Последние десятилетия развитие общества характеризуется большими успехами в области научно-технического прогресса, особенно в сфере информационной индустрии, достижения которой широко применяются в автоматизированных системах управления, измерительной технике, бытовой аппаратуре. Высокими темпами развивается компьютеризация жизнедеятельности человека. Неотъемлемой частью этих процессов является совершенствование средств визуального отображения информации. В качестве средств отображения информации широко используются электронные дисплеи различного принципа действия, из которых наиболее распространен дисплей на основе электроннолучевой трубки. В настоящее время постоянно улучшаются технические характеристики кинескопов, прочно обосновавшихся в бытовой аппаратуре практически в каждой семье. Расширяются возможности и применение полупроводниковых, электролюминесцентных, жидкокристаллических, вакуумных люминесцентных, газоразрядных и других типов индикаторов, преобразующих электрические сигналы в видимое изображение.
Кинескопам присущи недостатки, такие как большая масса, сложность в изготовлении, наличие высокого напряжения (20 — 25 кВ) при работе электронно-лучевой трубки в телевизоре или компьютере, присутствие вредного излучения, подверженность влиянию магнитных полей, вызывающих искажения изображения на экране кинескопа.
Средства отображения информации на основе жидкокристаллических экранов (ЖК панелей) имеют ряд преимуществ по сравнению с масочными кинескопами. Для их изготовления используют более дешевые материалы (жидкие кристаллы изготавливают из отходов мясопереработки), сокращается применение достаточно дорогих редкоземельных металлов (необходимых для производства люминофоров), не требуется высокоточный металлопрокат для производства масок, не расходуется медный провод для изготовления отклоняющих систем, не требуется развивать экологически вредное энергоемкое производство для изготовления стеклянных оболочек. Для выпуска плоских ЖК панелей не требуются высокочистые производственные помещения как в полупроводниковой промышленности. Срок службы ЖК панелей, как правило, превышает срок службы масочных кинескопов. Существенным недостатком плоских ЖК панелей, сдерживающим их применение в бытовой технике, остается высокая стоимость процесса изготовления [1]. Наиболее широкое распространение получили жидкокристаллические панели, применяемые в портативных компьютерах в качестве мониторов. Но с увеличением размеров ЖК панелей их стоимость резко возрастает. В телевидении ЖК панели применяют в основном в переносных телевизорах с экраном 6−8 см по диагонали. Необходимо отметить, что за последние 5 лет резко возросла активность зарубежных фирм в разработке дисплеев в виде плоских панелей. В России ЖК экранами занимается АООТ «Платан» где разработана ЖК панель с диагональю 10 см. На базе ЖК панели разработан макет портативного цветного телевизора. Проводятся работы, позволяющие существенно повысить потребительские параметры таких панелей [2].
Новым направлением в конструировании плоских экранов стала панель «Плазматрон» разработанная фирмой Tektronix (США). Работа панели «Плазматрон» основана на использовании плазмы газового разряда для коммутации жидкокристаллических ячеек. Образцы таких панелей были изготовлены фирмой SONY. Дисплеи на основе этих панелей имеют достаточно высокую о яркость (до 250 кд/м) и хорошую контрастность изображения [2].
К недостаткам дисплеев на основе ЖК панелей следует отнести их инерционность, нелинейность модуляционной характеристики, ограниченный угол для наблюдения, необходимость применения лампы подсветки, резкое возрастание сложности изготовления и стоимости индикатора при увеличении его размера. Особое место среди перечисленных выше устройств за последнее время приобрели дисплеи, принцип работы которых основан на работе матричных газоразрядных индикаторов (МГРИ). Наряду с ЖК панелями они создают конкуренцию современным масочным кинескопам особенно при создании крупноформатных экранов. В сравнении с кинескопами газоразрядным индикаторным панелям для работы не требуется высокое напряжение, отсутствует вредное излучение, отсутствуют геометрические искажения изображения присущие кинескопам. У газоразрядных панелей преимуществом также являются плоскостность и малая толщина экрана (10 см с диагональю экрана 100 см), а, кроме того, магнитоустойчивость. В сравнении с жидкокристаллическими индикаторами — это исключение необходимости подсветки, более высокая яркость, значительно больший угол обзора. Общей особенностью матричных газоразрядных приборов является одинаковый способ построения рабочего поля экрана, а именно: поле экрана синтезируется из набора идентичных светоизлучающих элементов отображения (ЭО) с использованием матричной системы включения электродов.
