贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種贗火花放電領域的技術，具體是一種贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]贗火花放電是發(fā)生在巴申曲線左半支的一種低壓(I?10Pa)氣體放電。調節(jié)贗火花放電室內的工作氣壓和外加電壓，使之達到巴申曲線的放電條件，真空擊穿在極短的時間內完成，同時在放電室的陰陽兩級引出高功率密度的離子束和電子束。贗火花放電產(chǎn)生的強流脈沖電子束在諸如脈沖電子束物理、材料表面改性、輻射育種、微細加工、脈沖X射線的產(chǎn)生、高亮度脈沖電子搶等領域有廣泛的應用前景。
[0003]這種高壓放電的有效初始電離及其控制一直是技術研究和應用上的一大難點。為了降低初始電離的難度，使其電離過程變得在一定范圍內精確可控，觸發(fā)器是必不可少的
目.ο
[0004]目前常用的觸發(fā)裝置有兩種:直接或間接注入帶電粒子進行觸發(fā)的電觸發(fā)機制和利用光電效應進行觸發(fā)的光觸發(fā)機制。
[0005]電觸發(fā)機制的觸發(fā)過程如下:位于陰極腔內的觸發(fā)電極在高觸發(fā)電壓下發(fā)生放電擊穿，由于絕緣層材料蒸發(fā)和氣體分解，電子束在觸發(fā)電極附近、陰極腔內初步形成。在主電場的作用下，電子束迅速移動使主放電裝置內的電離化碰撞頻率大大增加，從而極大的提高主放電區(qū)的放電電流和電子束密度等輸出特性的強度和幅值。
[0006]圖1為現(xiàn)有的電觸發(fā)的贗火花放電腔體結構示意圖，其包括:陽極12、電介質13、陰極14、分流電阻15、觸發(fā)電極16和觸發(fā)電極電介質17。由于觸發(fā)絕緣材料在主脈沖和觸發(fā)脈沖的作用下，觸發(fā)電極電介質17會產(chǎn)生蒸發(fā)從而造成材料損失，降低了觸發(fā)電極16的使用壽命O
[0007]光學觸發(fā)器的觸發(fā)過程是:輻射強度為幾毫焦的光線入射至空心陰極背面，在光電效應作用下，使空心陰極腔中產(chǎn)生大量的自由電子，從而達到觸發(fā)的作用。不同于電觸發(fā)方式中觸發(fā)裝置必須位于主放電裝置內的接觸式觸發(fā)方式，光觸發(fā)是一種非接觸式觸發(fā)方式，它可以通過未聚焦的激光光源，光纖傳輸激光耦合觸發(fā)。光源進入空心陰極背面，不需要與陰極和主放電裝置直接產(chǎn)生接觸。
[0008]經(jīng)過對現(xiàn)有技術的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN103338027A，公開日為2013年10月02日，公開了一種基于贗火花開關觸發(fā)器的快前沿、低抖動、重頻觸發(fā)源，包括正負充電電源、控制系統(tǒng)、觸發(fā)器、低抖動重頻快Marx發(fā)生器系統(tǒng)，所述的正負充電電源于低抖動重頻快Marx發(fā)生器系統(tǒng)的輸入端連接，所述正負充電電源的正電源和觸發(fā)器連接，所述控制系統(tǒng)連接在正負充電電源與觸發(fā)器之間；所述低抖動重頻快Marx發(fā)生器系統(tǒng)于觸發(fā)器連接，觸發(fā)器中的開關為贗火花開關。但該裝置只是應用了贗火花放電機理，并沒有涉及改進贗火花放電裝置。
【發(fā)明內容】
[0009]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提出一種贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)，實現(xiàn)光電隔離，減小了系統(tǒng)體積，節(jié)約試驗成本，降低了系統(tǒng)的復雜性。
[0010]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0011]本發(fā)明包括:試驗腔體、抽真空裝置和用于產(chǎn)生電子束的贗火花放電腔體，其中:贗火花放電腔體和抽真空裝置分別與試驗腔體相連，試驗腔體中設有用于控制電子束強度的束流強度控制板。
