横向电容自耦式紫外预电离开关

对紫外预电离技术在气体开关方面的影响进行原理研究,分析并实验验证电容并联的横向辅助电极对主开关进行紫外预电离的可行性。辅助电极击穿释放紫外光,通过光电效应在主开关表面产生初始电子,以减小主开关的击穿电压离散度。预电离效果与辅助电极击穿导通电流的峰值强度、辅助电极两端的电压以及预电离储能电容有关,优化这些参数可以提高光照强度来增强预电离效果。实验结果表明:当主开关内部充满氮气、分压电容为pF量级时,距离主电极15 cm远的横向辅助电极可以产生预电离效应。在此基础上,提出一种新型的横向型电容自耦式紫外预电离开关的设计。     

自耦式紫外预电离开关特性

 研究了300 kV脉冲电压作用下自耦式紫外预电离开关的工作原理。为了在脉冲电压下实现开关的自耦合预电离,设计了适当的分压电路及预电离结构。模拟计算表明,分压电路参数合适时,可以实现预电离间隙与开关主间隙的击穿配合。实验结果表明：在脉冲电压作用下,调节电路参数可以有效调节紫外预电离产生时刻;在适当的时刻产生紫外预电离可以有效减小开关击穿抖动;该开关在240 ns上升时间脉冲电压作用下击穿抖动可小于3 ns,在36 ns上升时间脉冲电压作用下击穿抖动可小于2 ns。     

预试电流环的微波预电离实验

在小型托卡马克装置预试电流环上,应用10~(10)Hz微波进行预电离实验,在电子回旋共振态有明显效果。与离子真空规预电离比较,等离子体电流建立得更快,幅值增大25％,维持时间增长30％;击穿要求的环电压减小30％;H_β谱线强度出现双峰;由逃逸电子轰击器壁而发射的硬X射线强度大大减弱。这表明,在电子回旋共振态的微波预电离有利于抑制逃逸电子的产生,是较好而有效的预电离手段。     

3 MV自耦式紫外预电离开关的设计

 基于紫外预电离技术和阻容耦合电路研制了应用于高功率装置的三串联3 MV自耦式紫外预电离开关。该开关由紫外预电离间隙和开关主间隙组成。根据同类开关在脉冲电压下的击穿数据推算出3 MV开关的间隙距离,开关主间隙的电场不均匀系数为1.58。采用台阶屏蔽技术使开关有机玻璃筒外沿面最大电场小于50 kV/cm,满足设计要求。设计紫外预电离间隙击穿电压为主脉冲电压的1%,理论模拟计算表明,在0.1～0.7 MPa范围内,预电离间隙电压大于在此范围内间隙击穿电压,保证可靠预电离。     

多间隙气体开关紫外光预电离结构

 针对一种用于快前沿直线脉冲变压器驱动源的多间隙气体开关,设计了针式和孔式两种预电离触发结构,获得了两种预电离结构下开关的自击穿特性和触发特性。实验结果表明:增加预电离针后,开关静态特性没有明显变化,开关自击穿电压平均值变化幅度小于3%;开关触发特性明显改善,开关工作电压150 kV、触发电压60 kV时,触发抖动减小约20%,触发阈值降低5~10 kV。对于针式预电离结构,实验研究了不同触发电压、工作气压、电离间隙距离时紫外光强度的变化规律,结果表明在电离间隙距离1.5~3.0 mm时,开关触发抖动小于2.0 ns,预电离效果明显。     

预电离触发管气体开关特性

利用脉冲火花预电离方式,设计了一种脉冲火花预电离触发的触发管气体开关。开关工作电压等级为100 kV,工作介质采用干燥空气,开关主间隙10 mm,电极材料采用304不锈钢,触发结构设计成盘环嵌套结构。实验结果表明:预电离能够显著减小低工作系数下触发管气体开关的触发时延和抖动。对于ns级快脉冲触发,预电离时刻越早,开关击穿时延和抖动越低。在30 kV/8 ns触发脉冲作用下,脉冲预电离触发的触发管开关在80%工作系数时,平均时延约为40 ns,抖动小于1 ns。     

