中国电子科技集团公司 第十二研究所，北京 100015
通过等离子体建模仿真及物理实验结合的方式验证了激光触发伪火花开关的可行性。分别使用波长266 nm和532 nm的激光，对激光触发伪火花开关的最低激光触发能量、阳极着火延迟时间和时间跳动三项参数进行测试。在非聚焦模式下，仅调整激光能量，测得开关在波长266 nm激光触发下，最低触发能量为15 mJ，该触发能量下，阳极着火延迟时间约为340 ns，时间跳动约为40 ns；在波长532 nm激光触发下，最低触发能量为83 mJ，该触发能量下，阳极着火延迟时间约为420 ns，时间跳动约为60 ns。在维持实验平台不变的情况下，仅对入射激光进行聚焦，测得波长266 nm激光触发下，最低触发能量为4 mJ，当触发能量8 mJ时，阳极着火延迟时间190 ns，开关时间跳动小于1 ns；波长532 nm激光触发下，最低触发能量为6 mJ，当激光触发能量为8 mJ时，阳极着火延迟时间240 ns，开关时间跳动小于1 ns。
激光触发 伪火花开关 时间参数 高功率脉冲 空心阴极 laser trigger pseudospark switch time parameter high power pulse hollow cathode 强激光与粒子束
2020, 32(3): 035001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
研究爆轰试验高速摄影中, 闪光灯和摄影机快门失灵引起试验失败问题, 提出对试验操控装置和闪光灯电源改进措施。首先, 在实验操控上增加防止仅雷管起爆的逻辑控制, 并采用集中控制, 分布检测设计；其次, 在闪光氙灯电源中, 采用伪火花开关和多节LC(电感-电容)脉冲形成线技术, 解决氙灯存在的自闪、不引燃和光强不均。此外, 还解决了装置研制中遇到的电磁干扰、同步引燃等问题。通过改进, 有效地防止了爆轰试验中高速摄影光学影像丢失情况和底片曝光不均匀现象, 介绍了主要元件、线路和系统、实验结果及研制过程。
爆轰试验 高速摄影 氙灯照明 伪火花开关 多节LC脉冲形成线 detonation experiments high-speed photography xenon flash lighting pseudospark switch multi-section LC pulse forming line 强激光与粒子束
2015, 27(5): 055001
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
设计了一种辉光放电触发双级赝火花开关, 主要是阴阳电极、中间栅极和辉光放电腔的设计。通过增加中间栅极, 构成双级结构, 选用平板形结构, 板厚1.5 mm, 栅极孔尺寸1 mm, 三个栅孔均匀分布在直径5 mm的圆环上。辉光放电腔设计工作区域为Paschen曲线最低点左侧, 具有放电电流大、触发电压低等特点。实验表明: 双级赝火花开关需采用RC外均压电路, 使阳极电压在两间隙中均匀分配。在充电1~57 kV条件下, 开关均能可靠触发导通。当阳极充电57 kV时, 在50 Ω负载上获得了约56 kV、抖动1.4 ns的输出。
赝火花开关 中间栅极 辉光放电腔 RC均压 抖动 pseudospark switch grid electrode glow discharge cavity RC voltage even assignment jitter
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室， 四川 绵阳 621900
给出了赝火花开关所需辉光放电腔的具体要求,对赝火开关辉光放电腔进行了优化设计，并对优化后的放电腔进行了粒子模拟和实验研究。粒子模拟结果表明：此放电腔为辉光放电腔，辉光放电建立时间约18.5 ns；辉光放电时，此放电腔阴极位降占整个电位降的主要部分，且阴极位降区净离子密度为一常数。实验结果显示：此放电腔为辉光放电腔，其工作在Paschen曲线最低点左侧，放电电压随气压的升高而降低；当辉光放电电流为0.14～3.60 mA时，放电模式为正常辉光放电。
辉光放电 阴极位降 赝火花开关 辉光放电电流 glow discharge cathode voltage drop pseudospark switch glow discharge current
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
