[发明专利]一种基于金属粉末混合的微腔放电等离子体喷射装置

说明书

本公开揭示了一种基于金属粉末混合的微腔放电等离子体喷射装置，包括：地电极，所述地电极内形成有凹槽，凹槽内设置有聚四氟‑金属粉末掺杂腔体，所述聚四氟‑金属粉末掺杂腔体的中间处形成喷射微腔，所述喷射微腔与设置于地电极顶端的通孔连通，所述装置还包括触发电极，所述触发电极与地电极形成电位差，使得所述聚四氟‑金属粉末掺杂腔体发生沿面闪络烧灼产生等离子体并由喷射微腔喷射至地电极外。

技术领域

本公开属于高电压脉冲功率技术领域，具体涉及一种基于金属粉末混合的微腔放电等离子体喷射装置。

背景技术

气体开关是高电压脉冲功率技术流域极为常见的开关类型之一，有着广泛的应用,但同时也存在一定的局限性，如在低工作系数下，常用的触发导通方式无法保证触发的稳定可靠性，而采用等离子体喷射触发的方式，即利用等离子体的高电导率和喷射高度可达到稳定导通触发的效果。

现有的等离子体喷射技术，大多采用微腔放电或毛细管二次触发喷射，而在高气压SF₆气体环境下，一方面因高气压作用，等离子体的初始喷射速度降低，另一方面，SF₆具有强电负性，在等离子体喷射过程中不断与等离子体发生碰撞，消耗等离子体的能量，等离子体的喷射速度急剧降低，两者导致了等离子体发展受到极大的抑制，即减小了等离子体喷射高度，抑制其喷射能力。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种基于金属粉末混合的微腔放电等离子体喷射装置，通过采用聚四氟-金属粉末掺杂腔体，从而增加因脉冲电压作用下沿面闪络烧蚀产生的等离子体密度和电导率，进而达到稳定触发导通的目的。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种基于金属粉末混合的微腔放电等离子体喷射装置，所述装置包括：

地电极，

所述地电极内形成有凹槽，凹槽内设置有聚四氟-金属粉末掺杂腔体，所述聚四氟-金属粉末掺杂腔体的中间处形成喷射微腔，所述喷射微腔与设置于地电极顶端的通孔连通，

所述装置还包括触发电极，所述触发电极与地电极形成电位差，使得所述聚四氟-金属粉末掺杂腔体发生沿面闪络烧灼产生等离子体并由喷射微腔喷射至地电极外。

优选的，所述聚四氟-金属粉末掺杂腔体由聚四氟和金属粉末制备而成。

优选的，所述金属粉末包括如下任一：铜、铝、银。

优选的，所述通孔的直径为2mm。

优选的，所述装置还包括环氧板，所述环氧板通过固定螺母被固定在触发电极和地电极之间。

本公开还提供一种制备聚四氟-金属粉末掺杂腔体的方法，包括如下步骤：

S100：将聚四氟乙烯和金属粉末的混合料进行冷压烧结形成聚四氟-金属粉末掺杂腔体半成品；

S200：将聚四氟-金属粉末掺杂腔体半成品经高温烧结和冷却结晶后形成聚四氟-金属粉末掺杂腔体。

优选的，步骤S100中，所述压力机的压力为30-50MPa 。

优选的，步骤S200中，所述聚四氟-金属粉末掺杂腔体半成品在375-380℃的温度范围内进行高温烧结。

优选的，经高温烧结后的聚四氟-金属粉末掺杂腔体半成品以50-70℃/h的速率降温冷却。

与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：

1、本公开能够提高喷射等离子体的整体密度，进一步增加等离子体的电导率，从而增强等离子体喷射导通的稳定性。

2、本公开能够降低每次喷射过程中的能量沉积大小，因此能够减小喷射装置因等离子体喷射动作的受损程度。