一種平面觸發型低抖動長壽命氣體火花隙開關制造技術

本發明專利技術公開了一種平面觸發型低抖動長壽命氣體火花隙開關，屬于脈沖功率技術領域，包括一個觸發盤、兩個絕緣蓋板、兩個放電電極、兩個導電電極，所述觸發盤的兩側各自設置一個絕緣蓋板，所述每個絕緣蓋板的兩側各自設置一個放電電極和一個導電電極，所述絕緣蓋板與觸發盤通過螺栓緊固為一體；本發明專利技術氣體火花隙開關將觸發盤設計為兩底面內凹的圓柱形，圓柱形觸發盤的外直徑略小于整個氣體火花隙開關直徑，其高度直接決定放電電極距離，開關性能一致性好。平面觸發電極、碗狀放電電極設計有利于氣體火花隙開關電場的均勻分布、周期性凸起絕緣蓋板設計有利于絕緣氣體氣流的均勻分布，從而有效提升開關穩定性，降低輸出抖動。

Flat contact type low jitter long life gas spark gap switch

The invention discloses a plane triggered low jitter long-life gas spark gap switch, which belongs to the field of pulse power technology, including a trigger plate, two insulating cover, two electrodes, two electrodes, on both sides of the trigger wheel respectively arranged an insulating cover, both sides of each of the insulating cover the setting of a discharge electrode and a conductive electrode, the insulating cover and the trigger wheel through the bolt as a whole; the gas spark gap switch will trigger disc design for the two concave bottom cylindrical surface, the outer diameter of the cylindrical trigger disc is slightly smaller than the diameter of the gas spark gap switch, which directly determines the height the discharge electrode distance, the switch of good performance. The plane trigger electrode, bowl shaped electrode design is conducive to uniform distribution, gas spark gap switch electric field periodic raised insulated cover design is conducive to uniform distribution of insulating gas flow, so as to effectively enhance the stability of the switch, the output jitter is reduced.