В разработке индикаторов на плоских газоразрядных панелях для отображения телевизионной информации лидируют фирмы Японии. Только в 1994 г. японские фирмы вложили 5 млрд. долларов в исследования в этом направлении. В Европе работы по созданию МГРИ для отображения телевизионной информации проводит фирма Thomson, а в США — фирма Si Diamond Technologies. В нашей стране имеется достаточно значительный научно-технический задел в конструировании плоских экранов различных типов. Но практическое внедрение и выпуск таких экранов пока находятся в начальной стадии. Разработаны программы по производству плоских панелей, предусмотрено создание необходимой комплектации и материалов. Параллельно планируется начать разработку товаров повышенного спроса на их основе, таких как переносные телевизоры, компьютеры, автомобильные дисплеи, домофоны, плоские настенные телевизоры на газоразрядных панелях, электронные игры и т. д. Полномасштабное проведение этих работ в настоящее время сдерживается ограниченными возможностями бюджетного финансирования [1].
В России первые цветные МГРИ были разработаны в 1975 г. и предназначались для построения больших экранов коллективного пользования. В 1994 г. южнокорейская фирма Orion Electric Ко предложила объединить усилия своих и российских специалистов для разработки плоских телевизионных газоразрядных экранов и оказала помощь в приобретении современного технологического оборудования. Это дало возможность проводить работы совместному предприятию «Орион-Плазма» по созданию цветных газоразрядных индикаторных панелей с диагональю экрана до 100 см.
Однако развитие МГРИ сопряжено с рядом трудностей, вызванных тем, что в реальных приборах всегда имеют место факторы, определяющие изменение напряжения поддержания тлеющего разряда, тем самым они влияют на стабильность и энергетическую эффективность катодных узлов ЭО, на возможность формирования полутоновых и телевизионных изображений, сроки службы и другие характеристики прибора. Кроме того, использование установившегося (квазистатического) режима работы ЭО во многом снижает общее быстродействие, а работа ЭО МГРИ в неустановившемся (динамическом) режиме ещё недостаточно изучена.
Для решения указанных проблем необходимо провести комплексное исследование влияния технологических и конструктивных факторов на напряжение поддержания разряда в ЭО МГРИ, а также разработать электронные устройства для изучения характеристик элементов отображения информации в различных режимах работы, с возможностью использования этих устройств в качестве системы диагностического контроля на разных стадиях производства индикатора. Полученные при этом теоретические и экспериментальные результаты исследований могут быть использованы не только для усовершенствования газоразрядных устройств отображения информации, но и для широкого круга других электронных приборов, принцип действия которых основан на использовании газового разряда.
Целью работы является теоретическое и экспериментальное изучение влияния технологических и конструктивных факторов на характеристики ЭО МГРИ, а также разработка электронной аппаратуры предназначенной как для проведения исследований, так и решения задач диагностического контроля при производстве индикатора.
Основные направления диссертационной работы заключаются:
— в конкретизации факторов, влияющих на изменение напряжения поддержания в режиме тлеющего разряда,.
— в теоретическом изучении влияния этих факторов на характеристики ЭО МГРИ,.
— в разработке установки для изучения характеристик ЭО МГРИ в квазистатическом режиме,.
— в разработке установки для изучения характеристик ЭО МГРИ в динамическом режиме,.
