火花隙的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種具有陰極(12)和陽(yáng)極(11)的火花隙。按照本發(fā)明，火花隙通過(guò)中間件(13)分為兩個(gè)子火花隙，即高壓火花隙(14)和有效火花隙(15)。有效火花隙(15)例如可以用于產(chǎn)生單色的X射線(xiàn)輻射(26)。為了確保定義的開(kāi)關(guān)時(shí)間點(diǎn)，使用高壓火花隙(14)，其首先被定義地接通。通過(guò)接通而在中間件處提供這樣高的電勢(shì)，即，在接通高壓火花隙(14)的情況下在明顯過(guò)高的電壓下，有效火花隙(15)能夠沒(méi)有重要延遲地同樣被定義地接通。
【專(zhuān)利說(shuō)明】火花隙

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有陽(yáng)極和陰極的火花隙。

【背景技術(shù)】
[0002]例如在DE 2 259 382中描述了一種開(kāi)頭給出的類(lèi)型的火花隙。在此是使用火花隙來(lái)產(chǎn)生X射線(xiàn)輻射的X射線(xiàn)輻射源?；鸹ㄏ队申?yáng)極和陰極組成，其中采用陽(yáng)極作為用于產(chǎn)生X射線(xiàn)輻射的靶。當(dāng)在火花隙中觸發(fā)電弧時(shí)形成X射線(xiàn)輻射，該電弧激勵(lì)靶來(lái)發(fā)出X射線(xiàn)輻射。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]對(duì)于X射線(xiàn)輻射的應(yīng)用值得期望的是，火花隙具有盡可能定義的觸發(fā)點(diǎn)。因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種火花隙，利用其可以實(shí)現(xiàn)盡可能定義的觸發(fā)點(diǎn)。
[0004]按照本發(fā)明，上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)開(kāi)頭給出的火花隙如下來(lái)解決，S卩，火花隙具有高壓火花隙和有效火花隙(NutZ-Funkenstrecke),其通過(guò)中間件彼此連接。在此,火花隙被構(gòu)造在陰極和中間件之間。中間件經(jīng)由在其中設(shè)置了電阻的導(dǎo)線(xiàn)與陽(yáng)極相連。有效火花隙被構(gòu)造在中間件和陽(yáng)極之間。該布置有利地使得特別定義的觸發(fā)點(diǎn)成為可能，其中該觸發(fā)點(diǎn)通過(guò)如下觸發(fā)機(jī)制來(lái)確保。
[0005]高壓火花隙和有效火花隙的布置是串聯(lián)電路。但是中間件經(jīng)由電阻與陽(yáng)極相連。為了觸發(fā)有效火花隙，在總布置中施加上升的電壓。因?yàn)楦邏夯鸹ㄏ锻ㄟ^(guò)處于高壓下的氣體填充，所以在此確保了相對(duì)高的飛弧電勢(shì)。在電壓上升期間，在有效火花隙上還沒(méi)有呈現(xiàn)開(kāi)關(guān)相關(guān)的差電勢(shì)，因?yàn)樵撚行Щ鸹ㄏ杜c中間件相連，這在該時(shí)間點(diǎn)能夠等同于連接到接地。只要達(dá)到高壓火花隙的相對(duì)定義的開(kāi)關(guān)點(diǎn)，該有效火花隙就觸發(fā)。在擊穿的情況下在高壓火花隙中形成電弧，這等于將陰極與中間件低阻抗地連接。由此在有效火花隙上突然呈現(xiàn)電勢(shì)，該電勢(shì)明顯高于有效火花隙所需的觸發(fā)電勢(shì)。由此在定義的時(shí)間點(diǎn)基于啟動(dòng)的鏈反應(yīng)而可靠地觸發(fā)該有效火花隙。也就是通過(guò)觸發(fā)高壓火花隙立即提供所需的電壓(時(shí)間上的電壓變化的坡度是非常高的)。
[0006]按照本發(fā)明的一種構(gòu)造，電阻是100至1000ΜΩ。在此確保了接通有效火花隙，因?yàn)槌尸F(xiàn)的電壓由于高的電阻而不會(huì)通過(guò)將中間件與陽(yáng)極相連的導(dǎo)線(xiàn)而被消除。
[0007]按照本發(fā)明的另一種構(gòu)造，所述有效火花隙被設(shè)置用于產(chǎn)生X射線(xiàn)輻射。采用陽(yáng)極作為用于產(chǎn)生X射線(xiàn)輻射的靶。由此可以在定義的時(shí)間開(kāi)關(guān)點(diǎn)提供X射線(xiàn)輻射。這是對(duì)于不同應(yīng)用的重要的前提。例如可以對(duì)于成像方法應(yīng)用X射線(xiàn)輻射，例如在閃光X射線(xiàn)輻射源中。
[0008]按照本發(fā)明的一種特別的構(gòu)造，利用陽(yáng)極可以產(chǎn)生單色的X射線(xiàn)輻射。如果為了產(chǎn)生單色的X射線(xiàn)輻射而使用有效火花隙，則有利地可以提供足夠高的脈沖以用于產(chǎn)生，由此在滿(mǎn)足力求的檢查目的的程度上提供單色的X射線(xiàn)輻射。當(dāng)使用例如由鋁或其它輕金屬形成的、極薄的金屬薄膜作為靶時(shí)，例如可以產(chǎn)生單色的X射線(xiàn)輻射。作為靶材料，也可以使用鑭系元素。在本申請(qǐng)的意義上，作為輕金屬應(yīng)當(dāng)是指其密度低于5g/cm3的金屬及其合金。特別地，如下輕金屬符合該定義:所有堿金屬、除了鐳之外的所有堿土金屬、此外還有鈧、釔、鈦和鋁。用于形成靶的另外的優(yōu)選的材料組是鎢、鑰和鑭族。特別地在此是元素鑭，和在元素周期表中在鑭之后的14個(gè)元素。
[0009]為了技術(shù)上實(shí)現(xiàn)X射線(xiàn)輻射源，具有優(yōu)勢(shì)的是，有效火花隙安置在易抽空的殼體中，在該殼體中還設(shè)置對(duì)于X射線(xiàn)輻射可透過(guò)的窗并且X射線(xiàn)輻射可以從所述殼體中輸出。集流器(Kollektor)用于，靜電地制動(dòng)通過(guò)陽(yáng)極加速的電子流并且由此從其盡量吸取動(dòng)能，使得在電子碰撞到集電極上的情況下動(dòng)能低于對(duì)于產(chǎn)生制動(dòng)輻射所需的水平。通過(guò)這種方式避免了寄生地產(chǎn)生寬帶的制動(dòng)輻射，其否則會(huì)疊加由陽(yáng)極產(chǎn)生的單色的、特征性的輻射。
[0010]此外有利的是，陽(yáng)極、中間件和陰極同軸地布置。此外有利的是，陽(yáng)極、中間件和陰極被構(gòu)造為與共同的軸中央對(duì)稱(chēng)。由此使電感的形成最小，該電感會(huì)負(fù)面地影響火花隙的時(shí)間上的脈沖特性(脈沖流的上升時(shí)間)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]下面對(duì)照附圖描述本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)。相同或相應(yīng)的附圖元件分別具有相同的附圖標(biāo)記并且僅在各個(gè)附圖之間存在區(qū)別時(shí)才多次解釋。附圖中:
[0012]圖1示意性示出了按照本發(fā)明的火花隙的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，具有在不考慮集流器的功能的情況下的切換過(guò)程的圖示，和
[0013]圖2示意性示出了在具有集流器的示圖的截面中按照?qǐng)D1的火花隙的幾何構(gòu)造。

【具體實(shí)施方式】
[0014]從圖1明顯可知按照本發(fā)明的火花隙的結(jié)構(gòu)。該火花隙具有陽(yáng)極11和陰極12。在陽(yáng)極11和陰極12之間連接中間件13，從而形成兩個(gè)火花隙，即高壓火花隙14和有效火花隙15。此外，用作有效火花隙15的陽(yáng)極的中間件13經(jīng)由導(dǎo)線(xiàn)16和電阻17高歐姆地連接到陽(yáng)極電勢(shì)。
[0015]對(duì)于使用具有高壓的氣體填充(GasfUllung)的高壓火花隙，中間件13形成陰極。作為用于高壓火花隙的填充氣體(FUllgas)可以使用惰性氣體作為填充氣體。高壓火花隙示出了定義的開(kāi)關(guān)特性18，其中在定義的、具有已知坡度的電壓上升U的情況下在定義的時(shí)間t之后到達(dá)開(kāi)關(guān)點(diǎn)。利用開(kāi)關(guān)點(diǎn)(ts/Us)可以相對(duì)精確地預(yù)測(cè)有效火花隙的開(kāi)關(guān)時(shí)間點(diǎn)。如已經(jīng)解釋的，也就是在接通高壓火花隙的情況下立即提供所需的開(kāi)關(guān)電勢(shì)，以便接通有效火花隙15。由于有效火花隙14的低歐姆特性，在有效火花隙14的開(kāi)關(guān)時(shí)間點(diǎn)，中間件13具有陰極電勢(shì)。在電阻17上現(xiàn)在呈現(xiàn)在陰極和陽(yáng)極之間的全部電壓。通過(guò)電阻17的電阻值定義的電流流過(guò)電阻。電阻17的寄生電感附加地降低了流過(guò)電阻17的、系統(tǒng)導(dǎo)致的電流。通過(guò)在中間件13和陽(yáng)極11之間的陡的電壓上升，這樣正面地影響有效火花隙15的飛弧特性，使得在有效火花隙15的飛弧時(shí)間點(diǎn)呈現(xiàn)明顯比以低電壓上升梯度進(jìn)行的傳統(tǒng)觸發(fā)更高的電壓。有效火花隙15在時(shí)間點(diǎn)ts的接通大約是在h，因?yàn)殡妷荷仙ㄟ^(guò)該布置的低的電感而導(dǎo)致是極其陡的。通過(guò)極其陡的電壓梯度明顯超過(guò)有效火花隙15所需的開(kāi)關(guān)電勢(shì)Us。結(jié)果是，在極其短的時(shí)間(納秒)內(nèi)在有效火花隙上呈現(xiàn)明顯超過(guò)觸發(fā)電壓的電壓。由此形成穿過(guò)陽(yáng)極的強(qiáng)烈飛弧。由于該布置，有效火花隙15的擊穿電壓而不再首先取決于Us (其基本上依賴(lài)于幾何結(jié)構(gòu)和真空)，而是取決于從外部施加的陽(yáng)極電壓和高壓火花隙14的相應(yīng)設(shè)計(jì)。有效火花隙的放電的持續(xù)時(shí)間按照結(jié)構(gòu)通過(guò)該布置的電容和其中存儲(chǔ)的能量和寄生電感來(lái)確定。
[0016]圖2可以得出，同軸地構(gòu)造陽(yáng)極12、中間件13、陰極11和集流器21的布置。此外，所有這些部件也與同軸結(jié)構(gòu)的共同的軸22中央對(duì)稱(chēng)。高壓火花隙安置在第一殼體23中，其中第一殼體可以填充具有要求的壓力的合適的工作氣體(填充裝置沒(méi)有詳細(xì)示出)。有效火花隙15與集流器21 —起處于第二殼體24中,其是抽空的。該第二殼體還具有窗25,通過(guò)該窗可以從殼體中輸出X射線(xiàn)輻射26并且將其向應(yīng)用傳送。
【權(quán)利要求】
1.一種具有陽(yáng)極(11)和陰極(12)的火花隙，其特征在于，所述火花隙具有高壓火花隙(14)和有效火花隙(15)，其通過(guò)中間件(13)彼此連接，其中， ?所述高壓火花隙(14)被構(gòu)造在陰極(12)和中間件(13)之間， ?所述中間件(13)經(jīng)由在其中設(shè)置了電阻(17)的導(dǎo)線(xiàn)(16)與陽(yáng)極(11)相連，和 ?所述有效火花隙(15)被構(gòu)造在中間件(13)和陽(yáng)極(11)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花隙，其特征在于，所述電阻具有100至1000ΜΩ的值并且特別地也具有單位長(zhǎng)度電感。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花隙，其特征在于，所述有效火花隙(15)被設(shè)置用于產(chǎn)生X射線(xiàn)輻射，其中采用所述陽(yáng)極(11)作為用于產(chǎn)生X射線(xiàn)輻射的靶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的火花隙，其特征在于，利用所述陽(yáng)極(11)能夠產(chǎn)生單色的X射線(xiàn)輻射。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的火花隙，其特征在于，所述有效火花隙安置在易抽空的殼體(24)中，在該殼體中還設(shè)置集流器(21)并且從該殼體中能夠輸出X射線(xiàn)輻射。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的火花隙，其特征在于，所述陽(yáng)極(11)、所述中間件(13)和所述陰極(12)同軸地布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的火花隙，其特征在于，所述陽(yáng)極(11)、所述中間件(13)和所述陰極(12)被構(gòu)造為與共同的軸中央對(duì)稱(chēng)。
【文檔編號(hào)】H01J35/02GK104364875SQ201280073946
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月14日
【發(fā)明者】O.海德, T.休斯, J.西特爾 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司