DE3904031A1

DE3904031A1 - GAS DISCHARGE SWITCH

Info

Publication number: DE3904031A1
Application number: DE19893904031
Authority: DE
Inventors: David Walter Dipl Ing Branston; Robert Dipl Phys Dr Seeboeck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-02-10
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1990-08-16
Also published as: JPH04503280A; WO1990009673A1; EP0454678A1

Abstract

A gas discharge switch comprises a low-pressure gas discharge section provided with an anode and at least one main cathode and arranged in an ionizable working gas. The switch is provided with a control device for a glow discharge containing a cathode. A gas reservoir with automatic pressure regulation is provided for the working gas. The energy of the glow discharge serves as the control parameter for the pressure of the working gas. The cathode (31) of the glow discharge and the gas reservoir (32) constitute a constructional unit (30) which makes it possible to maintain the pressure of the working gas, preferably hydrogen, at least approximately constant for long periods in the closed system of this so-called pseudo-spark switch.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasentladungsschalter mit einer Niederdruck-Gasentladungsstrecke, die mit einer Anode und wenigstens einer Hauptkathode versehen und in einem ionisier baren Arbeitsgas angeordnet ist und der eine Steuereinrichtung für eine Glimmentladung zugeordnet ist, die eine Kathode ent hält.The invention relates to a gas discharge switch a low-pressure gas discharge path with an anode and provided at least one main cathode and in an ionized cash working gas is arranged and a control device is assigned for a glow discharge that ent a cathode holds.

Die Zündspannung für eine vorgegebene Gasentladungsstrecke und ihre übliche graphische Darstellung in Abhängigkeit vom Produkt aus Gasdruck p und Elektrodenabstand D in der Zündkennlinie bildet bekanntlich unter entsprechender Berücksichtigung der Zündwahrscheinlichkeit ein wichtiges Hilfsmittel zur Kennzeich nung von elektrischen Entladungsapparaten. Bei der Ermittlung der elektrischen Spannungsfestigkeit einer vorgegebenen Gasent ladungsstrecke wird im allgemeinen der unendlich große Platten kondensator und seine Zündkennlinie zum Vergleich herangezogen. Die praktische Ausführungsform solcher Entladungsstrecken hat jedoch Elektroden mit endlichen Abmessungen. Während es zur Ermittlung des rechten Astes der Zündkennlinie (Paschenkurve), d. h. also zur Untersuchung des sogenannten Weitdurchschlagsge bietes einschließlich des Spannungs-Minimums, genügt, lediglich zwei ebene, gegebenenfalls an den Rändern mit einem sogenannten Rogowski-Profil versehene abgerundete Platten parallel zueinan der anzuordnen, ist eine derartige konstruktive Anordnung zur Untersuchung von Zündkennlinien im linken Teil der Paschenkur ve, d. h. im sogenannten Nahdurchschlagsgebiet, unbrauchbar, weil dann Umwegentladungen auftreten können. Solche Umwegentla dungen kann man durch eine Elektrodenkonstruktion mit ebenen Plattenelektroden vermeiden, die koaxial zueinander angeordnet und an ihren Rändern mit einem relativ zum Elektrodenabstand kleinen Krümmungsradius voneinander abgebogen und entlang der inneren zylindrischen Isolatoroberfläche geführt sind. Es wird somit zwischen dem abgebogenen, zylinderförmigen Randgebiet der Elektroden und der Innenwand des hohlzylindrischen Isolators stets ein Spalt gebildet. Solche Ausführungsformen von Nieder druck-Gasentladungsstrecken sind auch für das Nahdurchschlags gebiet geeignet.The ignition voltage for a given gas discharge path and its usual graphical representation as a function of the product of gas pressure p and electrode distance D in the ignition characteristic curve is known to be an important tool for identifying electrical discharge apparatuses, taking into account the probability of ignition. When determining the electrical dielectric strength of a given gas discharge path, the infinitely large plate capacitor and its ignition characteristic are generally used for comparison. However, the practical embodiment of such discharge paths has electrodes with finite dimensions. While it is sufficient to determine the right branch of the ignition characteristic (Paschen curve), that is to say to investigate the so-called long-range area including the minimum voltage, it is sufficient to arrange only two flat, rounded plates, optionally provided with a so-called Rogowski profile at the edges, in parallel with one another , Such a constructive arrangement for examining ignition characteristics in the left part of the Paschenkur ve, ie in the so-called near-breakdown area, is unusable, because detours can then occur. Such detour can be avoided by an electrode construction with flat plate electrodes, which are arranged coaxially to one another and bent at their edges with a small radius of curvature relative to the electrode spacing from each other and are guided along the inner cylindrical insulator surface. A gap is thus always formed between the bent, cylindrical edge region of the electrodes and the inner wall of the hollow cylindrical insulator. Such embodiments of low-pressure gas discharge lines are also suitable for short-range breakdown.

