1 解放军后勤工程学院 基础部， 重庆 401311
2 国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
对紫外预电离技术在气体开关方面的影响进行原理研究，分析并实验验证电容并联的横向辅助电极对主开关进行紫外预电离的可行性。辅助电极击穿释放紫外光，通过光电效应在主开关表面产生初始电子，以减小主开关的击穿电压离散度。预电离效果与辅助电极击穿导通电流的峰值强度、辅助电极两端的电压以及预电离储能电容有关，优化这些参数可以提高光照强度来增强预电离效果。实验结果表明：当主开关内部充满氮气、分压电容为pF量级时，距离主电极15 cm远的横向辅助电极可以产生预电离效应。在此基础上，提出一种新型的横向型电容自耦式紫外预电离开关的设计。
自击穿开关 横向紫外照射 紫外光预电离 低离散度 电容耦合 self-breakdown switch transverse UV illumination UV pre-ionization low scatter capacitance coupling
针对触发脉冲幅值、气体压强和紫外光照射3个因素对多间隙气体开关触发特性的影响规律开展实验研究。实验结果表明:触发电压由50 kV提高到70 kV时，开关触发时延的抖动降低约40%，统计时延的抖动降低约44%，形成时延的抖动变化不大。触发电压继续升高，触发抖动降低的趋势明显减缓。开关工作气压由0.16 MPa提高到0.28 MPa，开关触发时延的抖动增大约1.6倍，统计时延和形成时延的抖动均显著增大。紫外光辐照时间增长，开关触发抖动显著减小，最佳的辐照时间为80~140 ns，开关触发时延的抖动降低约39%。紫外光辐照可以有效降低开关统计时延的抖动，对形成时延影响不大。
多间隙气体开关 触发抖动 统计时延 形成时延 紫外光预电离 multi-gap gas switch trigger jitter statistical delay formative delay ultraviolet pre-ionizing
针对一种用于快前沿直线脉冲变压器驱动源的多间隙气体开关，设计了针式和孔式两种预电离触发结构，获得了两种预电离结构下开关的自击穿特性和触发特性。实验结果表明:增加预电离针后，开关静态特性没有明显变化，开关自击穿电压平均值变化幅度小于3%;开关触发特性明显改善，开关工作电压150 kV、触发电压60 kV时，触发抖动减小约20%，触发阈值降低5~10 kV。对于针式预电离结构，实验研究了不同触发电压、工作气压、电离间隙距离时紫外光强度的变化规律,结果表明在电离间隙距离1.5~3.0 mm时，开关触发抖动小于2.0 ns，预电离效果明显。
多间隙气体开关 紫外光预电离 自击穿电压 触发抖动 multi-gap gas switch UV pre-ionizing self-breakdown voltage trigger jitter 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2806
研究了气体组份和峰化电容对紫外光预电离脉冲HF激光器性能的影响。实验发现最佳气体混合比为SF6/C2H6=20:1,峰化电容和主放电电容的最佳比为Cp/Cs=0.3在最佳气体混合比时,最大激光脉冲能量和对应的总气压随充电电压的提高而增大。另外,激光脉冲宽度随气压的升高而减小。得到了400 mJ的能量输出,脉冲峰值功率为1.5 MW,激光能量比输出达31.7 J/l·atm,最大电光转换效率约为2.2%。
激光技术 脉冲HF激光器 紫外光预电离 峰化电容