[0012]所述的贗火花放電腔體包括:空心陰極、空心陽極、紫外光源、第一法蘭盤和第二法蘭盤，其中:空心陰極與紫外光源分別設置于第一法蘭盤兩側，空心陽極設置于第二法蘭盤一側且與空心陰極相對，空心陰極內設有與紫外光源相對的金屬網(wǎng)。
[0013]所述的空心陽極與空心陰極之間設有陶瓷封裝。
[0014]所述的第一法蘭盤和第二法蘭盤之間設有儲能電容，該第一法蘭盤連有電子束加速電壓控制器。
[0015]所述的紫外光源與第一法蘭盤之間設有觀察窗。
[0016]所述的觀察窗優(yōu)選為紫外玻璃。
[0017]所述的紫外光源連有用于形成光脈沖的脈沖形成網(wǎng)絡。
[0018]所述的抽真空裝置包括:機械栗和擴散栗，其中:機械栗和擴散栗通過同一管道與試驗腔體相連，且擴散栗設置于機械栗和試驗腔體之間。
[0019]所述的紫外光源為氙氣閃光燈。
[0020]所述的試驗腔體上設有送氣口和電氣控制接入口。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為現(xiàn)有贗火花放電腔示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明結構不意圖；
[0023]圖3為贗火花放電腔體結構示意圖；
[0024]圖中:I試驗腔體;2贗火花放電腔體;3抽真空裝置;4高壓探針；5脈沖形成網(wǎng)絡;6電子束加速電壓控制器;7贗火花電子束;8束流強度控制板;9儲能電容；10送氣口； 11電氣控制接入口； 201紫外光源；202空心陰極；203空心陽極；204金屬網(wǎng)；20 5陶瓷封裝；206觀察窗；207第一法蘭盤;208第二法蘭盤;301機械栗;302擴散栗；12陽極；13電介質；14陰極；15分流電阻；16觸發(fā)電極;17觸發(fā)電極電介質。
【具體實施方式】
[0025]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0026]如圖2所示，本實施例包括:試驗腔體1、抽真空裝置3和用于產(chǎn)生電子束的贗火花放電腔體2，其中:贗火花放電腔體2和抽真空裝置3分別與試驗腔體I相連，試驗腔體I中設有用于控制電子束強度的束流強度控制板8。該贗火花放電腔體2的陰極連接高電壓，其陽極引出電子束。
[0027]所述的贗火花放電腔體2設置于試驗腔體I的上部。試驗腔體I下部左側設有送氣口 10和電氣控制接入口 11，該送氣口 10通過通氣管道與試驗腔體I相連，電氣控制接入口 11通過試驗腔體I中的專用電路機械管道與其相連。抽真空裝置3設置于試驗腔體I下部，其由機械栗301和擴散栗302組成，機械栗301和擴散栗302依次串聯(lián)于試驗腔體I上。機械栗301和擴散栗302將系統(tǒng)抽取到要求的真空度后，通過送氣口 10沖入特定氣體至規(guī)定的壓力值。系統(tǒng)的機械及電氣信號通過電氣控制接入口 11接入，以保證腔室中環(huán)境的純凈。
[0028]如圖3所示，所述的贗火花放電腔體2包括:空心陰極202、空心陽極203、紫外光源201、中心設有通孔的第一法蘭盤207和第二法蘭盤208，其中:第二法蘭盤209的下表面設置于試驗腔體I上部，其上表面設置有空心陽極203;空心陰極202設置于第一法蘭盤207下部，第一法蘭盤207和第二法蘭盤208通過陶瓷封裝205相連;陶瓷封裝起絕緣作用，能承受35KV以上的電壓。紫外光源201設置于第一法蘭盤207的上部且位于通孔處，紫外光源201與第一法蘭盤207之間設有觀察窗206。該觀察窗206與第一法蘭盤207焊接，且為紫外玻璃，起到透光和過濾作用?？招年帢O202內的設有金屬網(wǎng)204。紫外光源201發(fā)出的紫外線可以通過觀察窗206以及第一法蘭盤207中部的通孔進入空心陰極202。紫外光源201采用氙氣閃光燈。
[0029]所述的第一法蘭盤207和第二法蘭盤208之間還連有儲能電容9，第一法蘭盤207連有電子束加速控制器。紫外光源201連有脈沖形成網(wǎng)絡5和高壓探針4。通過電子束加速電壓控制器6和脈沖形成網(wǎng)絡5來提供贗火花放電所需的高壓環(huán)境。
[0030]所述的試驗腔體I內上部，位于贗火花放電腔體2兩側，設有束流強度控制板8，用來控制贗火花電子束7的強度。在紫外光源201發(fā)出的紫外光觸發(fā)作用下，空心陰極202和空心陽極203之間產(chǎn)生贗火花電子束7，并射入試驗腔體I中。