Niederdruck-Gasentladungsstrecken sind bekanntlich als Schalter für hohe Ströme, beispielsweise von etwa 50 kA bis 2 MA, und hohe Spannungen bis zu etwa 100 kV geeignet. Diese Gasentla dungsschalter arbeiten mit einem Druck des Arbeitsgases, vor zugsweise Wasserstoff, von weniger als 1 Torr bei einem Elek trodenabstand von weniger als 1 cm mit einer Spannung oberhalb 10 kV im linken Ast der Paschenkurve. Da diese Schalter einen Strom nur einschalten, jedoch nicht wieder ausschalten können, sind sie besonders geeignet zum Entladen großer Kondensatoren, beispielsweise bei einer Spannung von 10 bis 100 kV und Strömen bis zu 10 MA, bei denen dann im allgemeinen mehrere Schalter parallel geschaltet werden. Der Entladungsschalter enthält eine Anode und eine Hauptkathode, die koaxial zueinander angeordnet sind und am Rande durch einen ringförmigen Isolator voneinander getrennt sind (Proc. IEE, Bd. 111, Nr. 1, Januar 1964, Seiten 203 bis 213).Low pressure gas discharge lines are known as switches for high currents, for example from about 50 kA to 2 MA, and high voltages up to about 100 kV are suitable. This gas outlet Switching devices work with a pressure of the working gas preferably hydrogen, of less than 1 torr with an elec Trode distance of less than 1 cm with a voltage above 10 kV in the left branch of the Paschen curve. Because these switches are one Only switch on the power, but cannot switch it off again, are they particularly suitable for discharging large capacitors, for example at a voltage of 10 to 100 kV and currents up to 10 MA, in which case generally several switches can be connected in parallel. The discharge switch contains one Anode and a main cathode arranged coaxially with each other are and on the edge by an annular insulator from each other are separated (Proc. IEE, Vol. 111, No. 1, January 1964, pages 203 to 213).

Solche Gasentladungsschalter können auch durch eine gepulste Niederdruck-Gasentladung gesteuert werden. Die Hauptentladung wird eingeleitet durch eine Hohlkathodenentladung und gezündet durch Injektion von Ladungsträgern. Zu diesem Zweck ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die einen mit Löchern versehenen Käfig enthält, der den Kathodenrückraum umgibt. Die Entladungs strecke ist durch den Käfig vom Bereich einer Vorionisations entladung, das ist eine Glimmentladung, getrennt. Zwischen dem Käfig und dem Bereich der Glimmentladung können noch verschie dene Hilfselektroden zur Abschirmung und Potentialsteuerung vorgesehen sein (Sci. Instr. 19 (1986) The Inst. of Physics, Great Britain, Seiten 466 bis 470).Such gas discharge switches can also be pulsed Low pressure gas discharge can be controlled. The main discharge is initiated by a hollow cathode discharge and ignited by injection of charge carriers. For this purpose is a Control device is provided, which is provided with holes Contains cage that surrounds the cathode rear space. The discharge route is through the cage from the area of a pre-ionization Discharge is a glow discharge, separated. Between the The cage and the area of the glow discharge can still differ auxiliary electrodes for shielding and potential control provided (Sci. Instr. 19 (1986) The Inst. of Physics, Great Britain, pages 466 to 470).

