毛细管等离子体发生器
阅读：384发布：2020-05-12
专利汇可以提供毛细管等离子体发生器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开的一种毛细管 等离子体 发生器，由毛细管、 阴极 、 阳极 、中间 电极 和防爆 外壳 组成。所述毛细管为圆管状，所述阴极(5)的一端为锥形、另一端为棒形电极供电源接线，阴极(5)的锥形部分位于毛细管(3)的一端的内孔中、并使该端封闭；所述阳极(2)为喇叭形中空结构，位于毛细管(3)的另一端，作为喷口端；本发生器还设有从毛细管(3)的内孔引出的中间电极(4)，在毛细管(3)的内孔内中间电极(4)与阴极(5)之间的距离为阳极(2)与阴极(5)之间距离的1/6-1/4，防爆外壳(1)套在毛细管(3)外。本发明将毛细管等离子体射流技术与高功率 开关 合二为一，具有等离子体射流和开关双重功能和特性，使用时主电源不需要配备大功率开关。，下面是毛细管等离子体发生器专利的具体信息内容。
毛细管等离子体发生器
技术领域
背景技术
毛细管等离子体发生器是八十年代以来发展起来的一种新型脉冲高能粒子源。放电等离子体在径长比很小(＜0.1)的所谓“毛细管”结构中产生，毛细管管壁通常采用碳氢分子材料如聚乙烯等材料制成，两端安装电极，其中开口中空的阳极为等离子体发射电极，毛细管通常长度为几个厘米到十厘米左右，内径2-6毫米。当毛细管两电极进行高压脉冲放电，在毫秒脉宽时间内通过数10kA电流，加热烧蚀毛细管管壁，产生高温高压高速等离子体射流。这种等离子体参数特性具有近似黑体特征。与其它等离子体发生器相比，其特点是结构简单，无需特殊真空环境、防爆措施，在大气条件下即可产生。在物理特性方面具有明显优势，温度高，密度大，射速快，因而具有广泛的应用前景。可以作为高速发射器用来发射高速粒子，可以作为推进器用于小物体推进，可以作为高温高密等离子体流用于材料表面改性，还可以作为点火装置，引燃其它工质。适当改变毛细管结构或毛细管内填料成分，可以满足不同应用需要，实现更广泛用途。超短脉冲毛细管放电等离子体在软x射线，激光驱动粒子加速等领域有重要应用。由于毛细管等离子体所具有的独特优势，在科学研究、工业和军事领域有着广泛的应用前景，近年来受到各国科学界的重视，目前美、英、法、德、俄等国研究机构都在积极从事这一领域的研究，正在开拓许多新的应用领域。
“小口径电热化学超高速发射实验研究”(见《推进技术》，Vol.20，No.6，1999)提供了一种为电热化学发射设计的毛细管等离子体发生器。该发生器为了降低脉冲电源击穿电压，建立初始等离子体电弧，在毛细管阴阳两极之间用金属丝连接，这种结构对于脉冲电源而言，毛细管处于短路状态，因此脉冲电源电路必须使用大功率闭合开关，当电源充电完成，闭合开关导通，电源对毛细管瞬时放电，产生高能等离子体射流。这种运行方式存在两方面的问题：首先是毛细管放电只能单次使用，其次要使用大功率开关，而大功率开关存在使用寿命，噪音，造价费用等等问题。
“小口径电热化学超高速发射实验研究”(见《推进技术》，Vol.20，No.6，1999)提供了一种为电热化学发射设计的毛细管等离子体发生器。该发生器为了降低脉冲电源击穿电压，建立初始等离子体电弧，在毛细管阴阳两极之间用金属丝连接，这种结构对于脉冲电源而言，毛细管处于短路状态，因此脉冲电源电路必须使用大功率闭合开关，当电源充电完成，闭合开关导通，电源对毛细管瞬时放电，产生高能等离子体射流。这种运行方式存在两方面的问题：首先是毛细管放电只能单次使用，其次要使用大功率开关，而大功率开关存在使用寿命，噪音，造价费用等等问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种能连续重复运行的毛细管等离子体发生器，该毛细管等离子发生器可以替代脉冲功率电源放电回路大功率开关，控制脉冲电源瞬时闭合回路，使用时使脉冲电源结构大大简化。