【技術實現步驟摘要】
一種平面觸發型低抖動長壽命氣體火花隙開關
本專利技術涉及脈沖功率
，特別是涉及一種輸出抖動低、穩定性高的重復頻率氣體火花隙開關。
技術介紹
脈沖功率技術通過將初始能量在較長的時間內緩慢存儲起來，然后在很短的時間內快速釋放，從而實現瞬時高功率輸出。脈沖功率技術由于其高功率、短脈沖特性，使其能夠產生一些特殊的作用效果，目前廣泛應用于核爆炸模擬、環境保護、食品加工、高功率激光/微波等領域。脈沖功率系統是獲得脈沖功率的主要手段，其核心是儲能器件和開關器件。脈沖功率電路的主要功能是脈沖壓縮和脈沖成形，即通過開關的控制，將所需的能量在指定的時間內釋放。故開關器件是決定能量釋放速率、傳遞效率等能量轉移特性的關鍵因素，也是目前限制脈沖功率系統重復頻率和壽命的主要瓶頸所在，開關器件的發展水平在很大程度上決定了脈沖功率系統的發展水平。脈沖功率用開關的主要特點是耐電壓值高、通流能力強，此外還應具有較高的開/關轉換速率、穩定的運行能力等。按其絕緣介質狀態不同，脈沖功率用開關可分為氣態、液態和固態開關等。其中，氣態開關由于原理及結構簡單、成本低廉，并能夠很好的平衡高工作電壓、大工作電流和高功率容量等特殊要求，得以廣泛研究和應用，是目前脈沖功率系統的主流開關類型。目前脈沖功率系統的主要參數性能如重復運行頻率、輸出穩定性和壽命等主要受開關性能制約。隨著脈沖功率技術向著小型化、重復頻率、長時間連續穩定運行等方向發展，氣體火花隙開關的重復頻率運行和長時間連續運行能力、輸出抖動等特性成為關注的焦點。為提高氣體火花隙開關輸出抖動和穩定性，一般將氣體火花隙開關設計為觸發結構，使用一個外部觸發信號觸發氣體火花隙開關導通。觸發極一般設計為針狀、桿狀等具有高畸變場的尖端結構，以促使氣體火花隙開關快速導通。這種觸發極設計的電極燒蝕現象較嚴重，壽命較短，且觸發放電端空間位置的很小改變會造成開關性能的明顯變化，導致開關一致性較差，難以實現長時間連續、穩定運行。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種輸出穩定性高、輸出抖動低的重復頻率氣體火花隙開關，以顯著降低多級高功率脈沖功率源的輸出抖動，并提升其穩定性和使用壽命。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種平面觸發型低抖動長壽命氣體火花隙開關，包括一個觸發盤、兩個絕緣蓋板、兩個放電電極、兩個導電電極，所述觸發盤的兩側各自設置一個絕緣蓋板，所述每個絕緣蓋板的兩側各自設置一個放電電極和一個導電電極，所述絕緣蓋板與觸發盤通過螺栓緊固為一體。所述放電電極設置在開關內部，絕緣蓋板與觸發盤之間，導電電極設置在絕緣蓋板外側，放電電極穿過絕緣蓋板上的中心通孔與導電電極緊固連接為一體；所述觸發盤為兩底面內凹的圓柱形，觸發盤中心位置設置有通孔，兩個放電電極與該通孔設置在同一軸線上。在上述技術方案中，所述絕緣蓋板以中心通孔為原點，絕緣蓋板的外側面上設置有圓形的內凹臺面，絕緣蓋板的內側面上設置有若干個同心圓環。在上述技術方案中，所述每一個同心圓環均沿著絕緣蓋板的軸線凸起相同高度，且凸起高度小于觸發盤內凹深度。在上述技術方案中，所述導電電極直徑略小于絕緣蓋板圓形內凹臺面直徑。在上述技術方案中，所述觸發盤的兩個底面上均設置有內凹臺面，兩底面邊緣處設置有密封用凹槽。在上述技術方案中，所述觸發盤的圓周面上設置有通孔，通孔與觸發盤的內凹臺面連通。在上述技術方案中，所述絕緣蓋板上的最外圈凸起圓環直徑小于觸發盤內凹臺面直徑。在上述技術方案中，所述放電電極與導電電極連接的一端為圓柱形，另一端為扁平的碗狀結構。在上述技術方案中，兩個放電電極的碗狀結構與觸發盤的兩個內凹臺面相對，且與內凹臺面的中心通孔設置在同一軸線上。在上述技術方案中，兩個放電電極的碗狀結構與觸發盤內凹臺面之間的距離遠小于絕緣蓋板直徑。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本專利技術的有益效果是：本專利技術的氣體火花隙開關將觸發盤設計為兩底面內凹的圓柱形，圓柱形觸發盤的外直徑略小于整個氣體火花隙開關直徑，其高度直接決定放電電極距離，開關性能一致性好。平面觸發電極、碗狀放電電極設計有利于氣體火花隙開關電場的均勻分布、周期性凸起絕緣蓋板設計有利于絕緣氣體氣流的均勻分布，從而有效提升開關穩定性，降低輸出抖動。附圖說明附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本專利技術的實施例一起用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的限制。在附圖中：附圖1是本專利技術氣體火花隙開關示意圖；附圖2是本專利技術氣體火花隙開關觸發盤示意圖；附圖3是本專利技術氣體火花隙開關絕緣蓋板示意圖；附圖4是本專利技術氣體火花隙開關剖面結構示意圖；其中：1是兩底面對稱內凹的圓柱形觸發盤，2是有機玻璃絕緣蓋板，3是導電電極，4是放電電極，5是O型膠圈，6是尼龍螺釘。具體實施方式下面結合附圖1-4對本專利技術做進一步的說明。本專利技術的結構如圖1所示，包括觸發盤和位于觸發盤兩側的兩個有機玻璃絕緣蓋板，利用尼龍螺釘將兩個有機玻璃絕緣蓋板拉緊，并將觸發盤固定在其中間。如圖2所示，觸發盤的兩個底面上均設置有內凹臺面，兩底面邊緣處設置有密封用凹槽，圓周面對稱分布一對通孔和若干螺紋孔。如圖3所示，絕緣蓋板的內側面上設置有若干個同心圓環，每一個同心圓環均沿著絕緣蓋板的軸線凸起相同高度。如圖4所示，絕緣蓋板的外側面設置有內凹臺面，內側面設置有若干個凸起同心圓環，中心處設置有一個通孔。外導電電極可部分嵌入絕緣蓋板外側內凹臺面內，且外導電電極的中心位置設置有螺紋孔，碗狀放電電極中心位置設置有螺栓，放電電極螺栓可穿過絕緣蓋板上的中心通孔與導電電極螺紋孔緊固連接為一體。絕緣蓋板內側面上的最外圈凸起圓環直徑小于觸發盤內凹臺面直徑，且凸起圓環高度小于觸發盤內凹臺面深度，使得有機玻璃絕緣蓋板邊緣可與觸發盤邊緣貼合。沿著觸發盤直徑方向上的圓周面中心對稱設置有螺紋直通口。當兩個有機玻璃絕緣蓋板與觸發盤被一組螺栓緊固為一個完整的氣體火花隙開關后，O型膠圈分別位于導電電極、觸發盤邊緣的凹槽內，將整個氣體火花隙開關內部空間密封。兩個螺紋直通口使氣體火花隙開關內部可被充氣，且氣體可循環流動。螺紋直通口被觸發盤的觸發平面均分為兩半，以實現上、下兩個腔室的同步、對稱氣體循環置換。以一個本專利技術氣體火花隙開關為例，搭建了兩級Marx發生器，以30Hz重復頻率連續運行10s，該氣體火花隙開關能夠連續、穩定導通300次，無自擊穿及誤觸發現象，輸出抖動低至4.7ns。該兩級Marx發生器的重復頻率可達50Hz，連續運行時間可達20s，間隔10s可重復運行，具有很低的輸出抖動和較高的穩定性。本專利技術氣體火花隙開關呈類圓餅狀，體積僅0.9L，工作電壓大于90kV，工作電流大于10kA，重復頻率最高可達50Hz。能夠以30Hz重復頻率穩定連續運行10s，輸出抖動小于5ns，間隔10s可重復運行，使用壽命大于10萬次。本專利技術氣體火花隙開關亦表現出優異的多級串聯輸出特性，如將20個本專利技術氣體火花隙開關進行串聯輸出，以30Hz重復頻率工作1s的輸出抖動低至4ns，達到國際先進水平。本專利技術氣體火花隙開關能夠顯著降低Marx型高功率脈沖功率源的輸出抖動，并具備規?；a能力、結構簡單、成本低廉。本專利技術中，氣體火花隙開關的低抖動、穩定輸出特性得益于創新設計的兩底面內凹的圓柱形金屬觸發盤，和扁平的碗狀放電電極結構設本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種平面觸發型低抖動長壽命氣體火花隙開關，包括一個觸發盤、兩個絕緣蓋板、兩個放電電極、兩個導電電極，所述觸發盤的兩側各自設置一個絕緣蓋板，所述每個絕緣蓋板的兩側各自設置一個放電電極和一個導電電極，所述絕緣蓋板與觸發盤通過螺栓緊固為一體，其特征在于：所述放電電極設置在開關內部，位于絕緣蓋板與觸發盤之間，導電電極設置在絕緣蓋板外側，放電電極穿過絕緣蓋板上的中心通孔與導電電極緊固連接為一體；所述觸發盤為兩底面內凹的圓柱形，觸發盤中心位置設置有通孔，兩個放電電極與該通孔設置在同一軸線上。