大气压氦气预电离直流辉光放电二维仿真研究

基于二维流体模型,研究了大气压下预电离对短间隙和长间隙直流辉光放电的影响.对于两种放电,随着预电离的增强,带电粒子分布沿着放电方向逐渐向阴极偏移,使得阴极位降区不断收缩.从垂直放电方向来看,正柱区、负辉区和阴极位降区的宽度都不断增大,电子、离子密度的分布更加均匀.对于电场而言,随着预电离的增强,阴极位降区电场的纵向分量分布逐渐向阴极收缩,阴极附近的电场整体降低且分布更加均匀.电场的纵向分量分布逐渐减小,同时电场区域逐渐向壁面收缩.维持电压和放电功率都明显地降低.此外,随预电离的增加,短间隙放电中的压降始终集中在阴极位降区,而在长间隙放电中的压降由阴极位降区逐渐转移至正柱区.仿真结果表明,预电离能够有效增强放电均匀性,并降低放电维持电压和能量消耗.该工作对进一步优化电极配置和等离子体源的运行参数具有重要指导意义.     

新型脉冲CO2激光器预电离测量参量研究

对5 kW横流CO₂激光器脉冲预电离过程进行理论分析和实验研究.表明了预电离过程中电子密度的重要作用,它能为下一步的主放电提供良好的条件.结果表明理论分析与实验结果相符合.     

CT-6B托卡马克微波预电离实验

用迴旋管产生的大功率微波在电子迴旋频率的基频及二次谐波频率进行了托卡马克放电的预电离实验。实验证明,这种预电离方法比一般的预电离方法的击穿气压低,击穿电压及放电初期所耗费的变压器磁通也低得多。基频共振较二次谐波共振的效果好。 关键词：     

强激光能源系统预电离实验研究

 新型能源系统预电离实验研究证实：采用预电离技术可以减少闪光灯的导通延时,使电流脉冲前沿变陡,这对提高泵浦效率和闪光寿命无疑是十分有益的。     

高重复率短脉冲氙灯时间分辨光谱的测量

本文介绍了高重复率短脉冲氙灯时间分辨光谱的测量方法,给出了在不同运转方式(预电离和无预电离)及不同电位梯度下的实验结果,并进行初步讨论。     

铯47D精细能级超冷里德堡原子自由演化的动力学研究

用连续窄线宽激光器将超冷铯里德堡原子分别激发到47D_3/2, 47D_5/2精细态, 观察了处于里德堡精细态的铯原子向超冷铯等离子体自由演化的过程, 详细对比了不同精细态的铯里德堡原子预电离时间、电离速率以及等离子体的转化效率. 将里德堡原子快速转化为等离子体的过程解释为局域势阱内由预电离产生的电子与里德堡原子的快速碰撞导致的雪崩电离.     

高功率横流CO2激光器脉冲预电离过程研究

本文给出了对高功率横流CO_2激光器脉冲预电离过程的理论和实验研究.表明了预电离过程中光电离的重要作用.实验结果表明,脉冲预电离可增大高功率横流CO_2.激光器的pd值(p为放电气压、d为放电间隔),增大放电区注入功率密度.对于提高此类型激光器的放电稳定性和输出激光功率是一种技术简单而有效的手段.     

XeCl放电激光器的简化动力学模型

本文在自由电子玻尔兹曼编码及动力学计算基础上,选取了对XeCl激光动力学起主导作用的反应物及动力学过程,建立了一个简化的动力学模型.采用这个模型计算了不同气体混合比、不同电流密度下荧光及激光强度与气压的关系,这些结果能与X光预电离雪崩自持放电的XeCl激光器的实验结果很好地符合.     