In diesem abgeschlossenen System nimmt der Druck des Arbeits gases mit zunehmender Anzahl der Schaltvorgänge ab. Der Grund dafür liegt in der Implantation von geladenen hochenergetischen Teilchen während der Entladung. Um dieser entgegenzuwirken, kann das Gasentladungssystem mit einem Gasspeicher für das Arbeitsgas versehen sein, der aus einem als Speichermaterial geeigneten Metall, beispielsweise Titan, Zirkon, Tantal, Palla dium oder auch Lanthan, bestehen kann. Ferner sind als Spei chermaterial intermetallische kubische Laves-Phasen geeignet, die aus einer Verbindung von Eisen-Hydrid mit einem der Selte nen Erden, beispielsweise Erbium Er oder Dysprosium Dy, beste hen. Dieses Speichermaterial nimmt in einer mit dem Arbeitsgas angereicherten Atmosphäre bei erhöhter Temperatur Gas auf, das im Gitter gelagert wird. Im Vakuum oder im Arbeitsgas eines Gasentladungsschalters gibt es bei Erwärmung das Arbeitsgas wieder ab.In this closed system, the pressure of work increases gases with increasing number of switching operations. The reason for this lies in the implantation of charged high-energy Particles during discharge. To counteract this can the gas discharge system with a gas storage for the Working gas be provided from a storage material suitable metal, for example titanium, zircon, tantalum, palla dium or lanthanum. Furthermore, as Spei suitable for intermetallic cubic Laves phases, that from a compound of iron hydride with one of the rare best earths, for example Erbium Er or Dysprosium Dy hen. This storage material takes in one with the working gas enriched atmosphere at elevated temperature gas that is stored in the grid. One in vacuum or in working gas There is a gas discharge switch when the working gas is heated off again.

Zur Regelung des Arbeitsgases auf einen konstanten Druck kann auch ein Gasspeicher mit einer automatischen Druckregelung vor gesehen sein. Eine bekannte Ausführungsform eines derartigen Gasspeichers besteht aus zwei Generatoren, von denen einer als Speicher und der andere als Getter dient. Der Generator gibt bei Erwärmung, beispielsweise durch eine Heizwendel, Gas ab und der Speicher nimmt Gas auf, wenn zuviel Gas freigesetzt wird und dadurch eine Druckerhöhung eintritt. Der Abstand zwischen dem Speichermetall und der Generatorhülle wird nicht größer als die mittlere freie Weglänge des Arbeitsgases gewählt, d. h. für Wasserstoff höchstens etwa 0,4 mm (Sov. Phys. Tech. Phys. Bd. 21, Nr. 4, April 1976, Seiten 487 bis 489).To regulate the working gas to a constant pressure also a gas storage with automatic pressure control be seen. A known embodiment of such Gas storage consists of two generators, one of which as Memory and the other serves as a getter. The generator gives when heated, for example by a heating coil, gas from time to time the storage tank absorbs gas if too much gas is released and thereby an increase in pressure occurs. The distance between the storage metal and the generator shell will not be larger than chosen the mean free path of the working gas, d. H. For Hydrogen at most about 0.4 mm (Sov. Phys. Tech. Phys. Vol. 21, No. 4, April 1976, pages 487 to 489).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasentladungs schalter mit einer Niederdruck-Gasentladungsstrecke und inte grierter Glimmentladungsstrecke als Triggerteil zu vereinfachen und zu verbessern, insbesondere soll die Druckregelung für das Arbeitsgas vereinfacht werden.The invention has for its object a gas discharge switch with a low-pressure gas discharge path and inte simplified glow discharge path as a trigger part and improve, in particular the pressure control for the Working gas can be simplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnen den Merkmalen des Anspruchs 1. In dieser Ausführungsform eines Gasentladungsschalters ist die Energie der Glimmentladung als Stellgröße für die Regelung des Druckes des Arbeitsgases vor gesehen, das vorzugsweise aus Wasserstoff bestehen kann.This object is achieved with the mark the features of claim 1. In this embodiment, a Gas discharge switch is the energy of the glow discharge as Actuating variable for regulating the pressure of the working gas seen that can preferably consist of hydrogen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Gasentladungsschalters kann der Gasspeicher in der Kathode der Glimmentladung inte griert sein. Diese Kathode kann vorzugsweise aus einem Stapel von Ringscheiben bestehen, die thermisch leitend miteinander verbunden sind und aus einem als Speicher für das Arbeitsgas dienenden Material bestehen. Der Abstand der Platten unterein ander wird dann vorzugsweise kleiner als die mittlere freie Weglänge des Arbeitsgases gewählt.In a preferred embodiment of the gas discharge switch can the gas storage in the cathode of the glow discharge inte be grated. This cathode can preferably be from a stack consist of washers that are thermally conductive with each other are connected and from one as a storage for the working gas serving material exist. The distance between the plates other is then preferably smaller than the mean free one Path length of the working gas selected.

