[发明专利]基于电爆炸和等离子体放电耦合的爆炸箔芯片及制备方法

说明书

本发明属于爆炸箔起爆器领域，具体涉及一种基于电爆炸和等离子体放电耦合的爆炸箔芯片及制备方法。包括基片，金属层，飞片层，加速膛，和内嵌在加速膛中的电极层；电极层与二次电容放电回路连接，当电爆炸回路的高压电容放电，回路产生脉冲大电流时，金属层的桥区发生电爆炸，电爆炸产生的高温高压等离子体沿着加速膛向上运动，当等离子体经过电极层时，二次电容能量通过等离子体进行放电，对飞片进行二次加速，实现电爆炸和等离子体放电的耦合。本发明创新性地将金属箔电爆炸和等离子体放电二者耦合起来，提高了爆炸箔电爆产生的等离子体温度和压力，进而提高了飞片速度，为高速飞片的产生提供了新的手段。

技术领域

本发明属于爆炸箔起爆器领域，具体涉及一种基于电爆炸和等离子体放电耦合的爆炸箔芯片及制备方法。

背景技术

为研究材料在高温高压下的状态及性能，常常需要借助于动高压加载手段，例如磁等熵压缩、电炮以及强激光辐射等。这些方法都是依赖高速飞片撞击材料来实现动高压的加载。电炮的原理是利用金属桥箔的电爆炸产生的等离子体来剪切并驱动飞片，其中最有代表性的就是爆炸箔起爆技术。其工作原理是金属桥箔在脉冲大电流作用下因焦耳热发生电爆炸，电爆炸产生的高温高压等离子体剪切并驱动飞片，飞片沿加速膛运动并以一定速度撞击炸药，从而使之起爆。

对于现有的电爆炸装置而言，由于飞片材料性能和元器件性能的限制、电能转化率较低等原因，所发射的飞片的最高速度是受限的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电爆炸和等离子体放电耦合的爆炸箔芯片及制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于电爆炸和等离子体放电耦合的爆炸箔芯片，包括基片，金属层，飞片层，加速膛，和内嵌在加速膛中的电极层；

所述电极层与二次电容放电回路连接，当电爆炸回路的高压电容放电，回路产生脉冲大电流时，金属层的桥区发生电爆炸，电爆炸产生的高温高压等离子体沿着加速膛向上运动，当等离子体经过电极层时，二次电容能量通过等离子体进行放电，对飞片进行二次加速，实现电爆炸和等离子体放电的耦合。

进一步的，所述加速膛为依次叠加的至少两层，相邻的加速膛层之间设置电极层，电极层包括放电区域和连接部分，位于电极层上的加速膛层与电极层连接部分相对应的区域设有加速膛内部过孔，加速膛顶部设有顶层焊盘，电极层的连接部分通过加速膛内部过孔和顶层焊盘与二次电容连接，形成二次电容放电回路。

或者，所述加速膛为依次叠加的至少三层，相邻的加速膛层之间设置电极层，电极层包括放电区域和连接部分，所述电极层的数量不少于2层，每层电极层均设有对应的焊盘，每一层的电极层通过其对应的焊盘与电容连接形成放电回路，电爆炸产生的高温高压等离子体沿着加速膛向上运动，等离子体依次经过多个电极层，对应层的电容能量通过等离子体进行放电，从而实现对飞片的多次加速。

进一步的，电极层(5)的材料为Cu、Au或Ag，每一层电极层的厚度为5μm-35μm。

进一步的，所述基片作为反射背板，约束电爆炸产生的等离子体向上方运动，基片的材料为PCB板或陶瓷，基片的厚度根据设计的爆炸箔芯片的具体参数进行调整；所述基片的厚度大于等于1mm。

进一步的，所述金属层包括焊盘、过渡区和桥区，焊盘的作用是与主电容放电回路进行连接，过渡区是焊盘区和桥区之间的过渡区域，桥区的尺寸、形状和材料根据具体要求进行设计，金属层的材料为Cu、Au、Ag或Al。

一种上述的芯片的制备方法，采用PCB工艺、PCB-MEMS工艺或LTCC工艺制备而成。

一种制备上述一种芯片的方法，包括如下步骤：

步骤(1)：选取若干层数生瓷片材料层层叠压、对正，形成具有一定厚度和强度的基片；

步骤(2)：在基片上利用导体浆料印刷的工艺，制作金属层；