— в проведении экспериментальных исследований характеристик ЭО МГРИ и сопоставлении результатов с теоретическими выводами.
Материал по главам распределён следующим образом.
В 1-ой главе проведён анализ современных типов МГРИ, электрических режимов эксплуатации ЭО, схем управления индикаторами, а также факторов влияющих на характеристики ЭО. Рассмотрены основные принципы классификации МГРИ. Приведены конструкции газоразрядных индикаторных приборов постоянного и переменного тока выпускаемых зарубежными фирмами и отечественной промышленностью. Показано, что конструктивно ЭО МГРИ выполняются либо по ортогональной, либо по планарной структуре. Отражены преимущества современной планарной конструкции газоразрядной индикаторной панели (ГИП) с поверхностным разрядом в ячейках по сравнению с ГИП, где используется объёмный газовый разряд между электродами. Показано, что существенное влияние на характеристики ЭО МГРИ оказывают разброс коэффициента у (вторичной электронной эмиссии под действием ионной бомбардировки) по поверхности катода и конструктивная специфика ЭО, связанная с разноудалённостью участков катода от принимающей электроны анодной поверхности.
Во 2-ой главе приведён теоретический анализ влияния неоднородной электронной эмиссии с поверхности катода и геометрического фактора на характеристики МГРИ.
Проведено исследование распределения тока по поверхности катода при работе двух участков с различными эмиссионными свойствами. Установлено, что режим работы всего катода с использованием аномального тлеющего разряда предпочтительнее с точки зрения равномерности распределения тока по поверхности катода. Показано, что в случае равновеликих поверхностей доля тока участка с меньшим значением нормального катодного падения всегда больше половины, а увеличение напряжения на ЭО снижает степень неравномерности распределения тока. Получено аналитическое выражение, позволяющее на этапе проектирования ЭО оценить соотношение токов участков катода.
Рассмотрено влияние дискретного изменения эмиссионных свойств на вольтамперную характеристику ЭО. Показано, что при возникновении разряда на очередном участке катода динамическое сопротивление разряда и величины скачков напряжения и тока уменьшаются. Получено аналитическое выражение для вольтамперной характеристики аномального тлеющего разряда, совпадающее по форме с приводящимися в научной литературе эмпирическими инженерными соотношениями, однако коэффициенты этого выражения имеют чёткий физический смысл.
Проведено исследование влияния непрерывного пространственного изменения эмиссионных свойств вдоль поверхности электрода на характеристики ЭО. Показано, что катод работает в аномальном тлеющем разряде с максимальной степенью аномальности на наиболее технологически чисто обработанном участке. Получена формула, позволяющая оценить глубину проникновения разряда по катоду, также получены аналитические выражения для плотности тока и вольтамперной характеристики как для случая полного, так и частичного покрытия разрядом катода.
Проведено исследование влияния геометрического фактора на характеристики ЭО МГРИ на примере предельного случая ортогонального расположения электродов. Показано, что разноудалённость отдельных частей катода от принимающей электроны поверхности анода вызывает неравномерную эмиссию с поверхности катода. Установлено, что при полном покрытии разрядом катодной поверхности степень неравномерности распределения плотности тока тем меньше чем больше величина разрядного тока. Получены аналитические выражения для распределения плотности тока, катодного падения потенциала и вольтамперной характеристики при полном и частичном покрытии разрядом катода.
В 3-ей главе для исследования в квазистатическом режиме характеристик ЭО МГРИ проведена разработка установки, которая позволяет в автоматизированном режиме для классической матричной структуры получать вольтампер-ные характеристики газового разряда, изучать статистическое время запаздывания и время формирования разряда, использовать бесконтактный метод для контроля распределения яркости свечения как по полю индикатора, так и микроразряда ЭО, изучать модуляционные характеристики ячеек индикатора, проводить исследования как с предварительной ионизацией, так и без неё, в широких пределах менять длительность и частоту импульсов, подаваемых на ячейку МГРИ.