Ferner kann auch Speichermaterial in Pulverform vorgesehen sein, das in gut wärmeleitender Verbindung an die Kathode ange lagert wird. Eine weitere günstige Möglichkeit ist die Ausfüh rung des Speichers in Form einer das Speichermaterial enthal tenden Paste oder eines Sinterkörpers.Storage material in powder form can also be provided be attached to the cathode in a good heat-conducting connection is stored. Another cheap option is the execution Storage in the form of a containing the storage material tendency paste or a sintered body.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, indem Fig. 1 ein Schnitt durch einen Gasentla dungsschalter mit automatischer Druckregelung des Arbeitsgases schematisch veranschaulicht ist. In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Gasentladungsschalters und in Fig. 3 eine besondere Ausführungsform des Gasspeichers dargestellt.To further explain the invention, reference is made to the drawing in that Fig. 1 is a section through a gas discharge switch with automatic pressure control of the working gas is schematically illustrated. In FIG. 2, a preferred embodiment of the gas discharge switch in FIG. 3, a particular embodiment of the gas accumulator illustrated.

In der Ausführungsform eines Gasentladungsschalters gemäß Fig. 1 sind zwei Elektroden 2 und 3, von denen die Elektrode 2 bei spielsweise als Hauptkathode und die Elektrode 3 als Anode ge schaltet ist und die jeweils einen Rotationskörper bilden, ko axial zueinander angeordnet. Die strichpunktiert angedeutete Rotationsachse ist mit 4 bezeichnet. Die Elektroden 2 und 3 sind mit koaxialen Bohrungen 5 bzw. 6 versehen, an denen eine Entladungsstrecke 10 gebildet wird. Die Elektroden 2 und 3 be stehen aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise Edel stahl, und können an der Entladungsstrecke 10 vorzugsweise noch mit Einsätzen 8 bzw. 9 aus einem hochschmelzenden Metall, beispielsweise Wolfram oder Molybdän oder auch aus deren Legie rungen, bestehen. Der Durchmesser der Bohrungen 5 und 6 wird vorzugsweise kleiner als der Abstand der Elektroden 2 und 3 gewählt. Die elektrischen Stromzuführungen zur Hauptkathode 2 und der Anode 3 sind in der Figur mit 12 bzw. 13 bezeichnet. Im allgemeinen wird die Hauptkathode 2 auf Nullpotential liegen und an die Anode wird ein positives Potential von beispiels weise etwa 20 kV angelegt. Die Stromzuführungen 12 und 13 sind durch ein Gehäuse 14, das vorzugsweise aus Keramik bestehen kann, vakuumdicht hindurchgeführt.In the embodiment of a gas discharge switch according to FIG. 1, two electrodes 2 and 3 , of which the electrode 2 is switched as the main cathode and the electrode 3 as the anode, for example, and which each form a rotating body, are arranged axially to one another. The axis of rotation indicated by dash-dotted lines is designated by 4 . The electrodes 2 and 3 are provided with coaxial bores 5 and 6 , respectively, on which a discharge gap 10 is formed. The electrodes 2 and 3 are made of electrically conductive material, for example stainless steel, and can preferably be at the discharge gap 10 with inserts 8 and 9, respectively, of a high-melting metal, for example tungsten or molybdenum or from their alloys. The diameter of the bores 5 and 6 is preferably chosen to be smaller than the distance between the electrodes 2 and 3 . The electrical power supplies to the main cathode 2 and the anode 3 are denoted in the figure by 12 and 13 respectively. In general, the main cathode 2 will be at zero potential and a positive potential of approximately 20 kV, for example, will be applied to the anode. The power supply lines 12 and 13 are passed through a housing 14 , which may preferably consist of ceramic, in a vacuum-tight manner.

