一种用于测量气体汤逊放电参数的真空实验装置的制作方法

本发明涉及气体放电机理和气体绝缘性能的研究领域，尤其是一种用于测量气体汤逊放电参数的真空实验装置。

背景技术：

气体的汤逊放电参数即可以用来表征气体抑制放电发展的能力和绝缘性能，也可以用来研究气体放电的发展机理，该参数在等离子体物理和气体绝缘领域方面是十分重要的。该实验的主要内容是在不同气压、间距和电场强度下对气体的放电电流进行测量。在实验过程中，样品用量较少，工作气压较低，且存在往复的机械运动，而传统的动密封很难满足实验要求，这给实验装置的密封性设计带来较大的难度。在实验开始前，需要对实验装置提供抽真空气路和待测气体的进样气路，在进行实验装置的电路设计时，需要考虑为气体电离提供强电场的同时还要考虑为步进电机提供弱电驱动与控制，此外，由于初始电子的跃迁需要强激光照射，这些要求使得该实验装置集合了气、电、光三路，且电路中还包含了强电和弱电，在安排各个功能区域时必须要考虑各系统的空间隔绝和分配问题。

综上，在对气体汤逊放电参数进行测量时，需要一种精密复杂且符合测量要求的真空实验装置。

技术实现要素：

针对测量气体汤逊放电参数时的实验要求，本发明设计了一种用于测量气体汤逊放电参数的真空实验装置，该装置结构紧凑，气密性好、扩展能力强，满足气体汤逊放电参数的测量要求。

本发明未解决以上问题采取的技术方案是：一种用于测量气体汤逊放电参数的真空实验装置，其特征在于：包括光电双通路高压密封套管、放电室上盖、真空放电室、真空放电室扩展观察窗、抽真空系统连接法兰、真空挡板阀、真空系统连接气道、真空放电室下座圈、真空放电室下盖、真空放电室平台固定螺孔、下盖密封螺栓、真空电极、下电极连接线、密封传动包、下电极螺杆、放电间隙、真空放电室主观察窗、真空放电室扩展连接口、真空度调节器、真空放电室进样气道;

所述光电双通路高压密封套管穿过真空放电室上盖，进入真空放电室中，所述真空放电室上盖通过上盖密封螺栓安装于真空放电室上端，所述真空放电室外接有真空放电室扩展连接口和真空放电室扩展观察窗，所述真空挡板阀连接于抽真空系统连接气道处，所述抽真空系统连接法兰安装于真空挡板阀下方，所述真空放电室下盖，通过通过下盖密封螺栓与真空放电室下座圈刚性连接，所述真空放电室下盖外缘开设有真空放电室平台固定螺孔，所述密封传动包安装于真空放电室下盖两侧，用于实现真空放电室内外的动力传输，所述放电间隙通过光电双通路高压密封套管和下电极螺杆悬吊于真空放电室中间，所述放电间隙通过下电极连接线与真空电极相连，所述真空度调节器通过法兰安装于真空放电室进样气道处，所述真空放电室主观察窗焊接于真空放电室（5）外侧，与放电气隙保持水平，所述真空度调节器安装于真空放电室进样气道处。

进一步地，所述真空放电室上盖与真空放电室接触面上，使用上盖氟胶O型密封圈实现气密封，所述下真空放电室下盖与真空放电室下座圈接触面上，使用下盖氟胶O型密封圈实现气密封。

进一步地，所述密封传动包（18）由磁流体密封装置（17）和传动齿轮（19）组成；所述磁流体密封装置安装于真空放电室下盖外侧，所述所述传动齿轮安装于真空放电室内侧。

进一步地，所述放电间隙由上电极光学镜片架，罗可夫斯基上电极，激发电子入口，罗可夫斯基下电极，下电极绝缘，光路辅助镜片，密封石英镜片组成；所述上电极光学镜片架上部通过螺纹安装于光电双通路高压密封套管下方，下部安装有罗可夫斯基上电极，所述电极光学镜片架下方镶嵌有光路辅助镜片，用以提供激发电子，所述光路辅助镜片未与电极光学镜片架刚性连接，可通过上电极辅助气道进行替换，所述激发电子入口中间由镍金属网组成，通过外壁螺纹安装于罗可夫斯基上电极中心处，所述罗可夫斯基下电极下侧连接有下电极绝缘，以防止放电信号泄漏，所述下电极绝缘与下电极螺杆相连，用以调整放电间隙的距离，所述密封石英镜片通过密封胶水粘接于光电双通路高压密封套管下端，用以实现光通路和气密封。

