阵列微空心阴极放电触发的纳秒脉冲开关

摘要

微孔阴极放电(MHCD)是指任意形状的阳极与带有微孔的阴极之间的气体放电，之前对微孔阴极放电的研究集中于在各种条件下微孔阴极放电的特性，以及如何在直流电压下产生大气压辉光等离子体，这种放电在等离子反光材料、电磁辐射吸收、表面处理、准分子灯等方面有很好的应用。在直流工作条件下，电极结构的热负荷使得微孔阴极放电电流不得高于10mA，但是在脉冲工作条件下，电极结构的热负荷对放电电流的限制会很大程度的被削弱。本文研究了在脉冲电压的情况下，放电电流达到50A的微孔阴极放电，并且为了实现多通道放电以及低触发电压，本文提出一种新型阵列微孔阴极放电触发的纳秒脉冲开关。
　　本文侧重于研究阵列微空心阴极的放电特性，研究了不同触发电压，不同阵列微空心阴极结构条件下的阵列微空心阴极放电，结果显示，在较低的电压下，阵列微空心阴极没有击穿，较高的电压使得结构击穿，并且这个过程的延迟时间越短。实验同时发现，更多的阵列微孔，更小的微孔孔径使得阵列微空心阴极的触发电压越低。阵列微空心阴极的模拟结果显示，将阵列微空心阴极等效为一个电容和一个电阻的并联得到的模拟结果跟实验结果吻合的很好，并且这个电容能够提供更高的电压和上升沿。
　　对于阵列微空心阴极触发的气体开关，研究了影响阵列微孔阴极触发开关延迟和抖动时间的一系列因素，实验中，开关的触发电压远远低于开关主电压，触发能量小于1mJ，实验结果表明，更多的阵列微孔，100μm的微孔孔径能够降低开关的触发电压，同时，高的开关工作系数、大的触发电流、多的阵列微孔能够减少开关的延迟和抖动时间，这些结论对我们设计高性能的气体开关有很好的帮助。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 空心阴极放电及一般特征

1．2 微空心阴极放电的提出

1．3 微空心阴极放电特性

1．4 微空心阴极放电的研究进展

1．5 本课题研究的目的、意义和主要研究内容

第2章 气体开关

2．1 概述

2．2 气体火花开关的击穿机理

2．3 气体火花开关的原理

2．3．1 放电的发展阶段

2．3．2 气体开关的电流特性和电阻特性

2．3．3 气体导电的伏安特性

2．4 开关的主要特性

2．5 气体开关

2．5．1 三电极开关

2．5．2 电场畸变火花开关

2．5．3 激光触发开关

2．5．4 电子术触发开关

2．5．5 轨道间隙开关

2．5．6 赝火花开关

2．5．7 表面放电开关

2．6 开关电极的烧蚀

2．7 本章小结

第3章 阵列微空心阴极的制作和实验

3．1 阵列微空心阴极的制作

3．2 阵列微空心阴极的实验研究

3．2．1 阵列微空心阴极触发电路

3．2．2 孔数影响阵列微空心阴极放电的实验

3．2．3 孔径影响阵列微空心阴极放电的实验

3．2．4 触发电压影响阵列微空心阴极放电的实验

第4章 阵列微空心阴极放电分析

4．1 阵列微空心阴极没有击穿的电路分析

4．2 阵列微空心阴极击穿的电路分析

第5章 阵列微空心阴极触发的气体开关

5．1 气体开关主电压电路

5．2 阵列微空心阴极触发的气体开关

5．3 气体开关实验及结果

5．3．1 开关工作电压对开关性能的影响

5．3．2 触发电流对开关特性的影响

5．3．3 阵列微孔数对开关特性的影响

5．3．4 阵列放电图片

5．4 本章小结

第6章 全文总结

参考文献

在校期间的科研成果和发表论文

致谢

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