靶材對激光觸發(fā)真空開關(guān)工作性能的影響研究.pdf

1、大功率開關(guān)是脈沖功率技術(shù)中一個重要的研究內(nèi)容，激光觸發(fā)真空開關(guān)具有閉合延時短、觸發(fā)抖動小、性能穩(wěn)定等特點，是實現(xiàn)脈沖功率設備能量壓縮和傳輸?shù)挠行Чぞ?。使用觸發(fā)靶材能夠有效提高激光觸發(fā)真空開關(guān)的工作性能，且觸發(fā)靶材的添加可以減少導通所需觸發(fā)能量。本課題中的觸發(fā)特性定義為導通延時和導通抖動。本實驗選用固體Nd:YAG激光器作為觸發(fā)源，觸發(fā)靶材有氯化鉀（KCl）和鈦（Ti）的混合物、石墨、氫化鈦（TiH2）和CuCr50。
　　本研究分

2、析了LTVS的工作原理，探討了初始等離子體產(chǎn)生機制，分為三種主要的等離子體產(chǎn)生機制：1激光燒蝕，2光電效應，3熱離子發(fā)射；對比了三種不同工作物質(zhì)的激光器：固體激光器、氣體激光器和染料激光器，本課題選用Nd:YAG激光器作為觸發(fā)源。設計了實驗系統(tǒng)，其中包括實驗平臺搭建、基本開關(guān)結(jié)構(gòu)、激光光路設備參數(shù)。通過改變主電路電容電壓值分別為500V～4kV，改變激光源激光能量分別為20mJ～60mJ，獲得不同靶材在不同工作間隙電壓和激光能量狀態(tài)下，

3、激光觸發(fā)真空開關(guān)的觸發(fā)性能。使用靶材會影響激光觸發(fā)真空開關(guān)的使用壽命。與靶材直接相互作用的是激光和電弧，比較分析觸發(fā)次數(shù)和靶材相對位置等因素與靶材損耗的關(guān)系。實驗表明：電弧燒蝕是對觸發(fā)靶材造成破壞的主要因素，可以通過將靶材稍置于觸頭內(nèi)部來降低電弧的燒蝕破壞作用。采用微觀顯微鏡和能譜分析，初步探究了激光與靶材相互作用后，靶材表面的燒損。觸頭表面發(fā)現(xiàn)靶材碎屑，這是由于激光能量過大時，靶材濺射到觸頭表面，濺射的靶材一方面會增加靶材損耗，另一方