坏。而采用本开关等离子体触发方式，触发结构仅作为一个等离子体发生器产生诱导电子，其本身不在开关回路中，且发生器本身为垂直于开关间隙放置，最大限度的减小开关导通回路对触发结构的影响，这可以简化触发电源隔离系统的设计，同样有利于实现开关触发电源的小型化，也进一步降低对触发电气线路的绝缘要求。
【附图说明】
[0014]图1为本气体开关的主体结构示意图。
[0015]图2为本气体开关的俯视截面图。
[0016]图3为阵列微空心阴极表面结构图。
[0017]图中标号:1_开关上电极连接盘，2-电极连接盘固定螺丝，3-密封胶圈，4-开关上电极，5-触发发生器阴极引出电极，6-外绝缘筒，7-开关下电极，8-开关下电极连接盘，9-触发发生器阳极，10-触发发生器介质层，11-微孔阵列结构，12-触发发生器固定座，13-触发发生器阴极，14-触发发生器阳极连接环，15-气动接头，16-触发发生器阳极引出电极，17-阳极固定螺母。
【具体实施方式】
[0018]气体开关的加工实施:
本发明所实现的气体开关主体结构为圆柱形(参考附图1)，开关主电极分为上、下两个电极4、7，分布在外绝缘筒体6的上、下两侧，外绝缘筒6内部中间为阵列微空心阴极发生器，以及进出气接头。外绝缘筒采用有机玻璃材质，参考尺寸为:筒高90_、筒壁厚15_、内外直径分别为56mm和86mm，亦可根据具体工作电压和工作环境设计相应外尺寸，外表面防爬电螺纹可根据电压等级相应设计;开关主电极为实心圆柱体，直径为10mm，采用黄铜材质，边缘3mm倒角，该倒角角度亦可根据开关具体尺寸设计通过电磁场仿真软件设计相应的数值；开关主电极的连接盘I采用不锈钢材质，盘尺寸略小于外绝缘筒，覆盖于外绝缘筒上下表面，起到固定上下主电极和形成内部密闭空间的作用，连接盘I表面边缘开孔，通过固定螺丝2与外绝缘筒6固定，连接盘I与外绝缘筒6通过密封胶圈3实现密封;进、出气接头15采用现成购买的通用快速气动接头，该接头通过螺纹和密封胶带进行固定密封，安装方便，可实现气路的快速插拔式连接，无需其他密封固定手段；
阵列微空心阴极发生器的阴极13和阳极9为不锈钢材质，表面做圆弧倒角处理，介质层10为聚四氟乙烯材质，阳极和介质层厚度控制在0.8?1mm，三部分采用粘接方式组合成型，并用半固体绝缘胶进行加固和缝隙的填充，发生器外直径为8mm，筒长15mm，实施时的具体尺寸可根据开关尺寸设计做适当调整;3个发生器呈120度角度均匀分布在开关的中间平面(参考附图2)，其中每个发生器的阴极均通过引出电极5引出，3个发生器的阳极9通过不锈钢的连接环14相连，连接环14的设计尽可能贴近绝缘筒内壁，并通过一个不锈钢引出电极16引出，环形贴壁的设计可以尽可能减小触发电极对开关间隙电场的影响;微孔阵列结构采用激光精密加工方式，单个微孔11尺寸在0.5?0.7_，孔间距0.8?1_，微孔的阵列方式可参考附图3，亦可以设计其他形状的阵列方式，微孔贯通阳极、介质层，并进入阴极前端部Imm的深度，激光加工精度高，且一致性更好，其他可参考的加工方式还包括精密机械加工和刻蚀等离子体加工等。
[0019]气体开关的工作方式:
本气体开关使用时需要配合相应的脉冲电源设备、气路控制设备以及高电压设备使用。气体开关的上、下电极通过电极连接盘与外部高压电路连接，外部高压一般为高电压的储能电容或者充电的传输线;快速气动接头连接外部气体控制设备，可根据需求调节气体开关内部的气压和气体组分;通过调整上、下电极间距(即开关的击穿间隙)和气体组分及气压可实现不同的开关静态自击穿电压，该数值决定了开关工作电压的上限，可在具体使用时根据实际工作参数确定合适的值，确定依据为巴申定理:在一定的气体组分下，击穿间隙与气压的乘积决定间隙的自击穿电压;气体开关中部的阵列微空心阴极放电发生器有4个引出电极，分别为3个发生器的3个阴极和I个共用阳极，实施时一般3个阴极连接在一起，通过引出电极实现与脉冲电源设备的电气连接。开关工作时，当通过脉冲电源设备给出一个合适的触发电压脉冲时，可以实现触发发生器的阵列微空心阴极放电，诱导击穿间隙发生击穿，实现开关导通。
