفة". وقائع المؤتمر الدولي السابع عشر للطاقة النبضية التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 1 : 255-259 .

روابط خارجية

لابوينت (محرر). "نظرية وبناء واستخدام مفاتيح الشرارة الزائفة" (موقع شخصي).

"مفاتيح شرارة ذات تيار منخفض وضغط منخفض مع قطب بارد" .

[urban-1] 1 2 3 4 5 6 أوربان، يورغن؛ فرانك، كلاوس (2002). "تطوير ثايراترون الكاثود البارد لتطبيقات الطاقة النبضية". وقائع المؤتمر الدولي الخامس والعشرين لمعدلات الطاقة، 2002 وورشة العمل عالية الجهد لعام 2002. ندوة معدلات الطاقة، وورشة العمل عالية الجهد. الصفحات 217-220 . doi : 10.1109/MODSYM.2002.1189455 . ISBN 978-0-7803-7540-6ISSN 1076-8467

[prucker-2] 1 2 بروكر، يو. (1998). "تآكل أقطاب مفاتيح الشرارة الزائفة عالية التيار". وقائع الندوة الدولية الثامنة عشرة حول التفريغ والعزل الكهربائي في الفراغ، 1998. المجلد 1. الصفحات 398-401 . doi : 10.1109/DEIV.1998.740653 . ISBN 978-0-7803-3953-8.

[weisser-3] فايسر، وولفغانغ؛ فرانك، كلاوس (2001). "كربيد السيليكون كمادة قطب كهربائي لمفتاح شرارة زائفة". معاملات IEEE في علوم البلازما . 29 (3): 524-528 . Bibcode : 2001ITPS...29..524W . doi : 10.1109/27.928951 .

[schwandner-4] شواندنر، أ.؛ كريستيانسن، ج.؛ فرانك، ك.؛ هوفمان، د.هـ.هـ.؛ بروكر، يو. (1996). "دراسات حول أقطاب الكربيد في مفاتيح الشرارة الزائفة عالية التيار". وقائع الندوة الدولية السابعة عشرة حول التفريغ والعزل الكهربائي في الفراغ، ISDEIV 1996. المجلد 2، الصفحات 1014-1017 . doi : 10.1109/ DEIV.1996.545519 . ISBN 978-0-7803-2906-5.

[ 1 ]

[

[

[

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