Unterhalb der Entladungsstrecke 10 befindet sich eine Steuer einrichtung 20 mit einem Gehäuse 16, das einen Kathodenrückraum 18 umschließt. Das Gehäuse 16 ist mit Öffnungen 22 und 23 ver sehen, die von einer hohlzylindrischen Triggerelektrode abge schirmt sind. Diese Triggerelektrode 24 ist mit einem Steuer anschluß 26 versehen, der durch das Gehäuse 14 vakuumdicht hin durchgeführt ist. Das Gehäuse 14 enthält ferner eine Baueinheit 30 aus einer Kathode 31 für eine Glimmentladung und einem Gas speicher 32 für das Arbeitsgas, vorzugsweise Wasserstoff oder Deuterium oder ein diese Gase enthaltendes Gasgemisch. Die Kathode 31 für eine Glimmentladung, deren Anschlußleiter 29 ebenfalls durch das Gehäuse 14 vakuumdicht hindurchgeführt ist, bildet mit der zylindrischen Seitenwand des Gehäuses 14 sowie dem Gehäuse 16 für den Kathodenrückraum einen Entladungsraum 28 für die Glimmentladung. Der Gasspeicher 32 kann beispielsweise aus einem Stapel von Blechen 34 aus Speichermaterial bestehen, die über Abstandhalter 36 mit der Kathode 28 gut wärmeleitend verbunden sind. Der Abstand der Bleche 34, die beispielsweise aus Titan oder Zirkon bestehen können, wird vorzugsweise höch stens so groß wie die mittlere freie Weglänge des Arbeitsgases, d. h. für Wasserstoff als Arbeitsgas etwa 0,3 bis 0,4 mm, ge wählt.Below the discharge path 10 is a control device 20 with a housing 16 which encloses a cathode rear space 18 . The housing 16 is seen with openings 22 and 23 , which are shielded by a hollow cylindrical trigger electrode. This trigger electrode 24 is provided with a control connection 26 , which is carried out vacuum-tight through the housing 14 . The housing 14 also contains a structural unit 30 from a cathode 31 for a glow discharge and a gas storage 32 for the working gas, preferably hydrogen or deuterium or a gas mixture containing these gases. The cathode 31 for a glow discharge, the connection conductor 29 of which is also passed through the housing 14 in a vacuum-tight manner, forms a discharge space 28 for the glow discharge with the cylindrical side wall of the housing 14 and the housing 16 for the cathode rear space. The gas accumulator 32 can, for example, consist of a stack of sheets 34 made of storage material, which are connected to the cathode 28 with good thermal conductivity via spacers 36 . The distance between the sheets 34 , which may for example consist of titanium or zircon, is preferably at most as large as the mean free path of the working gas, ie about 0.3 to 0.4 mm for hydrogen as the working gas.

