高功率高重復(fù)頻率氣體開關(guān)研究.pdf

1、脈沖功率技術(shù)是一門融合了電氣科學(xué)技術(shù)、高電壓、大電流的新興技術(shù)，它主要研究將在相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間里儲(chǔ)存的較小功率的能量進(jìn)行快速壓縮和轉(zhuǎn)換，將其有效地傳遞給負(fù)載，本質(zhì)上放大了輸入功率。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)技術(shù)的日益發(fā)展，脈沖功率技術(shù)在核物理學(xué)、等離子體技術(shù)應(yīng)用、粒子加速器、激光技術(shù)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，其結(jié)合了基礎(chǔ)前沿性、交叉性，有著廣闊的應(yīng)用前景，是一門國(guó)際科技界關(guān)注度很高的高新技術(shù)。對(duì)于強(qiáng)流電子束加速器，高功率高重復(fù)頻率開關(guān)是其關(guān)鍵部件之一，對(duì)加速

2、器的工作性能有著關(guān)鍵性的影響作用，氣體火花開關(guān)具有較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、大范圍工作電壓、大的轉(zhuǎn)換電荷量等，這些優(yōu)勢(shì)使其被廣泛應(yīng)用于脈沖功率領(lǐng)域粒子加速器。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工程應(yīng)用復(fù)雜程度不斷加大，重復(fù)頻率強(qiáng)流電子束加速器的發(fā)展要求其功率更大、結(jié)構(gòu)更緊湊，對(duì)于開關(guān)部件的要求也更高，因此，研究高功率、高重復(fù)頻率、大電流、導(dǎo)通快（導(dǎo)通時(shí)間微秒至納秒級(jí)）、長(zhǎng)壽命的氣體火花開關(guān)能很大程度上提升脈沖裝置性能。
　　本論文首先介紹了脈沖功率技術(shù)

3、的發(fā)展和氣體火花開關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)氣體火花開關(guān)擊穿的三大理論基礎(chǔ)(包括湯森放電理論、經(jīng)典流注理論和帕邢定律)作了闡述；介紹了氣體火花開關(guān)的工作原理，分析了其氣體放電過程；通過對(duì)比多種規(guī)則結(jié)構(gòu)高功率高重復(fù)頻率氣體開關(guān)，提出了一種不規(guī)則腔體的兩電極自擊穿氣體開關(guān)結(jié)構(gòu)，該開關(guān)工作在 MV級(jí)，氣流通道設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單可靠。運(yùn)用電磁場(chǎng)仿真軟件CST EM STUDIO對(duì)開關(guān)結(jié)構(gòu)的主要形狀和尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)開關(guān)高壓電極和地電極間隙進(jìn)行了仿