超宽带高功率脉冲辐射源亚纳秒气体开关的研究

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1、分类号：TNl35UDC：620密级：编号：工学硕士学位论文Yj1404596超宽带高功率脉冲辐射源亚纳秒气体开关的研究硕士研究生：指导教师：学位级别：学科、专业：所在单位：论文提交日期：论文答辩日期：学位授予单位：王雪杨康教授工学硕士检测技术与自动化装置沈阳理工大学2008年1月7日2008年3月1l目沈阳理工大学沈RI理1：人学硕十学位论文摘要脉冲功率技术在科学试验、国防、生物医学以及环境保护等领域有着广泛的应用。亚纳秒气体开关的研究源于脉冲功率技术迅速发展的要求，是脉冲功率系统关键元件之一。纳秒脉冲气体击穿特性的研究工作推动了气体放电研究

2、领域的完善和发展，具有重要的理论和实际意义。由于气体放电过程涉及到物理结构的不同层次(包括电子、原子、分子和光子)，影响因素比较多，因而还没有一个理想模型能够对放电过程进行精确描述。本文以汤森德放电理论和经典流注放电理论为基础，用有限元软件ANSYS对亚纳秒气体开关的击穿过程进行建模仿真。通过改变气体开关的电极形状、电极间距和电极材料来对亚纳秒气体开关性能进行分析。要求气体开关具有导通时问快、工作寿命长、绝缘恢复能力强的优点。通过仿真结果分析表明：在高电压、小间隙的开关中，平板电极击穿时分散性很大，稳定性极差，一般不采用：随着电极间距的减小，电

3、流密度峰值就越大。由于气体火花开关内的能耗与电流密度有关，当电流越大，开关击穿时电弧通道产生炙热气体和带电粒子也就越多，开关截止后开关的恢复速度也就越慢；电极材料应选用合金来减小电极的烧蚀，提高开关电极的使用寿命。关键词：亚纳秒：气体放电；电极形状；电极材料；ANSYS沈阳理工大学硕士学位论文AbstractPulsedpowertechnologyhasbeenusedextensivelyinthefieldsofscientificexperiments，nationaldefense，biomedicineandenvironmenta

4、lprotectionetc．Subnanosecondgasswimhstemsfromtherapiddevelopmentoftherequirementsofpulsedpowersystem．Itisthekeycomponentofpulsedpowersystem．TheresearchonthegasdischargeofNanosecondpulse’Sgasbreakdown，whichpromoteresearchinthefieldofperfectionanddevelopmentofgreattheoreticala

5、ndpracticalsignificance．·Thereisrioidealmodeltodescribethegasdischargebecausetheprocessofgasdischargeconcernslotsofaffectingfactorsanddifferentaspectsofsubstancemicrostructure(includingelectron，atom，moleculeandphoton)．ThisthesisbasedontheelectroncollisionionizationtheoryofTo

6、wnsendandstreamerthcory，subnanosecondgasswitchbreakdownprocessiSmodeledandsimulatedwiththefiniteelementsoftwareANSYS．Thethesishasanalyzedthesubnanosecondgasswitchperformancethroughchangingtheelectrodeshape，theelectl‘odespacingandelectrodematerial．Requiringagasswitchtobearhi曲

7、voltage，highcurrent，longlife—time，fastturn—ontimeandlowjitter．ItisRequiredthatthegasswitchhastheabilitiesoffaston—time，longlifespanandrecoveryinsulation．Simulationresultsshowthatinthehigh—voltageandsmallgapswitch，theflat—panelelectrodeisnotusedbecauseithasgreatdispersionandp

8、oorstabilitywhengasiSbrokendown．Withthedecreaseofthedistancebetweenelectrod