气体激光器

TN248.22007010192TEA CO2激光器主放电延迟时间对效率的影响=I mpactof main discharge delay ti me on optoelectronic conversionefficiency in TEA CO2laser[刊,中]/李殿军(中科院长春光机所.吉林,长春(130033)),杨贵龙//光学精密工程.—2006,14(5).—807-810介绍了TEA CO2激光器火花针紫外预电离与主放电之间的延迟时间对激光器输出电光转换效率影响的实验研究结果。通过改变放电回路中的感抗值,可以改变预电离与主放电之间的延迟时间。实验结果表明:当预电离与主放电的延迟时间在200~600ns范围变化时,激光器输出的电光转换效…     

双重预电离准分子激光器

准分子激光器是强紫外输出的高效率器件,由于它在激光化学、大规模集成电路及生物领域内的应用价值,已受到普遍重视.当前国内已有一些器件逐渐开始走出实验室,但某些性能还不够理想,有待进一步改进.双重预电离准分子激光器的研制对提高器件的性能有着直接的或间接的意义.因为在准分子激光器中预电离的效果对器件的性能影响很大,电晕和紫外双重预电离技术可以得到比较充分的预电离,使激光腔中高气压大体积放电更为均匀和稳定,对增加激光输出能量、降低输出能量的不稳定性以及提高整体效率都是极为重要的,也有助于高重复率器件的研制. 图1表示…     

大功率能源模块中的石墨电极气体开关系统

探讨了大功率脉冲电源模块中主放电开关和预电离开关整体系统的设计、制造和试验过程。在主放电回路中选择石墨型两电极气体开关作为主开关,因为其在高峰值和快上升沿时间电流的作用下具有很长的工作寿命,并由此构建了基于脉冲变压器的主开关触发器,其中气路控制装置是该系统的辅助设备。在预电离回路中选择石墨型三电极气体开关作为放电开关,并给出了能够同时输出高电压和大电流的预电离开关触发器的设计原理。最后,电气特性测试实验表明两电极主开关峰值电流超过700kA,总转移电荷量超过200kC,此外通过更换电极,开关的寿命可以延长。预电离开关在充气230kPa绝对气压、充电电压23kV下,击穿时延平均值为7.5μs,时延抖动为0.656μs;预电离开关寿命试验的结果显示开关工作4000发次后石墨电极无需更换,开关的总转移电荷量超过10kC。     

TEA CO2激光器预电离结构电极系统的电场研究

 高功率气体激光器的非对称复杂电极系统中,电极参数的变化以及预电离结构的引入将会使所设计的均匀电场发生具体的改变。采用高精度有限元方法,对这类复杂电极系统进行建模并且计算其电场分布,根据分析结果更合理地指导激光器设计。对一种典型的非对称复杂电极系统TEA CO₂激光器,应用该方法并结合了预电离过程,研究了引入预电离器导体和变化电极形状对电极表面的电场强度起伏和放电空间的均匀电场面积产生的影响。结果表明:通过这种预先模拟,合理选择电极构型参数和预电离结构安装位置,可以产生性质较好的均匀电场以及效率较高的激光输出。     

紫外预电离的参量研究

用静电探针及Boxcar测量了TEA CO_2激光器气体混合物及Ar、Ar-N_2气体紫外预电离电子密度n_e及电子温度T_e,研究了n_e,T_e的时间关系特性,实验表明,T_e衰减比n_e衰减缓慢。本文也描述了CO_2激光器气体混合物中的预电离机构.     

双预电离对TEA CO2激光器放电特性的影响

一些低增益弱线CO2激光光谱在分离某种同位素方面是非常有用的。在成比例的混合气体中很难获得这些谱线的输出,须适当提高CO2和N2的含量,但结果给主电极的辉光放电带来了困难。通过对改装后的双预电离放电回路的参量进行调节,实现了对预电离的单独控制,有利于增强预电离效果,使高含量的CO2混合气体的放电和出光成为可能。理论和实验证明了双预电离能较好地改善TEA CO2激光器的放电性能,尤其是有望实现用于分离某些同位素的弱线输出。