[发明专利]基于真空密闭环境的纳秒复合冲击波发生装置

说明书

本发明公开一种基于真空密闭环境的纳秒复合冲击波发生装置，包括包括上绝缘法兰、下金属法兰、绝缘管组成的气压远低于标准大气压的真空密闭腔体，将储能电容、放电开关、各形形成电阻均安装在真空密闭环境中，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，由于放电在同一个密闭真空环境中，纳秒发生回路中的各元件可以紧凑安装缩短连线，进一步缩短由于连线而造成的回路总电感量的增加，可以使得回路连线电感减少，从而有利于纳秒复合冲击波的产生。

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的纳秒复合冲击波发生装置。

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。电磁环境试验方法中的短脉冲复合冲击波，其电压和电流冲击波的峰值时间为100ns，半峰值时间大约为2.5μs。

纳秒冲击波一般由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，再加上复合冲击波不但对电压和电流的波形参数有要求，同时对电压峰值与电流峰值的比值也提出了一定的要求，如何减少冲击波发生回路的等效电感是纳秒复合冲击波产生的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于真空密闭环境的纳秒复合冲击波发生装置，减少回路总电感量，高效产生纳秒复合冲击波。

为实现上述目的本发明采用如下方案：

基于真空密闭环境的纳秒复合冲击波发生装置，包括上绝缘法兰、下金属法兰、绝缘管组成的气压远低于标准大气压的真空密闭腔体，在真空密闭腔体内安装有储能电容、放电开关、第一波形形成电阻、第二波形形成电阻和第三波形形成电阻；储能电容高压端通过第一绝缘套管与直流高压充电端电气连接，直流高压充电电源的低压端与下金属法兰相连并接参考地；储能电容低压端与下金属法兰相连；储能电容高压端与放电开关一端相连，放电开关另一端与第一波形形成电阻上端相连，第一波形形成电阻下端分别与第二波形形成电阻、第三波形形成电阻上端电气连接，第二波形形成电阻下端与下金属法兰相连；第二波形形成电阻上端还通过第三绝缘套管引出纳秒复合冲击波发生装置的开路电流输出端电流输出端，第三波形形成电阻下端通过第二绝缘套管引出纳秒复合冲击波发生装置的电流输出端。

进一步，所述储能电容的安装支路与第一波形形成电阻和第二波形形成电阻的连接支路平行设置且二者尽可能靠近安装，在纳秒冲击放电时，两支路中流经的电流大小相等、方向相反。