进一步地，所述放电间隙中的由上电极光学镜片架和下电极绝缘开设有上电极辅助气道和下电极辅助气道，用以加速闭锁空间的抽真空过程，防止残留气。

本发明的有益效果是：

一、本实验装置结构紧凑，减少了气体用量，节约了实验成本；

二、本实验装置采用了磁流体密封装置，本实验装置开孔数较少，并在多处接触面采用了氟胶O型密封圈，提高了装置的气密性，保证了参数测量的准确度；

三、本实验装置提供了可拆卸镜架和可替换镜片，减小实验设备的维护难度；

四、本实验装置采用了高、低压隔离供电，防止测量电流的泄漏和干扰；

五、本实验装置在内部各封闭空间内增加了放气通道，提高气体流通性，防止残留气体对气体成分的影响；

六、本实验装置外设有扩展接口，可以为以后的功能扩展提供硬件支持，提高装置的通用性和使用寿命。

附图说明

图1是实验装置的整体结构图

图2是放电间隙的结构图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明。

结合图1和图2所示，本发明公开的一种用于测量气体汤逊放电参数的真空实验装置，其特征在于：包括光电双通路高压密封套管1、放电室上盖2、真空放电室5、真空放电室扩展观察窗6、抽真空系统连接法兰7、真空挡板阀8、真空系统连接气道9、真空放电室下座圈10、真空放电室下盖11、真空放电室平台固定螺孔12、下盖密封螺栓13、真空电极15、下电极连接线16、密封传动包18、下电极螺杆20、放电间隙21、真空放电室主观察窗22、真空放电室扩展连接口23、真空度调节器24、真空放电室进样气道25;

所述光电双通路高压密封套管1穿过真空放电室上盖2，进入真空放电室5中，所述真空放电室上盖2通过上盖密封螺栓4安装于真空放电室5上端，所述真空放电室5外接有真空放电室扩展观察窗6和真空放电室扩展连接口23，所述真空挡板阀8连接于抽真空系统连接气道9处，所述抽真空系统连接法兰7安装于真空挡板阀8下方，所述真空放电室下盖11，通过通过下盖密封螺栓13与真空放电室下座圈10刚性连接，所述真空放电室下盖11外缘开设有真空放电室平台固定螺孔12，所述密封传动包18安装于真空放电室下盖11两侧，用于实现真空放电室5内外的动力传输，所述放电间隙21通过光电双通路高压密封套管1和下电极螺杆20悬吊于真空放电室5中间，所述放电间隙21通过下电极连接线16与真空电极15相连，所述真空度调节器24通过法兰安装于真空放电室进样气道9处，所述真空放电室主观察窗22焊接于真空放电室5外侧，与放电气隙21保持水平，所述真空度调节器24安装于真空放电室进样气道25处。

所述抽真空系统连接法兰7下接高真空系统，为真空放电室5进行高真空处理。

所述真空度调节器24与带测气体罐相连，在抽真空程序完毕后，通过设定气压值给真空放电室5内充气

所述真空放电室上盖2与真空放电室5接触面上，使用上盖氟胶O型密封圈3实现气密封，所述下真空放电室下盖11与真空放电室下座圈10接触面上，使用下盖氟胶O型密封圈14实现气密封。

所述密封传动包18由磁流体密封装置17和传动齿轮19组成；所述磁流体密封装置17安装于真空放电室下盖11外侧，所述所述传动齿轮19安装于真空放电室5内侧。

所述放电间隙21由上电极光学镜片架2-1，罗可夫斯基上电极2-2，激发电子入口2-3，罗可夫斯基下电极2-4，下电极绝缘2-5，光路辅助镜片2-6，密封石英镜片2-9组成；所述上电极光学镜片架2-1上部通过螺纹安装于光电双通路高压密封套管1下方，下部安装有罗可夫斯基上电极2-2，所述电极光学镜片架2-1下方镶嵌有光路辅助镜片2-6，所述激发电子入口2-3由镍金属网构成，通过外壁螺纹安装于罗可夫斯基上电极2-2中心处，所述罗可夫斯基下电极2-4下侧连接有下电极绝缘2-5，以防止放电信号泄漏，所述下电极绝缘2-5与下电极螺杆20相连，用以调整放电间隙21的距离，所述密封石英镜片2-9通过密封胶水粘接于光电双通路高压密封套管1下端，用以实现光通路和气密封。

优选的，光路辅助镜片为可替换设计，采用光学透镜进行聚焦，并且表面镀有金膜，以提供初始电子。

优选的，上电极光学镜片架上端内侧和下端外侧加工螺纹，用来将罗可夫斯基上电极和本身固定在光电双通路高压套管上。

优选的，减少放电室开孔数，进一步提高气密性。

所述放电间隙21中的由上电极光学镜片架2-1和下电极绝缘2-5开设有上电极辅助气道2-8和下电极辅助气道2-6，用以加速闭锁空间的抽真空过程，防止残留气。

以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。