氢闸流管

结构

　　氢闸流管主要有阴极、栅极、阳极和氢发生器（储氢器）、陶瓷外壳五部分组成。 基本结构如图所示。 为了改善点火特性，减小点火延迟时间，有时还加一个预点火极， 提供给栅极一个预电离源，称四极管。当工作电压超过一定值后，则需叠加栅极，做 成双间隙或多间隙氢闸流管，提高氢闸流管的工作电压。翼片式阴极结构是为了增加发 射面积，阴极热屏是为了减小加热功率，使温度分布均匀，同时防止阴极材料溅散到栅极上。阳极和栅极的设计应利于耐压和散热。氢发生器是氢闸流管特有的部件。它是一个金属管壳，里面有加热丝并充满了钛氢化合物粉末，管壁有孔隙。当热丝通电加热时，钛氢化合物粉末就分解而放出氢气，氢气由孔隙扩散到氢闸流管内的空间，并保证pd值位于帕邢曲线的左支。当温度冷却后，氢气通过孔隙又被吸进去并形成钛氢化合物，使管中维持高真空状态。

工作原理

　　氢闸流管的工作过程是气体由放电前的隔离高电压状态转变为放电后的高导电状态过程，把脉冲时间间隔内储存的能量在脉冲瞬间转换成强功率脉冲输出。整个过程分三个阶段进行。在栅极未加触发脉冲时，阳极与阴极之间的间隙隔离高电压，处于绝缘状态。阴极热丝和氢发生器热丝通电预热后，阴极达到热发射的工作温度，阴极发射的电子积蓄在阴-栅之间。 阶段----栅极点火阶段。

　　当栅极加触发脉冲时，随着栅压升高，栅流逐渐增大。当栅压升高到气体的电离电位时，栅阴空间开始产生电离，栅流继续增大。当栅流增大到栅极点火电流时，栅极开始点火，栅流明显突增，栅压迅速下降，栅阴空间开始放电，并形成等离子体。

　　第二阶段---放电由栅极向阳极发展阶段。

　　随着栅流的继续增大，栅阴空间的等离子体浓度迅速增大并开始扩散。扩散到栅孔附近的电子在阳极电场的作用下穿过栅孔向阳极运动，引起栅阳空间的气体电离，放电就由栅极发展到阳极。

　　第三阶段---整管击穿阶段（阳极到阴的放电阶段）。

　　栅阳空间放电后，阳极电流急剧增大，阳极电压迅速下降，管子进入击穿放电阶段。这时管压降可以低到几十到几百伏，主要由阳极电流、阴极性能、气体压力和管子结构等因素决定。只要维持阳极电压高于管压降，管内就继续维持放电。因为等离子体中大量的正离子屏蔽了栅极的负电场，栅极电压的大小对阴极电流就没有影响了，所以栅极就失去控制作用，栅极也就不具备关断电流的能力。当阳极电压低到不足以维持放电时，放电就停止了，管内出现消电离过程。这时阳极电流减小到零，阳极电压又上升到起始值，阴阳极间又恢复到高电压绝缘状态。经过消电离后，栅极才能恢复控制作用，然后重复上述过程。

主要参数

　　（1）预热时间：闸流管能稳定工作所需要的最短加热时间。

　　（2）峰值正向阳极电压：阳极对阴极的瞬时正电压。

　　（3）峰值反向阳极电压：阳极对阴极的瞬时负电压。

　　（4）峰值阳极电流：阳极脉冲电流的瞬时值。

　　（5）平均阳极电流：阳极脉冲电流的平均值。

　　（6）阳极脉冲电流宽度：阳极脉冲电流上升和下降的瞬时值等于脉冲幅度的70%时所对应的两瞬间之间的时间间隔。

　　（7）脉冲功率：闸流管输出的功率，其值为峰值正向阳极压与脉冲电流乘积的一半。

　　（8）平均输出功率：闸流管输出的平均功率，为阳极电压与平均电流乘积的一半。

　　（9）阳极功率损耗系数：脉冲电流、阳极电压和脉冲重复频率三者的乘积，它表示管子允许的热损耗。

　　（10）栅极点火和启动特性：在触发脉冲幅度足够时，栅阴点火时间随触发脉冲斜率的增大而缩短，并趋于一稳定值，所以触发脉冲斜率越大、幅值越大，点火时间就越短。在阳极电压一定时，放电从栅极发展到阳极所需要的栅极电流必须大于启动电流。