设计了一种辉光放电触发赝火花开关, 对其时延和抖动特性进行系统研究。研究了开关时延、抖动与辉光放电电流、气压、触发电压及阳极电压的关系。当辉光放电电流小于0.30 mA时, 开关无法触发导通；当电流为0.35~0.60 mA时, 随辉光放电电流的增大, 开关时延、抖动减小；当辉光放电电流为0.60 mA时, 开关时延、抖动基本不变, 出现饱和。当氦气气压低于6 Pa, 开关难以触通, 与理论计算值6.95 Pa吻合；当氦气气压为6~12 Pa时, 开关的时延、抖动随气压的升高而减小；气压为12~30 Pa时, 开关工作在比较稳定的状态。当触发电压小于3 kV, 开关难以触通；随着触发电压的增大, 开关时延、抖动减小；当触发电压大于5.3 kV, 开关时延、抖动基本保持不变。开关在稳定工作条件下, 阳极电压在8~25 kV范围内变化时；开关时延基本不变。
赝火花开关 时延 抖动 辉光放电电流 触发电压 阳极电压 pseudospark switch delay jitter glow discharge current trigger voltage anode voltage
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生部,北京 100088
采用粒子模拟和蒙特卡罗相结合的方法,应用静电求解模型,对赝火花开关初始放电过程进行了模拟。赝火花开关初始放电过程主要由汤森放电过程、等离子体形成、空心阴极效应和场致发射引发主放电组成;等离子体形成和空心阴极效应对赝火花开关的发展导通具有至关重要的作用。改变赝火花开关工作参数,如气压、电极孔径、阳极电压和阴极腔中初始粒子密度,研究其对赝火花开关电子峰值电流形成时间的影响。结果表明:随着气压、电极孔径、阳极电压和初始粒子密度的增大,赝火花开关电子峰值电流形成时间减小。
赝火花开关 粒子模拟 虚阳极 电子峰值电流 pseudospark switch particle-in-cell simulation virtual anode electron peak current
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生部,北京 100088
设计了一种辉光放电触发赝火花开关,进行了He气介质下的放电实验研究。测得了耐受电压和气压关系,结果表明:随着气压的升高,开关耐受电压减小;开关电极孔径为3 mm、电极间距为4 mm时的耐受电压约是电极孔径和电极间距均为3 mm时的85%。在电极孔径和电极间距均为3 mm时,研究了辉光放电电流、气压、触发电压等参数对开关时延、抖动的影响。结果显示:当辉光放电电流大于0.45 mA、气压为7～30 Pa、触发电压达到一定值,开关就能比较稳定地触发,时延短、抖动小。在辉光放电触发下,实现了开关耐受30.5 kV、时延223.2 ns的输出,并实现了开关抖动小于1 ns的稳定输出。
赝火花开关 耐受电压 辉光放电触发 时延 抖动 pseudospark switch hold-off voltage glow discharge trigger time delay jitter
1 谢建民
2 西安交通大学 电气工程学院,陕西西安,710049
设计了典型参数下的伪火花放电开关,进行了空气介质下的电压特性实验,给出了伪火花开关放电电压与气压变化的关系曲线;测量了产生伪火花放电的气压范围(1～29Pa)和单间隙伪火花放电开关耐受电压的最大值(40kV),测得了伪火花放电与辉光放电的转折点气压(29Pa),并对实验结果进行了理论分析.研究了伪火花放电开关电压跌落时间与放电电压的关系,首次将开关电压跌落过程分为暂态阶段和稳态阶段,讨论了放电电路参数,气体压力,开关结构和放电电压对电压跌落时间的影响.实验表明,在气压和开关结构不变的条件下,暂态过程时间由放电电压决定,电压越高,则所需时间就越短;稳态过程时间由放电电路参数决定,不受放电电压影响.
伪火花放电开关 脉冲功率技术 耐受电压 电压跌落 Pseudospark switch（PSS） Pulsed power technology Hold-off voltage Voltage collapse
西安交通大学 电气工程学院,陕西西安,710049
设计了伪火花开关的陶瓷材料表面放电触发器,该触发器体积小,结构简单,可焙烧.经大量实验(>105次)表明,较传统的表面放电触发器可靠性提高,寿命延长,用它触发的伪火花开关(放电电压30～2kV)具有稳定的放电时延(50～340ns)和时延抖动(15～40ns).由于触发电流大,因此可在极低的开关电压下触发开关,对耐受电压30kV的伪火花开关,其最低可触发开关电压可至600V.
伪火花放电开关(PSS) 脉冲功率技术 陶瓷表面放电触发 空心阴极效应 Pseudospark switch（PSS） Pulsed power technology Ceramic surface flashover trigger Hollow cathode effect
