气体开关导通时, 电极材料熔融或汽化并从电极表面移出, 导致开关绝缘子被染污, 并可能诱发开关内绝缘闪络事故, 直接影响气体开关寿命和脉冲功率系统稳定性。在开关内嵌入有机玻璃圆环, 收集黄铜电极熔蚀产物, 并研究其对开关绝缘子表面形貌和沿面绝缘强度的影响。实验结果表明, 电极熔蚀会产生大量金属蒸汽和溅射液滴, 且熔蚀产物具有明显的轴向分布特性, 其中, 金属蒸汽冷凝并附着在绝缘子表面, 形成细微的金属粉末; 溅射液滴轰击绝缘子表面, 在局部区域形成密集的表面裂纹和金属颗粒嵌入物。在两种电极熔蚀产物的共同作用下, 开关绝缘子表面绝缘电阻下降, 闪络场强降低; 同时, 绝缘子表面轴向不同区域的绝缘电阻差别很大, 引起绝缘子表面电压分布不均和局部电场增强, 最终导致开关绝缘子闪络电压降低, 闪络概率增大。

阐述了Z箍缩驱动惯性聚变装置对快脉冲直线变压器气体开关的需求背景，介绍了快脉冲直线变压器气体开关技术发展的基本要求及国际研究进展，归纳了近年来主要研究成果和对当前研究有重要借鉴意义的结论，给出了提高静态稳定性、降低触发阈值和延长开关寿命的措施。介绍了气体放电的汤逊和流注理论，指出：在不大于1.5×106 Pa·cm范围内，汤逊理论完全适用于描述气体开关自击穿过程。根据巴申定律、Meek击穿判据，给出了开关气压和间距设计要点，分析了多间隙开关间隙数量和间隙的电压分布均匀性对开关自击穿电压的影响。根据触发击穿延时经验公式，归纳了降低触发电压阈值的技术途径。介绍了1维的电极熔蚀判据，并总结了减轻电极烧蚀的方法和措施。最后指出开关技术研究总体策略和方法。

电极材料是影响气体火花开关性能和寿命的关键因素之一.基于热传导方程分析了电弧作用下电极表层的温度场分布,得出了电极材料以及电弧属性参数对温度场分布的影响,并对黄铜、不锈钢、钨铜合金和高密度石墨4种电极材料进行了电极熔蚀实验,其质量亏损率分别为:黄铜6.39mg/C,不锈钢6.38mg/C,WCu合金4.19mg/C,高密度石墨1.19mg/C,与理论计算基本一致.

主要研究了在100kA微秒级电流脉冲作用下气体火花开关电极物质喷射现象的成因及规律.共进行了4种电极材料的喷射特性实验,实验结果表明,在开关放电过程中,电极表面物质喷射速度方向与材料无关,基本与放电点表面垂直,存在明显的发散角(约为12°).喷射产物的质量分布近似呈cosⁿφ分布(n约为1 400).