应用电路

　　氢闸流管在雷达系统、加速器等电路中都是用作脉冲调制，其典型线路如下图所示。调制器开始工作，闸流管处于截止状态。高压电源通过充电电感和充电二极管对纺真线充电到额定值。当栅极加上触发脉冲后，闸流管导通。仿真线通过氢闸流管和脉冲变压器放电， 脉冲变压器输出一定脉宽，一定重复频率的矩形脉冲。脉冲宽度取决于仿真线，重复频率取决触发脉冲的重复频率。

注意事项

　　使用氢闸流管应注意以下几点：

　　(1)予热时间(一般为5min到15min，以15min为易)：氢闸流管需要足够的予热时间，使阴极温度上升，充分发射电子，如果予热时间不够，会造成正向管压降过大，正离子轰击阴极和管内打火现象。

　　(2)冷却：氢闸流管在工作时要发出大量热量，管壁很烫，应注意冷却(风扇或冷空调不能停转，否则会减少寿命或损坏氢闸流管)，停机后应注意不要立即去碰管子，以免烫伤。注：冷却后氢气又吸附在氢发生器上(相当于回收)。

　　(3)氢发生器电压调整(以调节氢发生器的氢浓度)：氢闸流管使用一定时间后，内部氢气压力会下降，需要提高储气器的加热电压以增加氢浓度。当调制器直流高压正常而充电高压下降，充电电流和管平均电流也下降时，可以怀疑氢闸流管氢气压力不够。

　　调节加热电压的方法：调节串联电阻丝的电阻值，使氢发生器电压每次以0.2VDC步进增加，如果氢闸流管可以稳定工作则可连续几次提高管电压到发生拉弧(拉弧是氢闸流管的工作上限)后，反过来降低电压到不发生拉弧为止(此时的氢发生器电压的电压即为适当的氢发生器工作电压)。

　　(4)如果开机总是过流且氢闸流管发出很响的声音，则应先判断氢闸流管是否故障(在判断前，应先检查氢闸流管的前级，小调制器部分，看其波形及各参数)，如果是则更换之(如果没有新管，可把氢闸流管取下来检查是否为电阻丝烧糊粘连，如果是则可把存放的坏的氢闸流管上的电阻丝取下来换上即可)如果检查氢闸流管各部分均好，则可采取降低氢闸流管的灯丝电压(正常为6.2VDC-6.4VDC)的方法：在灯丝变压器的初级串联一个5W(20Ω)电阻，使之降到5.8VDC左右，还不够则再串联一个同样的电阻直到能正常工作为止。这样可以暂时解决问题，但需马上买新管来更换。

　　另外，还有一个除气装置，由于新管中的一段内壁上涂了一层有吸附作用材料(象活性炭类的东西)，主要吸附空气中离子等使氢闸流管内真空度增加，从而提高管子的使用寿命。

　　(5)由于氢闸流管等真空器件存在自放电现象，使真空度下降，所以真空器件不能长期存放，各备用管要不断地交替使用以提高管子的真空度，进一步提高使用寿命。

　　(6)造成氢闸流管过流的原因：磁控管打火、老化；重复频率过高；氢闸流管内压过高。

　　(7)氢闸流管内部装有氢发生器，氢发生器的加热丝与加热阴极的氢闸流管灯丝并联，在加热时发出氢气，可调节氢发生器的加热丝的电压(调节底部电阻法)可以使氢闸流管工作稳定。

　　(8)氢闸流管工作是否正常：主要看其灯丝电压是否正常，这关系到充／放电是否正常(充电电感主要通过充电电流波形来判断)。M机上虽然有测量孔，但信号线没有接上，要从主机背后将线接上，方可在控制台上显示该充电波形(如果在示波器上看到波形有尖峰打火波形，可确定打火的原因是充电电感内部打火引起)。