Войти
Трубка переключателя KN2 «Krytron» производства EGG (высота около 25 мм) krytron - это трубка с холодным катодом заполненная газом, предназначенная для использования в качестве высокоскоростного переключателя , несколько аналогичен тиратрону . Он состоит из герметичной стеклянной трубки с четырьмя электродами . Небольшой запускающий импульс на электроде grid включает трубку, позволяя протекать сильному току между электродами катод и анод. Вакуумная версия называется вакуумным критроном или спритроном . Krytron был одной из первых разработок EGG Corporation.
В отличие от большинства других газовых переключающих трубок, krytron проводит с помощью дугового разряда для обработки очень высоких напряжений и токов (достигающих нескольких киловольт и нескольких килоампер), а не слаботочного тлеющего разряда, используемого в других тиратроны. Критрон является развитием искровых разрядников и тиратронов, первоначально разработанных для радаров передатчиков во время Второй мировой войны.
Газ, используемый в критронах водород ; благородные газы (обычно криптон ) или смесь Пеннинга.
Критрон имеет четыре электрода. Два из них - это обычный анод и катод. Один из них - поддерживающий электрод, расположенный близко к катоду. К блоку поддержания активности приложено низкое положительное напряжение, которое вызывает ионизацию небольшой области газа возле катода. На анод подается высокое напряжение, но первичная проводимость не возникает до тех пор, пока на пусковой электрод не будет подан положительный импульс («Сетка» на изображении выше). После запуска дуга проводит значительный ток.
Четвертый - это управляющая сетка, обычно обернутая вокруг анода, за исключением небольшого отверстия на его вершине.
Вместо или в дополнение к поддерживающему электроду некоторые критроны могут содержать очень небольшое количество радиоактивного материала (обычно менее 5 микрокюри (180 кБк ) из никеля-63 ), который испускает бета-частицы (высокоскоростные электроны ), чтобы упростить ионизацию. Источник излучения служит для повышения надежности зажигания и формирования разряда поддерживающего электрода.
Заполнение газом содержит ионы для нейтрализации пространственного заряда и создания больших токов при более низком напряжении. Поддерживающий разряд заполняет газ ионами, образуя предионизированную плазму; это может сократить время образования дуги на 3–4 порядка по сравнению с трубками без предварительной ионизации, поскольку не нужно тратить время на ионизацию среды во время формирования дугового пути.
Электрическая дуга самоподдерживающийся; как только трубка срабатывает, она проводит до тех пор, пока дуга не прерывается слишком низким током в течение слишком длительного времени (менее 10 миллиампер в течение более 100 микросекунд для критронов KN22).
Критроны и спритроны запускаются от высокое напряжение от разряда конденсатора через триггерный трансформатор, аналогичным образом импульсные лампы для, например, Фотовспышка запускаются приложениями. Доступны устройства, объединяющие критрон с пусковым трансформатором.
A sprytron, также известный как вакуумный критрон или срабатывающий вакуумный переключатель (ТВС ), является вакуумной, а не газонаполненной версией. Он разработан для использования в средах с высоким уровнем ионизирующего излучения, которое может ложно запустить газонаполненный критрон. Он также более устойчив к электромагнитным помехам, чем газонаполненные трубки.
Спритроны не имеют электрода поддержки активности и радиоактивного источника предыонизации. Импульс запуска должен быть сильнее, чем у критрона. Спритроны способны выдерживать более высокие токи; Критроны, как правило, используются для запуска вторичного переключателя, например, срабатываемого искрового разрядника , в то время как спритроны обычно подключаются непосредственно к нагрузке.
Импульс запуска должен быть намного более интенсивным, так как отсутствует путь для электрического тока предварительно ионизированным газом, и между катодом и анодом должна образоваться вакуумная дуга. Сначала возникает дуга между катодом и сеткой, затем происходит пробой между проводящей областью катод-сетка и анодом.
Sprytron откачиваются в жесткий вакуум, обычно 0,001 Па. Поскольку ковар и другие металлы в некоторой степени проницаемы для водорода, особенно во время отжига при 600 ° C перед вакуумированием и герметизацией, все внешние металлические поверхности должны быть покрыты толстым слоем (25 микрометров). или более) слой мягкого золота. Такая же металлизация используется и для других ламп переключателей.
Спритроны часто проектируются аналогично тригатронам, с пусковым электродом, коаксиальным катоду. В одной конструкции пусковой электрод сформирован в виде металлизации на внутренней поверхности трубки из оксида алюминия . Пусковой импульс вызывает пробой поверхности , в результате чего электроны и испаренный материал поверхностного разряда высвобождаются в межэлектродный зазор, что способствует образованию вакуумной дуги, замыкающей переключатель. Короткое время переключения предполагает, что электроны из триггерного разряда и соответствующие вторичные электроны выбиты из анода, как начало операции переключения; испаренный материал проходит через зазор слишком медленно, чтобы играть важную роль. Воспроизводимость срабатывания триггера может быть улучшена за счет специального покрытия поверхности между пусковым электродом и катодом, а джиттер может быть улучшен путем легирования триггерной подложки и модификации структур триггерного зонда. Спритроны могут разрушаться при хранении из-за выделения газа из их компонентов, диффузии газов (особенно водорода) через металлические компоненты и утечек газа через герметичные уплотнения ; Пример трубки, изготовленной с внутренним давлением 0,001 Па, будет демонстрировать самопроизвольные разрывы зазора, когда давление внутри поднимается до 1 Па. Ускоренное испытание срока хранения может быть выполнено путем хранения при повышенном давлении окружающей среды, необязательно с добавлением гелия, для проверки на герметичность и увеличении температура хранения (150 ° C) для испытаний на дегазацию. Спритроны можно сделать миниатюрными и прочными.
