[发明专利]一种基于电触发的高功率气体分路开关

说明书

本发明公开了一种基于电触发的高功率气体分路开关，目的是解决现有机械式分路开关阳极电极和阴极电极之间击穿不稳定，安全性较差问题。本发明由绝缘腔体、2根阴极杆、1根阳极杆、2根绝缘杆、2根触发杆、2个阴极电极和1个阳极电极组成，2个阴极电极分别带有一个阴极杆(内嵌有绝缘杆和触发杆)，通过给不同的触发杆施加触发电压，调整分路开关中不同阴极电极和阳极电极之间的导通。本发明使用触发杆控制开关的导通更加可靠，触发杆对主间隙电场影响较小，电极烧蚀的可能性低，安全性更高，可实现高压气体的低抖动长时间稳定运行，更适用于控制多个高功率脉冲驱动源设备。

技术领域

本发明涉及高功率脉冲驱动源技术领域的气体分路开关，尤其是一种基于电触发的高功率气体分路开关。

背景技术

高功率脉冲驱动源技术是通过高功率脉冲发生器将低功率、长时间存储起来的能量在很短的时间内以高功率迅速释放给负载的一门科学技术。随着高功率脉冲驱动源技术越来越广泛应用在高能激光、高功率微波、生物医疗、环境保护和材料处理等领域，高功率脉冲发生器正朝着高重频、高稳定性、长寿命等方向发展。

高功率开关作为高功率脉冲驱动源实现电脉冲的核心器件，起着连接储能器件与负载的作用，其工作特性在很大程度上决定了系统整体的应用能力。开关分为气体开关、磁开关及半导体开关等。目前，气体开关由于其工作电压高、通流能力强、成本低廉，形制灵活多样，被普遍应用于高功率脉冲发生器中。而气体开关主要分为自击穿开关和触发开关。与自击穿开关相比，触发开关因其触发杆采用特殊设计实现开关快速可靠闭合，更适用于高功率气体分路开关的设计中。当高功率气体分路开关用于控制双微波源时，可以实现多种波段输出，且有利于减小装置复杂程度和体积质量。基于此，研究结构简单、低抖动、长寿命及稳定性高的气体分路开关在高功率脉冲功率领域具有重要的应用前景。

分路开关是高功率脉冲驱动源的重要器件，现有分路开关大多采用机械式分路开关。由于机械式分路开关需要移动触发杆控制不同开关的导通，导致结构和操作较为复杂且开关导通可靠性较低。而且，当分路开关应用于高电压环境时，机械式分路开关的导通稳定性较差，且移动触发杆时安全性较低。如何让分路开关更加稳定、安全的应用在高电压环境下，实现高功率气体分路开关低抖动长时间稳定运行是本领域技术人员试图攻克的难点问题。目前还没有基于电触发的高功率气体分路开关的公开报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有机械式分路开关由于在高压环境下移动触发杆时造成阳极电极和阴极电极之间击穿不稳定，安全性较差等不足，提供一种基于电触发的高功率气体分路开关。

本发明基于电触发的高功率气体分路开关由两个阴极电极和一个阳极电极构成，2个阴极电极分别带有一个阴极杆(内嵌有绝缘杆和触发杆)，通过使用直流电源给不同的触发杆施加触发电压，调整分路开关中不同阴极电极和阳极电极之间的导通。一方面，基于结构特性，气体分路开关导通的可靠性和安全性更高；另一方面，基于电触发的高功率气体分路开关更适用于控制多个高功率脉冲驱动源设备。

本发明的技术方案是：本发明一种基于电触发的高功率气体分路开关由绝缘腔体、2根阴极杆、1根阳极杆、2根绝缘杆、2根触发杆、2个阴极电极和1个阳极电极组成。2根阴极杆通过后绝缘端板上的通孔固定在绝缘腔体的后绝缘端板上；阳极杆通过前绝缘端板上的通孔固定在绝缘腔体的前绝缘端板上，2个阴极电极通过螺纹孔分别固定在2根阴极杆上，阳极电极7通过螺纹孔固定在阳极杆上。2根触发杆分别同轴嵌套于2根绝缘杆的中心通孔中，2根绝缘杆分别插在2根阴极杆的通孔中并分别与2个阴极电极相连。

绝缘腔体是一个带两个端面的圆筒形空腔，绝缘腔体由前绝缘端板，绝缘筒和后绝缘端板构成。定义本发明连接高压电源的阳极电极一端(即前绝缘端板一侧)为左端，定义本发明连接负载的阴极电极一端(即后绝缘端板一侧)为右端。