【技術特征摘要】
1.一種平面觸發型低抖動長壽命氣體火花隙開關，包括一個觸發盤、兩個絕緣蓋板、兩個放電電極、兩個導電電極，所述觸發盤的兩側各自設置一個絕緣蓋板，所述每個絕緣蓋板的兩側各自設置一個放電電極和一個導電電極，所述絕緣蓋板與觸發盤通過螺栓緊固為一體，其特征在于：所述放電電極設置在開關內部，位于絕緣蓋板與觸發盤之間，導電電極設置在絕緣蓋板外側，放電電極穿過絕緣蓋板上的中心通孔與導電電極緊固連接為一體；所述觸發盤為兩底面內凹的圓柱形，觸發盤中心位置設置有通孔，兩個放電電極與該通孔設置在同一軸線上。2.根據權利要求1所述的一種平面觸發型低抖動長壽命氣體火花隙開關，其特征在于所述絕緣蓋板以中心通孔為原點，絕緣蓋板的外側面上設置有圓形的內凹臺面，絕緣蓋板的內側面上設置有若干個同心圓環。3.根據權利要求2所述的一種平面觸發型低抖動長壽命氣體火花隙開關，其特征在于所述每一個同心圓環均沿著絕緣蓋板的軸線凸起相同高度，且凸起高度小于觸發盤內凹深度。4.根據權利要求1或2所述的一種平面觸發型低抖動長壽命氣體火花隙開關，其特征在于所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李飛，朱明冬，金曉，宋法倫，甘延青，龔海濤，
申請(專利權)人：中國工程物理研究院應用電子學研究所，
類型：發明
國別省市：四川,51