Спритроны также могут запускаться с помощью лазерного импульса. В 1999 году энергия лазерного импульса, необходимая для запуска спритрона, была уменьшена до 10 микроджоулей.
Спритроны обычно производятся в виде прочных металлических / керамических деталей. Обычно они имеют низкую индуктивность (10 нано генри ) и низкое электрическое сопротивление во включенном состоянии (10–30 милли Ом ). После срабатывания, непосредственно перед тем, как спритрон полностью включится в лавинном режиме, он на короткое время становится слабопроводящим (100–200 ампер); Аналогичное поведение демонстрируют мощные MOSFET транзисторы, работающие в лавинном режиме. Доступны модели SPICE для спритронов.
Эта конструкция, датируемая концом 1940-х годов, по-прежнему способна работать в импульсном режиме, сравнимая даже с самыми передовыми полупроводниками ( даже IGBT ) нелегко сопоставить. Критроны и спритроны способны обрабатывать сильноточные импульсы высокого напряжения с очень коротким временем переключения и постоянной временной задержкой с низким джиттером между приложением запускающего импульса и включением.
Krytrons могут коммутировать токи до 3000 ампер и напряжения до 5000 вольт. Может быть достигнуто время коммутации менее 1 наносекунды с задержкой между приложением запускающего импульса и переключением всего около 30 наносекунд. Достижимый джиттер может быть менее 5 наносекунд. Требуемое напряжение пускового импульса составляет около 200–2000 вольт; более высокие напряжения в некоторой степени уменьшают задержку переключения. Время коммутации можно несколько сократить, увеличив время нарастания импульса запуска. Данная трубка Критрона будет давать очень стабильные характеристики при идентичных импульсах запуска (низкий джиттер). Поддерживающий ток составляет от десятков до сотен микроампер. Частота повторения импульсов может варьироваться от одного импульса в минуту до десятков тысяч в минуту.
Характеристики переключения в значительной степени не зависят от окружающей среды (температура, ускорение, вибрация и т. Д.). Однако образование поддерживающего тлеющего разряда более чувствительно, что требует использования радиоактивного источника для облегчения его зажигания.
Критроны имеют ограниченный срок службы, варьирующийся в зависимости от типа, обычно от десятков тысяч до десятков миллионов операций переключения, а иногда всего несколько сотен.
Спритроны имеют несколько более быстрое время переключения чем критроны.
Тиратроны, заполненные водородом, могут использоваться в качестве замены в некоторых приложениях.
Krytron и их разновидности производятся компанией Perkin-Elmer Components и используются во множестве промышленных и военных устройств. Они наиболее известны своим использованием для зажигания взрывных устройств и ударных детонаторов в ядерном оружии, их первоначальное применение, либо непосредственно (для этого обычно используются спритроны).) или с помощью переключателей с более высокой мощностью искрового разрядника. Они также используются для запуска тиратронов, больших ламп-вспышек в копировальных аппаратах, лазеров и научной аппаратуры, а также для зажигания запальных устройств для промышленных взрывчатые вещества.
Из-за того, что они могут быть использованы в качестве пусковых механизмов ядерного оружия, экспорт критронов жестко регулируется в США. Сообщалось о ряде случаев, связанных с контрабандой или попытками контрабанды критронов, поскольку страны, стремящиеся разработать ядерное оружие, пытались обеспечить поставки критронов для воспламенения своего оружия. Одним из ярких примеров является случай Ричарда Келли Смита, который якобы помог Арнону Милчану переправить 15 заказов на 810 критронов в Израиль в начале 1980-х. 469 из них были возвращены в Америку, при этом Израиль заявил, что оставшиеся 341 были «уничтожены в ходе испытаний».
Критроны и спритроны, работающие с напряжениями 2500 В и выше, токами 100 А и выше и задержками переключения ниже 10 микросекунд обычно подходят для срабатывания триггера ядерного оружия.
Критрон был «МакГаффином » в фильме Романа Полански 1988 года Неистовый. Устройство в фильме было либо высокотехнологичной обновленной версией, либо просто вымышленной версией, составленной по сюжету.
Критрон, ошибочно названный «Критоном», также появился в Томе Клэнси романе о ядерном терроризме Сумма всех страхов.
Сюжет Ларри Коллинза 'книга «Дорога к Армагедону» в значительной степени вращалась вокруг критронов американского производства, которые иранские муллы хотели получить для трех российских ядерных артиллерийских снарядов, которые они надеялись модернизировать до полностью ядерного оружия.
Термин «криптрон» появился в сезон 3, серия 14 (Происхождение) телевизионной драмы Интересующее лицо.
В сезоне 3 эпизода NCIS «Убить Ари, часть 2» выяснилось, что Ари Хасвари, мошенник Оперативному агенту Моссада была поставлена задача заполучить критронный спусковой механизм. Наряду с украденным плутонием из Димоны, это были ключевые компоненты израильской спецоперации. Критрон также ошибочно называли «критоном».
Твердотельные переключатели с оптическим запуском на основе алмаза являются потенциальным кандидатом на замену Krytron.
CBS / Hytron второй источник документация:
