[发明专利]一种多通道气体开关

说明书

为了达到在保证结构紧凑的前提下，降低气体开关自身电感的目的，本发明提出了一种多通道气体开关，包括壳体、端盖以及相对独立、沿壳体轴向间隔设置的多个三电极间隙；壳体上设置有多个主电极连接端子和触发电极连接端子；单个三电极间隙包括两个圆柱状的主电极和一个刀棱状的触发电极；两个主电极相对设置，其一端与主电极连接端子相连，另一端位于壳体内且具有间隙；触发电极垂直于两个主电极的轴线设置，触发电极的一端与触发电极连接端子相连，另一端位于两个主电极之间；各个三电极间隙的触发电极均依次通过触发电极连接端子和隔离电阻与壳体外部的触发电压引入电极相连。

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种多通道气体开关。

背景技术

气体开关是脉冲功率源的关键部件之一，因具有耐受电压高、通流能力强等优点，在脉冲功率装置中得到广泛应用。特别是在MV(兆伏)级高压输出或百千焦级能量传输的应用场合，气体开关仍为主选。根据应用场合的不同，气体开关电极结构多种多样，如两电极自击穿开关、三电极场畸变开关、三电极Trigatron开关、多级多通道开关、轨道开关等。对于Marx发生器、直线脉冲变压器(LTD)等包含大量开关器件的脉冲功率源而言，气体开关自身电感对其放电特性影响极大，而气体开关自身电感主要由电极结构电感和间隙火花放电通道电感两部分组成。

近年来，快速Z箍缩已广泛应用于惯性约束聚变(ICF)研究领域，是实现未来新能源应用的重要途径。国际研究认为，通过Z箍缩实现ICF，需要脉冲功率源提供上升时间约100ns、峰值电流约60MA、峰值电压达几十兆伏的功率脉冲。针对上述指标输出，初级脉冲源主要采用两种技术思路：LTD和快Marx。为实现更快前沿、更高幅值的脉冲输出，要求LTD或快Marx放电回路均应具有尽量小的电感。在脉冲源结构尽量紧凑的前提下，降低气体开关自身电感成为进一步降低脉冲源放电回路电感的主要措施。因此，LTD中常采用多级多通道开关，优点是容易形成多放电通道，达到降低开关火花通道电感的目的；缺点是串联电极的增加会导致开关结构电感变大。快Marx中常采用轨道开关，优点是形成多通道后开关结构电感与火花通道电感均可有效降低；缺点是轨道电极放电点间因电磁波渡越时间的限制，不易形成多通道，导致间隙火花放电通道电感增大。

发明内容

为了达到在保证结构紧凑的前提下，降低气体开关自身电感的目的，本发明提出了一种多通道气体开关，本发明可以较为容易的实现多通道放电，对于进一步降低脉冲功率源放电回路电感，实现快速放电，具有重要实用价值。

本发明的技术方案是：

一种多通道气体开关，包括壳体、端盖；壳体和端盖构成绝缘密封腔体；端盖上设置有气嘴；其特殊之处在于：

还包括相对独立、沿所述壳体的轴向间隔设置的多个三电极间隙；所述壳体上设置有多个主电极连接端子和多个触发电极连接端子；

单个所述三电极间隙包括两个圆柱状的主电极和一个刀棱状的触发电极；两个主电极相对设置，其一端与所述主电极连接端子相连，另一端位于壳体内，且两个主电极相对的端部之间具有间隙；触发电极垂直于两个主电极的轴线设置，触发电极的一端与所述触发电极连接端子相连，另一端位于两个主电极之间；

各个所述三电极间隙的触发电极均依次通过触发电极连接端子和隔离电阻与壳体外部的触发电压引入电极相连。

进一步地，所述多个三电极间隙沿所述壳体的轴向均布设置。

进一步地，所述壳体为中空圆柱状。

进一步地，各个所述三电极间隙所对应的隔离电阻相互平行。

本发明的有益效果：

1.通常的多通道气体开关是在一对大的电极间形成多个放电通道，十分难实现；本发明将其分散为多对相对独立的并联间隙，更容易实现多通道放电；将本发明各三电极间隙之间距离设计的较大时，可有效增加电磁波在彼此间的渡越时间，利于各三电极间隙上电压的保持，从而促进多通道放电的形成。