【主权项】
1.一种阵列微空心阴极放电触发的气体开关，其特征在于，包括:开关主电极及其连接件、外绝缘筒、阵列微空心阴极放电发生器和气路接头;其中: 所述外绝缘筒形状为中空形圆筒，内壁用于安装开关主电极和阵列微空心阴极放电发生器，中间设有若干通孔，提供触发电源设备的电气连接的通道，以及气路通道，实现开关内部气压的控制;外壁有圆弧形曲线结构用来增加表面距离，防止开关爬电； 所述开关主电极为上、下两个圆柱形电极，开关主电极连接件为两个，每个连接件分为圆盘和连接螺纹杆两部分，两个圆盘分别盖在外绝缘筒上、下两端，并用密封胶圈密封固定，同时作为开关与外部电路的电气连接;上、下两个圆柱形电极的一端部通过连接螺纹杆分别连接、固定于两个圆盘的中心部位，上、下两个圆柱形电极的另一端相对，形成主电极间隙，通过调整拧入连接螺纹杆的深度，可以灵活改变主电极间隙长短以适合不同电压要求的应用； 所述阵列微空心阴极放电发生器作为开关的触发器，为“阳极-介质层-阴极”的三层圆柱结构，阴极在内层，为实心圆柱结构，圆柱后端部开孔并攻螺纹，用于与连接件的电气连接，阳极在外层，为空心圆柱结构，包裹在整个发生器外部，介质层在中间，将两部分隔离并实现电气绝缘;在圆柱形阳极前端部表面有若干激光钻孔实现的微孔，这些微孔贯穿阳极、介质层，并深入到阴极前端面内，形成微孔阵列；阵列微空心阴极放电发生器共有三个，其后端部固定在外绝缘筒内壁的中部区域，并在同一平面内呈120度角度分布;三个阴极后端部经由阴极引出电极引出外绝缘筒外，三个阳极前端部表面正对主电极间隙，使产生的等离子体在最短路径上被加速至主电极间隙，三个阳极后端部通过连接环相互连接，并经由引出电极引出外绝缘筒； 所述气路接头采用快速气动接头，该气路接头共2个，为I个进气口接头，I个出气口接头，它们通过螺纹和密封圈固定在外绝缘筒中间部位。2.根据权利要求1所述的阵列微空心阴极放电触发的气体开关，其特征在于:所述开关主电极的上、下两电极前端面经圆弧倒角处理，以便实现静态电压下的电场均匀分布。3.根据权利要求1或2所述的阵列微空心阴极放电触发的气体开关，其特征在于:开关主电极采用黄铜材质，电极的连接件采用不锈钢材质，外绝缘筒采用有机玻璃材质，阵列微空心阴极放电发生器的阳极和阴极采用不锈钢材质，介质层采用聚四氟乙烯材质。
【专利摘要】本发明属于脉冲功率技术领域，具体为一种阵列微空心阴极放电触发的气体开关。开关结构主要包括：外绝缘筒、主电极、阵列微空心阴极放电发生器、气动接头、连接和加固部件等。阵列微空心阴极放电发生器作为开关的触发器，为阳极-介质层-阴极三层结构，其上通过激光打孔实现若干微孔阵列。发生器在脉冲电压作用下实现微空心阴极放电，利用阵列放电产生的大面积的高密度电子作为初始诱导电子，最终实现开关的击穿导通。由于触发器采用微等离子体放电实现，相较传统三电极场畸变和多极多通道开关的触发机制，触发电压低、触发所需能量小，有利于开关触发电源的小型化；同时多触发器多点的同步触发，可实现开关的多通道击穿导通，降低开关的导通电感。
【IPC分类】H01T14/00
【公开号】CN105514803
【申请号】CN201610028555
【发明人】刘克富, 张成博, 邱剑, 余澜明, 童立青
【申请人】复旦大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月18日