В 4-ой главе проведена разработка установки для исследования характеристик ЭО МГРИ в динамическом режиме. Проанализированы формирователи высоковольтных наносекундных импульсов на фотонно-инжекционном импульсном транзисторе, дрейфовом диоде с резким восстановлением запирающих свойств (ДДРВ), а также индукционном тиристоре. В качестве выходных модулей установки разработаны формирователи на базе дрейфового диода с резким восстановлением запирающих свойств и на основе индукционного тиристора, которые позволили получить импульсы длительностью в десятки и сотни наносекунд с частотой до 100 кГц и максимальной амплитудой 3 кВ.
В 5-ой главе проводится обзор экспериментальных результатов и их сопоставление с теоретическими выводами. Отмечено, что время запаздывания зажигания разряда зависит от величины разрядного тока, а при наличии разряда предварительной ионизации статистическое время запаздывания значительно снижается. Показана возможность исследования скорости распространения разряда по катоду, отмечено, что она может существенно меняться в зависимости от режимов работы ЭО, технологических и конструктивных факторов. Изучение пространственно-временных картин развития и поддержания разряда позволило установить, что источником интенсивного выброса излучения на фронте импульса является площадь плазмы газового разряда непосредственно примыкающая к аноду, источником же квазистатического излучения являются области разряда непосредственно примыкающие к катодной поверхности. Показано качественное и количественное соответствие экспериментальных зависимостей глубины проникновения разряда по поверхности катода, распределения плотности тока и вольтамперных характеристик с теоретически полученными аналитическими выражениями в рамках физико-математических моделей разработанных во второй главе.
Научная новизна выполненных исследований состоит в следующем:
1. Получены выражения, описывающие вольтамперную характеристику, плотность тока и зону распространения разряда по катоду для случая непрерывного пространственного изменения эмиссионных свойств вдоль поверхности катода.
2. Получено аналитическое выражение для вольтамперной характеристики аномального тлеющего разряда, связывающее напряжение на ЭО со средней плотностью тока разряда, давлением рабочего газа, а также числом участков катода с разными эмиссионными свойствами.
3. Теоретически описана вольтамперная характеристика тлеющего разряда для катодной поверхности, содержащей m участков с дискретным изменением эмиссионных свойств от участка к участку.
4. Показано, что при дискретном изменении эмиссионных свойств катода по его длине величина возникающих скачков напряжения и тока при подключении очередного участка уменьшается с ростом тока.
5. Для предельного случая ортогонального расположения электродов, находящихся в одной плоскости, получены аналитические выражения распределения плотности тока и катодного падения потенциала по поверхности катода при его полном и частичном покрытии разрядом, а также формулы для вольт-амперной характеристики в этих режимах.
6. Показана возможность исследования пространственно-временных картин формирования и развития разряда с помощью бесконтактного метода контроля распределения яркости свечения как по полю индикатора, так и микроразряда ЭО.
7. Показана возможность повышения частоты работы формирователя высоковольтных наносекундных импульсов на базе ДДРВ с помощью применения электронного ключа на основе последовательного соединения тиристора и транзистора.
Практическая ценность проведённой работы заключается в следующем:
1. Разработана установка для исследования характеристик ЭО МГРИ в импульсном установившемся режиме с максимальной амплитудой импульсов 2 кВ, в диапазоне частот от единиц герц до десятков килогерц, с длительностью возбуждающих импульсов от единиц микросекунд до десятков миллисекунд и с возможностью использования разряда предварительной ионизации.
2. Учитывая теоретически обоснованную и экспериментально подтвержденную связь вида вольтамперной характеристики с состоянием катодной поверхности, предложено проведение контроля формы вольтамперной характеристики газового разряда ЭО в процессе технологической обработки катодных узлов МГРИ.
