Проблема с ламповым генератором

[Константин-Н]

Уважаемые форумчане. К вам обращается студент-радиофизик, занимающийся в рамках научной работы созданием мощного генератора для возбуждения индуктивно-связанной плазмы (аналог факельного разряда). Плазма создается в кварцевой трубке, через которую продувается поток аргона - плазмообразующего газа. Кварцевая трубка находится внутри трехвиткового индуктора на его оси.
В качестве прототипа генератора была взята схема буржуйского автогенератора на лампе EIMAC 3CX1500D3 - мощном генераторном триоде по схеме емкостной трехточки. Основные параметры этой лампы приведены на схеме. Поскольку такой лампы у меня не было, то была взята отечественная -ГУ5Б.
Схема генератора приложена. Проблема - при номинальном напряжении питания генератор не дает необходимой мощности (требуется мощность 1000-2000 Вт). Я проверял неоновой лампочкой - поле максимально вблизи дросселя фильтра-пробки L1, катушки анода L2 и конденсатора С2. Около индуктора, где должен возникать разряд в потоке аргона поле минимально. Разряд в индукторе не возникает. Поле внутри индуктора есть - возбуждается свечение безэлектродной лампы (кварцевая запаянная колба с заполнением ксеноном под низким давлением), помещенной во внутреннее пространство индуктора, но очень слабое (на уровне десятков ватт).
Для инициирования плазмы используется искровой разряд с длиной искрового промежутка 100 мм вдоль осевой области индуктора.
Вопрос - где может быть проблема? Я оставил без изменения номинал резистора смещения. Может в этом причина? Подскажите, пожалуйста, пути наладки подобных устройств.

[serge22]

Один из выводов накала должен быть на корпусе (минус Uанода). Эмиссия у лампы ОК? Качество конденсаторов - ОК? Какой получился ток лампы?

[ua3qus]

Примерно аналогичная проблематика существует при высокочастотной накачке газовых лазеров. Но там считается более рациональным зажигать плазму не индуктором, но внедренными в ионизируемый обьем электродами (отрезки 2-х либо 4-хпроводных линий). Рекомендую иметь не 1 каскад-генератор, а независимый возбудитель и усилитель мощности, поскольку плазма есть нагрузка сугубо нелинейная и при некоторых режимах каскада изменение нагрузки (плазмы) может просто срывать генерацию. Если будете делать электроды, при больших мощностях их придется охлаждать (прокачка воды).Также 1-каскадный генератор не обеспечит Вам требуемую стабильность частоты (Вы в курсе, что есть Гос. перечень разрешенных частот для силовых генераторов?) Конструкция с электродами позволяет и согласовать с каскадом плазму-сильно изменяющуюся нагрузку-питаете "плазмотрон" через кусок кабеля лямбда/4, и в режиме запуска (холостой ход) имеете на электродах пучность напряжения, облегчающую запуск, а в режиме горения это просто согласованный кусок кабеля. Уф! Это я столько набил? Успехов! UA3QUS.

[serge22]

В случае ИСП, "горение" последней поддерживается индуктором для исключения влияния материала электродов на результат анализа. Для возбуждения разряда используется поджигающий искровой разряд. Сам автогенератор плазму не "зажжет". Кстати, Константин, я что-то не увидел в Вашем письме ничего про этот самый поджигающий процесс. Он есть? Искра трещит при поджиге?

[Константин-Н]

Один из выводов накала должен быть на корпусе (минус Uанода).

Так и есть, просто не показано на схеме.

Эмиссия у лампы ОК? Качество конденсаторов - ОК?

Лампа не использованная, эмиссию специально не проверял. Конденсаторы новые, в воздушном конденсаторе искрения и пробоев не видно.

Потребляемый ток замерю завтра и выложу результат.

считается более рациональным зажигать плазму не индуктором, но внедренными в ионизируемый обьем электродами (отрезки 2-х либо 4-хпроводных линий).

Я об этом уже написал. Сам ВЧ разряд инициируется высоковольтной искрой от электрода, введенного в боковой отросток кварцевой трубки.

Рекомендую иметь не 1 каскад-генератор, а независимый возбудитель и усилитель мощности, поскольку плазма есть нагрузка сугубо нелинейная и при некоторых режимах каскада изменение нагрузки (плазмы) может просто срывать генерацию.

Поскольку характеристики плазмы могут в процессе ее горения меняться, то чаще всего применяют имеенно генератор - "самоблуд", который имеет частотнозадающий контур с самой плазмой. В этом случае обеспечивается автостабилизация системы.

Вы в курсе, что есть Гос. перечень разрешенных частот для силовых генераторов

Конечно. Частота работы подобных генераторов 27 МГц - рарешенная для промышленных устройств. Кроме того, сам разряд, генератор и питание находятся в экранированном кожухе - нет необходимости выводить его наружу.

Насчет кабеля - я в литературе не встречал для подобных устройств питание индуктора через кабель. Я разбирал две различных конструкции - на полевых транзисторах и на лампе (описанной в начальном сообщении темы) - в обоих случаях индуктор на коротких выводах (пластинах) кремился непосредственно к конденсаторам.

[Константин-Н]

я что-то не увидел в Вашем письме ничего про этот самый поджигающий процесс. Он есть? Искра трещит при поджиге?

Написал. Трещит. У меня правда не серия искр, а однократный разряд, но зато по всей длине трубки. Проблема в малой мощности. Неонка в индукторе должна "сиять", если не разлететься на части, а она горит "нехотя" - только если ей постучишь по индуктору. Зато около анодной катушки и самого анода сияет как прожектор.

[serge22]

Да, про разряд увидел только сейчас - спешка, спешка... Да это и не главное - трещит и ладно. Мала мощность ВЧ в индукторе. Мала обратная связь. Можно "поиграть" конденсатором 33 пФ (увеличить) и резистором 2 кОм. При нормально работающем генераторе он не потерпит внутри индуктора ничего проводящего - расплавит мигом, не суйте в него неонку - только на расстоянии. Завтра поищу одну схемку, хотя и не от плазмы. Правда, там лампада тоже буржуйская. Может, что-нито прояснится

[RV3BY Victor]

Направление витков в катушках не перепутали? Как конструктивно расположены катушки?

[Константин-Н]

Направление витков в катушках не перепутали? Как конструктивно расположены катушки?

Имеющиеся в схеме катушки не связаны между собой магнитным потоком и конструктивно находятся далеко. Поэтому направление намотки значения не имеет. Это схема емкостной трехточки (Колпитца).

[ve3kf]

Частота работы подобных генераторов 27 МГц

Если частота для него 27 Мс, то не слишком -ли маловата индуктивность L2? Она примерно 0,24 мкГн и при емкостях на схеме резонанс этого контура будет в районе 130 Мс. А вот резонас. частота последовательного контура примерно 6 Мс. Нет ошибки?
Вот типичное устройство
http://yashef.narod.ru/index3.html