Durch die Betriebsbedingungen, insbesondere den Strom an der Kathode, wird eine Glimmentladung eingestellt, die im Entla dungsraum 28 zugleich anomal und behindert brennt. In einer anomalen Glimmentladung ist die zur Verfügung stehende Oberflä che der Kathode 31 durch die Entladung voll bedeckt. Da die Brennspannung der Entladung abhängig ist vom Quotienten aus der Stromdichte j und dem Quadrat des Gasdrucks p, führt eine Ver minderung des Gasdrucks p zu einer Erhöhung der Brennspannung. Im Falle einer behinderten Entladung reicht der Abstand zwi schen der Anode 3 und der Kathode 31 für eine ungestörte Bil dung des negativen Glimmlichts nicht aus; im Extremfall taucht die Anode 3 in den kathodischen Fallraum hinein. Mit zunehmen dem Behinderungsgrad steigt die Brennspannung der Entladung. Man kann den Behinderungsgrad abschätzen aus der für eine nor male Glimmentladung bekannten Regel, daß das Produkt aus der Länge des kathodischen Dunkelraums d und dem Gasdruck p kon stant ist. Wird der Abstand zwischen der Anode 3 und der Ka thode 31 reduziert bis er wesentlich kleiner als 2×d ist, so wird die Entladung behindert und die Brennspannung steigt. Wird im Falle einer Glimmentladung, die schon behindert brennt, der Druck erhöht, so erfolgt eine entsprechende Verminderung der Brennspannung. In einem Gasentladungsschalter mit einer Nie derdruck-Gasentladungsstrecke wird somit die Brennspannung der Glimmentladung beeinflußt durch den Druck. Fällt der Druck, so steigt die Brennspannung und umgekehrt.Due to the operating conditions, in particular the current at the cathode, a glow discharge is set which burns abnormally and obstructed in the discharge space 28 at the same time. In an anomalous glow discharge, the available surface of the cathode 31 is fully covered by the discharge. Since the arc voltage of the discharge depends on the quotient of the current density j and the square of the gas pressure p , a reduction in the gas pressure p leads to an increase in the arc voltage. In the event of a disabled discharge, the distance between the anode 3 and the cathode 31 is not sufficient for undisturbed formation of the negative glow light; in extreme cases, the anode 3 dips into the cathodic drop space. The firing voltage of the discharge increases with the degree of disability. The degree of disability can be estimated from the rule known for a normal glow discharge that the product of the length of the cathodic dark space d and the gas pressure p is constant. If the distance between the anode 3 and the Ka 31 is reduced until it is substantially smaller than 2 × d , the discharge is hindered and the operating voltage increases. If the pressure is increased in the event of a glow discharge that is already burning with hindrance, the burning voltage is reduced accordingly. In a gas discharge switch with a low-pressure gas discharge path, the operating voltage of the glow discharge is thus influenced by the pressure. If the pressure drops, the internal voltage increases and vice versa.

Eine Zunahme der Brennspannung bedeutet auch eine entsprechen de Zunahme der von der Kathode 31 aufgenommenen Leistung mit einem entsprechenden Anstieg der Temperatur. In der Baueinheit 30 aus der Kathode 31 und dem Gasspeicher 32 wird bei einem Anstieg der Temperatur der Kathode 31 vom Speicher 32 Wasser stoff freigesetzt und die ursprüngliche Druckabnahme kompen siert.An increase in the operating voltage also means a corresponding increase in the power consumed by the cathode 31 with a corresponding increase in the temperature. In the assembly 30 from the cathode 31 and the gas storage 32 in case of a rise in the temperature of the cathode 31 is released from the memory 32 and hydrogen Siert compen the initial pressure loss.