3. Разработана установка для исследования характеристик ЭО при работе МГРИ в неустановившемся режиме.
4. Разработаны формирователи на основе дрейфового диода с резким восстановлением запирающих свойств и статического индукционного тиристора, позволяющие получать импульсы в диапазоне десятков и сотен наносекунд, с максимальной амплитудой 3 кВ и частотой следования импульсов до ЮОкГц.
5. Для планарной конструкции ЭО получена аналитическая зависимость плотности тока вдоль поверхности катода от геометрического фактора, позволяющая на этапе проектирования оценить разброс яркости по длине катода.
6. Получено аналитическое выражение для плотности тока при непрерывном пространственном изменении эмиссионных свойств вдоль поверхности катода, позволяющее на этапе проектирования ЭО оценить разброс яркости по длине катода в ЭО.
Научные положения, выносимые на защиту:
— плавное изменение эмиссионных свойств вдоль поверхности катода вызывает рост вольтамперной характеристики ЭО,.
— разноудалённость отдельных частей катода от принимающей электроны поверхности анода вызывает неравномерную эмиссию с катодной поверхности,.
— степень неравномерности распределения тока по поверхности катода и связанное с ней распределение яркости по той же поверхности наименьшие в случае полного занятия разрядом всей поверхности и уменьшаются с ростом разрядного тока,.
— применение электронного ключа на основе последовательного соединения тиристора и транзистора в формирователе высоковольтных наносекундных импульсов на базе ДДРВ позволяет повысить частоту работы формирователя до 100 кГц.
Основные результаты работы докладывались на: IX научно-технической конференции по физике газового разряда (Рязань 1998 г.) — шестой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2000 г.) — X научно-технической конференции по физике газового разряда (Рязань 2000 г.) — седьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2001 г.).
Теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы учтены в разработках ООО «Информприбор» (г. Рязань) по созданию индикатора постоянного тока ИГГ 21−18×24М2 и выборе режима его работы по току, что позволило снизить неравномерность свечения по поверхности катода на 5−4-10% и увеличить ресурс с 20 т. часов до 50 т. часов в режиме смены информации. Кроме того, в процессе технологической обработки катодных узлов, а также для контроля качества готовой продукции была использована разработанная в диссертации установка для исследования характеристик ЭО МГРИ в квазистатическом режиме. Установка для исследования характеристик ЭО МГРИ в динамическом режиме была применена при разработке испытательного оборудования систем наземного контроля в РКК «Энергия» (г. Королёв).
5.1. Результаты исследования временных характеристик зажигания разряда.
Из классической теории [50] известно, что при подаче на элемент отображения в момент времени t=0 напряжения большего или равного напряжению зажигания, прежде чем ток i нарастает до значения тока самостоятельного разряда, проходит некоторое конечное время t. Это время запаздывания разбивают на две части:
1). Статистическое время запаздывания. Так называют время, проходящее до появления в промежутке такого «удачного» электрона, который, ионизируя газ, создаст достаточно мощную лавину, чтобы произошло возникновение разряда.
2). Время формирования. Так принято называть время между появлением «удачного» электрона и тем моментом, когда в результате различных процессов ионизации возникает самостоятельный ток определенной величины.
Анализ экспериментальных данных по установлению квазистационарных значений тока показывает, что уменьшение времени запаздывания зажигания разряда зависит от величины разрядного тока. На рисунке 5.1 проиллюстрирован пример подобной зависимости. Здесь на каждом фрагменте приведены две.
Лi.
П j А.
ГУ:
1 I I.
5 мА 10 мА.
Рисунок 5.1. Осциллограммы, иллюстрирующие зависимость времени запаздывания зажигания разряда от величины разрядного тока осциллограммы, одна из них это разрядный ток, другая интенсивность излучения всего ЭО, на каждой осциллограмме указана величина квазистатической полки разрядного тока. Можно отметить, что время установления квазистационарного разряда в данном образце меняется примерно на порядок с изменением тока. Кроме того, эксперименты показали, что при наличии разряда подготовки статистическое время запаздывания значительно снижается.