[0031]當紫外光源201采用氙氣閃光燈時，首先機械栗301將系統(tǒng)抽至真空度為10—2Torr,擴散栗302進一步將系統(tǒng)真空度抽至10—5Torr,而后通過送氣口 10沖入氬氣，直至系統(tǒng)真空度達到10—2Torr,這個過程大概需要30?40分鐘。該氙氣閃光燈的頻率為10Hz，脈沖持續(xù)時間為300ns，光電轉換率為14%，輸出功率為2?8mJ，其中波長能量約占總能量的39%。氙氣閃光燈作為光觸發(fā)裝置，觸發(fā)能量和放電能量相比較，觸發(fā)轉化效率大于1400倍。
[0032]與現(xiàn)有技術相比，本裝置實現(xiàn)光電隔離，減小了系統(tǒng)體積，降低了系統(tǒng)的復雜性，使用氙氣閃光燈作為光源，減少了系統(tǒng)電路的復雜度，節(jié)約了試驗成本。
【主權項】
1.一種贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)，其特征在于，包括:試驗腔體、抽真空裝置和用于產(chǎn)生電子束的贗火花放電腔體，其中:贗火花放電腔體和抽真空裝置分別與試驗腔體相連，試驗腔體中設有用于控制電子束強度的束流強度控制板； 所述的贗火花放電腔體包括:空心陰極、空心陽極、紫外光源、第一法蘭盤和第二法蘭盤，其中:空心陰極與紫外光源分別設置于第一法蘭盤兩側，空心陽極設置于第二法蘭盤一側且與空心陰極相對，空心陰極內設有與紫外光源相對的金屬網(wǎng)； 所述的抽真空裝置包括:機械栗和擴散栗，其中:機械栗和擴散栗通過同一管道與試驗腔體相連，且擴散栗設置于機械栗和試驗腔體之間。2.根據(jù)權利要求1所述的贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)，其特征是，所述的空心陽極與空心陰極之間設有陶瓷封裝。3.根據(jù)權利要求2所述的贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)，其特征是，所述的第一法蘭盤和第二法蘭盤之間設有儲能電容，該第一法蘭盤連有電子束加速電壓控制器。4.根據(jù)權利要求3所述的贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)，其特征是，所述的紫外光源與第一法蘭盤之間設有觀察窗。5.根據(jù)權利要求4所述的贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)，其特征是，所述的觀察窗為紫外玻璃。6.根據(jù)權利要求1所述的贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)，其特征是，所述的紫外光源連有用于形成光脈沖的脈沖形成網(wǎng)絡。7.根據(jù)權利要求6所述的贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)，其特征是，所述的紫外光源為氙氣閃光燈。8.根據(jù)權利要求1所述的贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)，其特征是，所述的試驗腔體上設有送氣口和電氣控制接入口。
【專利摘要】一種贗火花光觸發(fā)放電系統(tǒng)，包括：試驗腔體、抽真空裝置和用于產(chǎn)生電子束的贗火花放電腔體，其中：贗火花放電腔體和抽真空裝置分別與試驗腔體相連，試驗腔體中設有用于控制電子束強度的束流強度控制板，所述的贗火花放電腔體包括空心陰極、空心陽極、紫外光源、第一法蘭盤和第二法蘭盤，空心陰極與紫外光源分別設置于第一法蘭盤兩側，空心陽極設置于第二法蘭盤一側且與空心陰極相對，空心陰極內設有與紫外光源相對的金屬網(wǎng)，本裝置實現(xiàn)光電隔離，減小了系統(tǒng)體積，節(jié)約試驗成本，降低了系統(tǒng)的復雜性。
【IPC分類】H01J7/30, H01J7/44
【公開號】CN105529230
【申請?zhí)枴緾N201610078334
【發(fā)明人】傅宇蕾, 胡靜, 趙萬生
【申請人】上海交通大學
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2016年2月3日