Zur Einleitung der Glimmentladung wird an die Kathode 31 eine negative Spannung angelegt, die beispielsweise -2,5 kV betra gen kann. Dagegen ist für die Triggerelektrode 24 eine Trigger spannung vorgesehen, die beispielsweise +50 V und -50 V um schaltbar betragen kann. Die Kathode 31 kann zweckmäßig noch mit einem in der Figur nicht dargestellten Belag versehen sein, der aus einem Metall mit einer niedrigen Sputterausbeute (sput ter yield) besteht, beispielsweise aus Molybdän oder Nickel.To initiate the glow discharge, a negative voltage is applied to the cathode 31 , which can be, for example, -2.5 kV. In contrast, a trigger voltage is provided for the trigger electrode 24 , which can be, for example, +50 V and -50 V switchable. The cathode 31 can expediently also be provided with a coating, not shown in the figure, which consists of a metal with a low sputtering yield, for example of molybdenum or nickel.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 mit gleicher Anordnung der Hauptkathode 2 und der Anode 3 sowie der Entladungsstrecke 10 und des Kathodenrückraumes 18 mit der Triggerelektrode 24 ist eine Baueinheit 30 aus einer hohlzylinderförmigen Kathode und einem Gasspeicher vorgesehen, die aus einem Stapel von ring förmigen Blechen 35 aus Speichermaterial besteht, die durch Abstandhalter 37 aus elektrisch und thermisch leitendem Mate rial, insbesondere Speichermaterial, zu einem Stapel geordnet sind, welcher den Entladungsraum 28 teilweise umgibt. Der Ab stand a der Speicherbleche 35 untereinander und ihr Abstand b von der Innenwand des Gehäuses 14 wird so gewählt, daß er nicht wesentlich größer, vorzugsweise geringer, ist als die mittlere freie Weglänge λ der Ladungsträger des Arbeitsgases. Bei einem Gasdruck p von beispielsweise 20 Pa beträgt die mittlere freie Weglänge λ von Wasserstoff etwa 0,3 mm.In the embodiment according to FIG. 2 with the same arrangement of the main cathode 2 and the anode 3 as well as the discharge path 10 and the cathode rear space 18 with the trigger electrode 24 , a structural unit 30 is provided from a hollow cylindrical cathode and a gas storage device, which consists of a stack of ring-shaped sheets 35 consists of storage material which are arranged by spacers 37 made of electrically and thermally conductive mate rial, in particular storage material, to form a stack which partially surrounds the discharge space 28 . From the stand a storage plates 35 with one another and their distance b from the inner wall of the housing 14 is chosen such that it is substantially greater, preferably smaller, is not than the mean free path of the carriers λ of the working gas. At a gas pressure p of 20 Pa, for example, the mean free path length λ of hydrogen is approximately 0.3 mm.

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, jeweils eines der ringförmigen Speicherbleche 35 mit dem benachbarten Abstand halter 37 gemäß Fig. 2 aus einem einzigen Stück herzustellen. Ferner können nur die ringscheibenförmigen Speicherbleche 35 aus Speichermaterial bestehen und an der äußeren Mantelfläche einer hohlzylindrischen Kathode 31 befestigt sein, die dann vorzugsweise aus einem Material mit geringem Sputteryield be steht. Ebenso kann das Speichermaterial aus einer Paste be stehen, welche beispielsweise auf die äußere Mantelfläche ei ner ringzylindrischen Kathode aufgetragen wird.Under certain circumstances, it may be appropriate to manufacture one of the annular storage plates 35 with the adjacent spacer 37 according to FIG. 2 from a single piece. Furthermore, only the annular disk-shaped storage plates 35 can consist of storage material and can be attached to the outer lateral surface of a hollow cylindrical cathode 31 , which is then preferably made of a material with low sputter yield. Likewise, the storage material can be made of a paste, which is applied, for example, to the outer lateral surface of a ring-cylindrical cathode.