Проведенные исследования в области малых времен на ряде образцов показали, что скорость распространения разряда по катоду может меняться и зависит от многих факторов (материала катода, рода газа, разрядного тока и т. д.). В экспериментальных образцах этот параметр находился в диапазоне от единиц мм до десятков -. На рисунке 5.2 приводятся осциллограммы излучения размкс личных участков катода в сравнении с осциллограммой тока через ячейку для режима коротких импульсов (в данном случае 400 не по основанию). Расположение электродов в данном образце представляет собой предельную ортогональную структуру, скорость распространения разряда по катоду в этом эксперименте составила 40−50. Для режимов работы с более длинными импульмке сами и меньшими значениями разрядных токов значение скорости уменьшается.
5.2. Анализ экспериментальных данных по изучению сформировавшегося разряда.
При получении излучательных характеристик разряда ЭО в ряде образцов на фронте импульса наблюдался интенсивный выброс излучения, последующая часть импульса представляла собой классическую форму установившегося (квазистатического) газового разряда. Проведенные исследования зависимости интенсивности свечения исходящего от различных частей разряда позволили п / у ток изл учеш ie.
Л.
100 НС.
Начало катода.
2,4 мм от начала катода.
3,6 мм от начала катода.
4,8 мм от начала катода.
Рисунок 5.2. Осциллограммы излучения в разных точках катода вместе с общим разрядным током при работе ЭО в динамическом режиме сделать вывод о том, что источником описанного выше интенсивного выброса излучения на фоне разрядного тока является площадь плазмы газового разряда непосредственно примыкающая к аноду. Источником же квазистатического излучения являются области разряда, непосредственно примыкающие к катодной поверхности, на рисунках 5.3 и 5.4 приводятся стилизованные осциллограммы излучения (в разных точках катода).
На рисунках 5.5 и 5.6 приведены зависимость глубины проникновения разряда по катоду от величины разрядного тока и распределение плотности тока (связанной с интенсивностью свечения) по поверхности катода в сравнении со значениями рассчитанными по формулам (54) и (51). Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов показывает на их качественное и количественное соответствие.
На рисунке 5.7 приведена вольтамперная характеристика, полученная при классическом включении через балластный резистор номиналом 19,71 кОм, здесь же приведена вычисленная по формуле (77) зависимость, полученная при теоретическом исследовании характеристик газового разряда при плавном изменении эмиссионных свойств катода по его длине. Семейство вольтамперных характеристик нескольких ЭО полученных на образцах 14 и 22 приведены на рисунках 5.8 и 5.9. В ряде других образцов, при сохранении общей тенденции, на вольтамперной зависимости наблюдались скачки, физическая природа которых подробно разобрана в главе 2, в качестве примера на рисунке 5.10 проиллюстрирована вольтамперная характеристика одного из ЭО образца 17. Здесь, с увеличением разрядного тока можно наблюдать тенденцию снижения величины скачков напряжения и уменьшения интервала токов, в течение которых эти скачки происходят. Как уже говорилось в главе 2, эти скачки связаны с наличием катодных участков с резким изменением эмиссионных характеристик. плазме на границе с катодом.
VI.
1 мм от начала катода.
2 мм от начала катода.
Рисунок 5.3. Осциллограммы излучения в плазме газового разряда и с разных участков катода в диапазоне 2 мм от его начала.
I.
1 ^г.
I Г i 1 i 1.
3 мм от начала катода.
LI.-.
4 мм от начала катода.
5 мм от начала катода.
Л -.—.
————;
6 мм от начала катода.
7 мм от начала катода.
7,5 мм от начала катода.
Рисунок 5.4. Осциллограммы излучения с разных участков катода в диапазоне 3−7,5 мм от его начала.
