[发明专利]基于真空密闭环境具有低等效电感的强脉冲电流发生装置

说明书

本发明公开一种基于真空密闭环境具有低等效电感的强脉冲电流发生装置，包括气压远低于标准大气压的真空密闭腔体，将储能电容、波形形成电阻、放电开关安装在具有真空密闭腔体，一方面使得各元件具有良好的绝缘耐压特性，另一方面，可以进一步减少放电开关的间隙距离，使得放电开关的电感进一步减少；同时，由于放电在同一个密闭真空环境中，波形形成电容、电阻和放电开关可以紧凑安装，放电开关的间隙距离以及储能电容、波形形成电阻、放电开关间的连线距离，可以使得回路连线电感减少，储能电容支路与波形形成电阻和放电开关支路流经电流方向相反，使得放电回路具有极小的电感量，可以高效产生纳秒强脉冲电流波。

技术领域

本发明属于纳秒脉冲电流的发生装置，特别涉及一种基于真空密闭环境具有低等效电感的强脉冲电流发生装置。

背景技术

随着脉冲电流技术的发展，具有纳秒上升时间、微秒长持续时间的脉冲电流成为研究的热点。美国和俄罗斯在该领域的研究处于先进水平。美国著名的脉冲技术实验室有国家Lawrence Livermore实验室、Sandia国实验室、Maxwell实验室、Los Alamos实验室、海军武器研究中心、Texas大学等。1967年美国建成Hermes-I脉冲装置；1972年美国建成Aurora装置，该脉冲实验设备由4台Marx发生器组成，在发展史上具有重要意义。俄罗斯著名的脉冲技术实验室有库尔恰托夫研究所、新西伯利亚核物理所、托姆斯科大电流电子学研究所、电物理装备所、列别捷夫所等。1985年俄罗斯研制成功AHrapa-5等脉冲发生装置。

我国从20世纪70年代开始脉冲电流技术的研究。我国有众多科研机构从事该领域的研究，著名的科研机构有中科院等离子体物理研究所、中科院高能物理研究所、中科院电工技术研究所、清华大学、华中科技大学、西安交通大学、西北核技术研究等。

脉冲电流波持续时间一般为纳秒至微秒级别。发生在大气层中雷电现象给人类的生活带来很大影响，雷电防护中后续短时间雷击的电流波，其峰值时间近似值为T₁≈250ns，波尾持续时间较长，该波形具有上升时间短、持续时间较长的等特点。

航空领域用于飞机雷电环境及相关测试脉冲波形包括A、B、C、D、H成分等雷电流分量，其中雷电流H分量如1图所示。

飞机雷电环境及相关测试雷电流H分量的上升时间约为110ns，峰值时间245ns，半峰值持续时间约4μs，其频带范围500Hz～1MHz，这类脉冲电流波上升时间较短、持续时间较长、频带范围跨度较大。

高空核爆产生的电磁脉冲(HEMP)参数是核爆炸主要效应参数之一，GJB3622-99通信和指挥自动化地面设施对高空核电磁脉冲的防护要求中规定电气引入的双指数脉冲电流注入波形参数如下表所示：

纳秒脉冲电流一般由RLC二阶电路产生，回路电感是影响脉冲电流上升时间和回路效率的至关重要的因素，RLC二阶电路的总电感包含储能电容C的剩余电感、波形形成电阻的剩余电感、放电开关的剩余电感以及回路连线电感等，如何减少脉冲电流回路的等效电感是纳秒脉冲电流产生的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于真空密闭环境具有低等效电感的强脉冲电流发生装置，具有极低等效电感，能够高效产生纳秒上升时间的强脉冲电流波。

为实现上述目的本发明采用如下方案：