激光觸發(fā)真空開關(guān)導通特性研究.pdf

1、作為脈沖功率系統(tǒng)重要的快速閉合器件，觸發(fā)真空開關(guān)隨著脈沖功率技術(shù)的發(fā)展受到廣泛關(guān)注，傳統(tǒng)的電觸發(fā)真空開關(guān)由于受到時延特性差、壽命短等因素的限制，制約了其進一步的應用。強激光觸發(fā)方式的真空開關(guān)由于其觸發(fā)精度高、可靠性好、并能有效避免觸發(fā)裝置的電磁干擾，在快速關(guān)合開關(guān)、電磁發(fā)射、串聯(lián)補償電容保護等領(lǐng)域具有非常誘人的應用前景。
　　本文設(shè)計了一種平板電極型激光觸發(fā)真空開關(guān)(Laser Triggered Vacuum Switch，LT

2、VS)。為了提高其使用壽命，針對觸發(fā)材料的選取及觸發(fā)材料位置的選擇進行了理論分析及實驗研究。優(yōu)化后的觸發(fā)靶極能有效地耐燒蝕，靶材選取KCl與Ti粉、NaCl與Ti粉、TiH2，它們能為開關(guān)導通提供豐富的初始等離子體，開關(guān)的觸發(fā)性能得到加強，開關(guān)的最短時延可達750ns。而后搭建LC振蕩電路實驗平臺，探究激光參數(shù)、聚焦鏡位置、主電壓值等對LTVS的觸發(fā)導通特性（初始等離子體的產(chǎn)生、觸發(fā)閥值、最低工作電壓、觸發(fā)成功率）和時延特性的影響，提出

3、觸發(fā)閥值理論和電弧形成機制，為此類開關(guān)的性能優(yōu)化提供了理論依據(jù)。實驗結(jié)果表明:
　　1)LTVS在一定結(jié)構(gòu)和欠壓比情況下存在觸發(fā)閥值。觸發(fā)閥值隨著電壓的增加而減少;當電壓值超過300V，開關(guān)的觸發(fā)閥值趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定值為4.5×107W/cm2。
　　2)在正常聚焦工作方式下，隨著能量的增加，最低工作電壓基本保持不變，并且電壓值較其他方式低，最低工作電壓值可達30V。相比工作電壓和聚焦位置，激光能量對LTVS觸發(fā)成功率的影響較