Рисунок 5.5. Сравнение теоретической и экспериментальной зависимостей глубины проникновения разряда по катоду от величины разрядного тока.
Рисунок 5.6. Сравнение теоретического и экспериментального распределения плотности тока по поверхности катода и, в.
400 1.
Теория Эксперимент.
18 I.
I, мА.
Рисунок 5.7. Сравнение теоретической и экспериментальной вольтамперных характеристик разряда при плавном изменении эмиссионных свойств катода по его длине.
350 и, В.
X * 2 X X I ж ¦ * А ж ¦
250 «X.
• ¦ О.
25 I.
I, мА и, в.
350 1.
250 «.
200 «.
100 it 0 X, А X 2.
1— 6 ¦ ^ 1 1.
I, мА и, в.
350 п.
250 «.
200 ¦ ¦
I, мА.
Рисунок 5.10. Вольтамперная характеристика одного из ЭО образца 17.
Заключение
.
В диссертации рассмотрены вопросы, касающиеся теоретического и экспериментального изучения влияния технологических и конструктивных факторов на характеристики ЭО МГРИ, а также проведена разработка электронной аппаратуры предназначенной как для проведения исследований, так и решения задач диагностического контроля при производстве индикатора.
Основные итоги работы заключаются в следующем:
1. В результате проведенного анализа типов МГРИ, электрических режимов эксплуатации ЭО, схем управления индикаторами и факторов влияющих на характеристики ЭО установлено, что динамическое сопротивление нормального тлеющего разряда и неравномерное распределение плотности тока на поверхности катода во многом обусловлены неоднородностью коэффициента у (вторичной электронной эмиссии под действием ионной бомбардировки), всегда присутствующей в реальных приборах, и разноудаленностью частей катода от принимающей электроны анодной поверхности.
2. Проведенные теоретические исследования позволили разработать физико-математическую модель влияния неоднородности эмиссионных свойств катода на характеристики ЭО, согласно которой: при наличии участков с резким изменением коэффициента у на вольтамперной характеристике возникают скачки потенциала, при соответствующем скачке общего разрядного тока, при возникновении разряда на очередном участке катода при дискретном изменении эмиссионных свойств поверхности уменьшаются динамическое сопротивление разряда, скачок потенциала и приращение общего разрядного тока, плавное изменение эмиссионных свойств вдоль поверхности катода приводит к росту вольтамперной характеристики тлеющего разряда.
3. В рамках физико-математической модели влияния неоднородности эмиссионных свойств катода на характеристики ЭО МГРИ получен ряд аналитических выражений, в том числе: вольтамперная характеристика тлеющего разряда для катодной поверхности, содержащей ш участков с дискретным изменением эмиссионных свойств от участка к участку, расчетная формула для вольтамперной характеристики аномального тлеющего разряда, совпадающая по форме с эмпирическими инженерными соотношениями, но имеющая четкий физический смысл, выражения, описывающие вольтамперную характеристику, плотность тока и зону распространения разряда по катоду для случая непрерывного пространственного изменения эмиссионных свойств вдоль поверхности катода.
4. Разработана физико-математическая модель влияния на характеристики ЭО геометрического фактора, согласно которой разноудаленность отдельных частей катода от принимающего электроны анода вызывает неравномерную эмиссию с поверхности катода.
5. Для предельного случая ортогонального расположения электродов, находящихся в одной плоскости, в рамках физико-математической модели влияния геометрического фактора на характеристики ЭО МГРИ, получены аналитические выражения для распределения плотности тока, катодного падения потенциала и вольтамперных характеристик при полном и частичном покрытии разрядом катода.
6. С целью экспериментального исследования характеристик ЭО при работе МГРИ в квазистатическом режиме разработана установка со следующими параметрами: максимальная амплитуда выходных импульсов 2 кВ, диапазон изменения частоты импульсов от единиц герц до десятков килогерц, диапазон изменения длительности импульсов от единиц микросекунд до десятков миллисекунд, управление установкой осуществляется программно от компьютера, регистрацию вольтамперных характеристик можно осуществлять в автоматизированном режиме, реализована возможность использования импульса предварительной ионизации.
