Un tubo lleno de gas , también conocido comúnmente como tubo de descarga o anteriormente como tubo de Plücker , es una disposición de electrodos en un gas dentro de una envoltura aislante resistente a la temperatura . Los tubos llenos de gas aprovechan los fenómenos relacionados con la descarga eléctrica en los gases y funcionan ionizando el gas con un voltaje aplicado suficiente para provocar la conducción eléctrica por los fenómenos subyacentes de la descarga de Townsend . Una lámpara de descarga de gas es una luz eléctrica .usando un tubo lleno de gas; estos incluyen lámparas fluorescentes, lámparas de halogenuros metálicos, lámparas de vapor de sodio y luces de neón . Los tubos llenos de gas especializados, como krytrons , thyratrons e ignitrons , se utilizan como dispositivos de conmutación en dispositivos eléctricos.
El voltaje requerido para iniciar y mantener la descarga depende de la presión y la composición del gas de relleno y la geometría del tubo. Aunque la envoltura suele ser de vidrio, las válvulas de potencia suelen utilizar cerámica y las válvulas militares suelen utilizar metal revestido de vidrio. Se encuentran dispositivos de tipo de cátodo caliente y de cátodo frío .
El hidrógeno se usa en tubos que se usan para cambios muy rápidos, por ejemplo, algunos tiratrones , decatrones y krytrones , donde se requieren bordes muy pronunciados. Los tiempos de acumulación y recuperación del hidrógeno son mucho más cortos que en otros gases. [1] Los tiratrones de hidrógeno suelen ser de cátodo caliente. El hidrógeno (y el deuterio) se pueden almacenar en el tubo en forma de hidruro metálico , calentado con un filamento auxiliar; el hidrógeno al calentar dicho elemento de almacenamiento se puede usar para reponer el gas limpio e incluso para ajustar la presión según sea necesario para una operación de tiratrón a un voltaje dado. [2]
El deuterio se utiliza en lámparas ultravioleta para espectroscopia ultravioleta , en tubos generadores de neutrones y en tubos especiales (por ejemplo , crossatron ). Tiene un voltaje de ruptura más alto que el hidrógeno. En tubos de conmutación rápida se utiliza en lugar de hidrógeno cuando se requiere un funcionamiento de alto voltaje. [3]A modo de comparación, el tiratrón CX1140 lleno de hidrógeno tiene una tensión nominal de ánodo de 25 kV, mientras que el CX1159 lleno de deuterio y por lo demás idéntico tiene 33 kV. Además, al mismo voltaje, la presión del deuterio puede ser mayor que la del hidrógeno, lo que permite mayores tasas de aumento de la corriente antes de que provoque una disipación excesiva del ánodo. Se pueden lograr potencias máximas significativamente más altas. Sin embargo, su tiempo de recuperación es un 40% más lento que el del hidrógeno. [2]
Los gases nobles se utilizan con frecuencia en tubos para muchos propósitos, desde iluminación hasta conmutación. Los gases nobles puros se emplean en los tubos de conmutación. Los tiratrones llenos de gas noble tienen mejores parámetros eléctricos que los basados en mercurio. [3] Los electrodos sufren daños por iones de alta velocidad. Los átomos neutros del gas reducen la velocidad de los iones por colisiones y reducen la energía transferida a los electrodos por el impacto de los iones. Los gases de alto peso molecular, por ejemplo, el xenón, protegen los electrodos mejor que los más ligeros, por ejemplo, el neón. [4]
En casos especiales (p. ej., interruptores de alto voltaje), se necesitan gases con buenas propiedades dieléctricas y voltajes de ruptura muy altos. Los elementos altamente electronegativos , por ejemplo, los halógenos , se ven favorecidos ya que se recombinan rápidamente con los iones presentes en el canal de descarga. Una de las opciones más populares es el hexafluoruro de azufre , utilizado en aplicaciones especiales de alto voltaje. Otras opciones comunes son nitrógeno presurizado seco y halocarbonos .