[发明专利]一种平面触发型低抖动长寿命气体火花隙开关

说明书

本发明公开了一种平面触发型低抖动长寿命气体火花隙开关，属于脉冲功率技术领域，包括一个触发盘、两个绝缘盖板、两个放电电极、两个导电电极，所述触发盘的两侧各自设置一个绝缘盖板，所述每个绝缘盖板的两侧各自设置一个放电电极和一个导电电极，所述绝缘盖板与触发盘通过螺栓紧固为一体；本发明气体火花隙开关将触发盘设计为两底面内凹的圆柱形，圆柱形触发盘的外直径略小于整个气体火花隙开关直径，其高度直接决定放电电极距离，开关性能一致性好。平面触发电极、碗状放电电极设计有利于气体火花隙开关电场的均匀分布、周期性凸起绝缘盖板设计有利于绝缘气体气流的均匀分布，从而有效提升开关稳定性，降低输出抖动。

技术领域

本发明涉及脉冲功率技术领域，特别是涉及一种输出抖动低、稳定性高的重复频率气体火花隙开关。

背景技术

脉冲功率技术通过将初始能量在较长的时间内缓慢存储起来，然后在很短的时间内快速释放，从而实现瞬时高功率输出。脉冲功率技术由于其高功率、短脉冲特性，使其能够产生一些特殊的作用效果，目前广泛应用于核爆炸模拟、环境保护、食品加工、高功率激光/微波等领域。

脉冲功率系统是获得脉冲功率的主要手段，其核心是储能器件和开关器件。脉冲功率电路的主要功能是脉冲压缩和脉冲成形，即通过开关的控制，将所需的能量在指定的时间内释放。故开关器件是决定能量释放速率、传递效率等能量转移特性的关键因素，也是目前限制脉冲功率系统重复频率和寿命的主要瓶颈所在，开关器件的发展水平在很大程度上决定了脉冲功率系统的发展水平。脉冲功率用开关的主要特点是耐电压值高、通流能力强，此外还应具有较高的开/关转换速率、稳定的运行能力等。按其绝缘介质状态不同，脉冲功率用开关可分为气态、液态和固态开关等。其中，气态开关由于原理及结构简单、成本低廉，并能够很好的平衡高工作电压、大工作电流和高功率容量等特殊要求，得以广泛研究和应用，是目前脉冲功率系统的主流开关类型。

目前脉冲功率系统的主要参数性能如重复运行频率、输出稳定性和寿命等主要受开关性能制约。随着脉冲功率技术向着小型化、重复频率、长时间连续稳定运行等方向发展，气体火花隙开关的重复频率运行和长时间连续运行能力、输出抖动等特性成为关注的焦点。为提高气体火花隙开关输出抖动和稳定性，一般将气体火花隙开关设计为触发结构，使用一个外部触发信号触发气体火花隙开关导通。触发极一般设计为针状、杆状等具有高畸变场的尖端结构，以促使气体火花隙开关快速导通。这种触发极设计的电极烧蚀现象较严重，寿命较短，且触发放电端空间位置的很小改变会造成开关性能的明显变化，导致开关一致性较差，难以实现长时间连续、稳定运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种输出稳定性高、输出抖动低的重复频率气体火花隙开关，以显著降低多级高功率脉冲功率源的输出抖动，并提升其稳定性和使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种平面触发型低抖动长寿命气体火花隙开关，包括一个触发盘、两个绝缘盖板、两个放电电极、两个导电电极，所述触发盘的两侧各自设置一个绝缘盖板，所述每个绝缘盖板的两侧各自设置一个放电电极和一个导电电极，所述绝缘盖板与触发盘通过螺栓紧固为一体。

所述放电电极设置在开关内部，绝缘盖板与触发盘之间，导电电极设置在绝缘盖板外侧，放电电极穿过绝缘盖板上的中心通孔与导电电极紧固连接为一体；

所述触发盘为两底面内凹的圆柱形，触发盘中心位置设置有通孔，两个放电电极与该通孔设置在同一轴线上。

在上述技术方案中，所述绝缘盖板以中心通孔为原点，绝缘盖板的外侧面上设置有圆形的内凹台面，绝缘盖板的内侧面上设置有若干个同心圆环。

在上述技术方案中，所述每一个同心圆环均沿着绝缘盖板的轴线凸起相同高度，且凸起高度小于触发盘内凹深度。

在上述技术方案中，所述导电电极直径略小于绝缘盖板圆形内凹台面直径。