7. Разработана исследовательская установка для экспериментального изучения характеристик ЭО при работе МГРИ в динамическом режиме, часть модулей которой являются взаимозаменяемыми с аналогичными узлами установки для исследования характеристик ЭО при работе МГРИ в квазистатическом режиме.
8. В рамках установки для исследования характеристик ЭО МГРИ в динамическом режиме разработан формирователь на базе дрейфового диода с резким восстановлением запирающих свойств со следующими параметрами: максимальная амплитуда выходного импульса 3 кВ, минимальная длительность импульса по основанию 80 не, максимальная частота следования импульсов 100 кГц.
На данный формирователь подана заявка на патент и получено положительное решение.
9. Для установки позволяющей проводить исследования характеристик ЭО при работе МГРИ в динамическом режиме разработан формирователь импульсов на основе статического индукционного тиристора со следующими параметрами: максимальная амплитуда выходного импульса 1 кВ, длительность импульса 100нс — 1мкс, максимальная частота следования импульсов 100 кГц.
10. Проведенные с помощью разработанных установок исследования характеристик ЭО при работе МГРИ в разных режимах позволили сделать следующие выводы: уменьшение времени запаздывания зажигания разряда зависит от величины разрядного тока, источником наблюдаемого на фронте импульса в ряде образцов интенсивного выброса излучения является область плазмы газового разряда непосредственно примыкающая к аноду, источником же квазистатического излучения являются области разряда непосредственно примыкающие к катодной поверхности сопоставление полученных экспериментальных зависимостей зоны распространения разряда по катоду, распределения плотности тока и вольтамперных характеристик с теоретически полученными в рамках разработанных моделей указывает на их качественное и количественное соответствие.
Содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях:
1. Королёв A.M., Короневский И М., Шипалов А. С. Установка для изучения электрооптических характеристик матричных газоразрядных индикаторов. // IX научно-техническая конференция по физике газового разряда: Тез. докл. — Рязань., 1998. — 42. — С. 26−27.
2. Королёв A.M., Короневский И. М., Шипалов А. С. Учёт влияния неодномерных процессов на характер распределения плотности тока по поверхности катода в элементах отображения матричных газоразрядных индикаторов. //IX научно-техническая конференция по физике газового разряда: Тез. докл. — Рязань., 1998. — 42. — С. 28.
3. Королёв A.M., Короневский И. М., Шипалов А. С. Влияние геометрического фактора на распределение катодной плотности тока в элементах отображения матричных газоразрядных индикаторов. // Известия академии наук. Серия физическая. — 2000. — № 7. — С. 1281−1284.
4. Королёв A.M., Шипалов А. С. Моделирование статических и динамических характеристик микроразрядов в матричных газоразрядных индикаторах. // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика.: Тез. докл. шестой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. — М., 2000. — Т1. — С. 172.
5. Королёв A.M., Короневский И. М., Шипалов А. С. О влиянии боковых стенок на распределение плотности тока по поверхности катода в условиях тлеющего разряда. // X научно-техническая конференция по физике газового разряда: Тез. докл. — Рязань., 2000. — 42. — С. 155−156.
6. Королёв A.M., Короневский И. М., Шипалов А. С. Влияние неоднородности эмиссионных свойств катода на динамическое сопротивление нормального тлеющего разряда. // X научно-техническая конференция по физике газового разряда: Тез. докл. — Рязань., 2000. — 42. — С. 170 172.
7. Королёв A.M., Шипалов А. С. Установка для исследования электрооптических характеристик микроразрядов. // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика.: Тез. докл. седьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. — М., 2001. — Т1. -С. 172.