Insbesondere bei höheren Drücken und entsprechend kleinerer freien Weglänge λ der Ladungsträger kann es zweckmäßig sein, das Speichermaterial 40 gemäß Fig. 3 in Pulverform zwischen der hohlzylindrischen Kathode 31 und einem Behälter 39 aus gasdurchlässigem Material anzubringen, der beispielsweise aus einem metallischen Gitter oder Netz oder auch aus poröser Keramik bestehen kann.In particular at higher pressures and a correspondingly smaller free path length λ of the charge carriers, it may be expedient to mount the storage material 40 according to FIG. 3 in powder form between the hollow cylindrical cathode 31 and a container 39 made of gas-permeable material, for example made of a metallic grid or mesh or also can consist of porous ceramic.

In einer Ausführungsform der Baueinheit 30 aus Kathode 31 und Gasspeicher, bei dem das Speichermaterial 40 aus einem mit der Kathode 31 gut wärmeleitend verbundenen Sinterkörper besteht, ist ein besonderer Behälter 39 nicht erforderlich. In dieser Ausführungsform kann vorzugsweise die innere Oberfläche des ringzylindrischen Sinterkörpers aus dem Speichermaterial 40 als Kathode 31 dienen.In one embodiment of the assembly 30 comprising the cathode 31 and the gas storage device, in which the storage material 40 consists of a sintered body which is connected to the cathode 31 with good thermal conductivity, a special container 39 is not required. In this embodiment, the inner surface of the ring-cylindrical sintered body made of the storage material 40 can preferably serve as the cathode 31 .

Claims

1. Gas discharge switch with a low-pressure gas discharge path, which is provided with an anode and at least one main cathode and arranged in a working gas and which is assigned a control device for a glow discharge which contains a cathode, characterized in that the energy of the glow discharge is provided as a manipulated variable for regulating the pressure of the working gas.

2. Arrangement according to claim 1, characterized by a structural unit ( 30 ) from the cathode ( 31 ) of the glow charge and a gas reservoir ( 32 ) for the working gas with a good heat-conducting connection between the cathode ( 31 ) and the gas reservoir ( 32 ).

3. Gas discharge switch according to claim 1 or 2, there characterized in that hydrogen Deuterium or a gas mixture containing these gases as Ar beitsgas is provided.

4. Gas discharge switch according to claim 1 or 2, characterized in that the gas storage is integrated in the cathode ( Fig. 2).

5. Gas discharge switch according to claim 4, characterized in that the structural unit ( 30 ) consists of a stack of annular disk-shaped storage plates ( 35 ) which are thermally conductively connected to one another.

6. Gas discharge switch according to claim 1 or 2, there characterized by that ringschei ben-shaped storage plates are provided on the outer jacket an annular cylindrical cathode are attached.

7. Gas discharge switch according to claim 5, characterized in that the distance between the storage plates ( 35 ) against each other is smaller than the mean free path length λ of the charge carrier of the working gas.

8. Gas discharge switch according to claim 5, characterized in that the distance ( b ) of the SpeI cherblecheche ( 35 ) from the inner wall of the housing ( 14 ) is smaller than the mean free path length g of the charge carrier of the working gas.

9. A gas discharge switch according to claim 1, characterized by a powder form of the storage material ( 40 ) which is connected to the cathode ( 31 ) with good thermal conductivity.

10. Gas discharge switch according to claim 8, characterized in that the storage material ( 4 ) is arranged in a gas-permeable container ( 39 ).

11. Gas discharge switch according to claim 1, characterized in that the gas reservoir ( 32 ) consists of a paste which is applied to one of the outer surfaces of a hollow cylindrical cathode.

12. Gas discharge switch according to claim 1, characterized in that the gas reservoir ( 32 ) consists of a hollow cylindrical sintered body, the inner lateral surface of which forms the cathode.