为实现上述发明目的，本发明提供的等离子发生器由毛细管、阴极、阳极、中间电极和防爆外壳组成，所述毛细管为圆管状，所述阴极的一端为锥形、另一端为棒形，阴极的锥形部分位于毛细管的一端的内孔中，并使该端封闭；所述阳极为喇叭形中空结构，位于毛细管(3)的另一端，作为喷口端；本发生器还设有从毛细管的内孔引出的中间电极，在毛细管的内孔内，中间电极与阴极之间的距离为阳极与阴极之间距离的1/6-1/4，毛细管外套有防爆外壳。
本发明的毛细管等离子体射流开关摒弃原有的阴阳极之间接入金属爆炸丝引弧方法，而引入中间电极，而主放电电源不需要配备大功率开关(大功率开关存在使用寿命，噪音，造价费用，还需要其它附属设备等等问题)。为提供中间电极触发的电源体积和功率都很小。当主电源充电完毕后，只要控制中间电极脉冲触发，即可使主电源放电。因此本发明具有大功率半导体开关元器件相同的电流和功率放大功能。本发明的电极结构经过精心设计，采用耐烧蚀材料制成，它将毛细管等离子体射流技术与高功率开关合二为一，具有等离子体射流和开关双重功能和特性。实验室多次重复试验表明，主电源在不配备大功率开关条件下，在中间电极发出触发脉冲之后很短时间内，即可使主放电电源导通放电，在毛细管等离子体发生器内产生高温高压高速等离子体射流。
附图说明
图1为本发明毛细管等离子体发生器的结构示意图具体实施方式如图1所示为毛细管等离子体发生器的剖面结构图，毛细管3为圆管状，毛细管内衬由聚乙烯材料制成，内孔直径2--6mm，长度40--100mm。阴极5的一端为锥形，其余部分为棒形，阴极材料使用耐烧蚀金属材料如钼、铜钨合金，阴极5的锥形部分从毛细管3的一端紧密插入其内孔中、使该端封闭。阳极2为喇叭形中空结构，位于毛细管3的另一端，形成毛细管等离子体发生器的喷口。阳极也使用耐烧蚀金属材料，这样可提高使用寿命。中间电极4从毛细管3的内孔引出，在毛细管内孔内，中间电极4与阴极5之间的距离占阴极与阳极之间距离的1/6-1/4。为防止大电流放电引起毛细管爆裂，毛细管外套以防爆外壳1。
使用时，阴阳两极连接主放电电源，等离子体射流由阳极喷射，脉冲触发由中间电极和阴极输入。当主电源对电容器充电完毕，触发脉冲施加到中间电极瞬间，即可使主放电回路导通，主放电回路参数根据等离子体射流参数要求进行设计。
为实现上述发明目的，本发明提供的等离子发生器由毛细管、阴极、阳极、中间电极和防爆外壳组成，所述毛细管为圆管状，所述阴极的一端为锥形、另一端为棒形，阴极的锥形部分位于毛细管的一端的内孔中，并使该端封闭；所述阳极为喇叭形中空结构，位于毛细管(3)的另一端，作为喷口端；本发生器还设有从毛细管的内孔引出的中间电极，在毛细管的内孔内，中间电极与阴极之间的距离为阳极与阴极之间距离的1/6-1/4，毛细管外套有防爆外壳。
本发明的毛细管等离子体射流开关摒弃原有的阴阳极之间接入金属爆炸丝引弧方法，而引入中间电极，而主放电电源不需要配备大功率开关(大功率开关存在使用寿命，噪音，造价费用，还需要其它附属设备等等问题)。为提供中间电极触发的电源体积和功率都很小。当主电源充电完毕后，只要控制中间电极脉冲触发，即可使主电源放电。因此本发明具有大功率半导体开关元器件相同的电流和功率放大功能。本发明的电极结构经过精心设计，采用耐烧蚀材料制成，它将毛细管等离子体射流技术与高功率开关合二为一，具有等离子体射流和开关双重功能和特性。实验室多次重复试验表明，主电源在不配备大功率开关条件下，在中间电极发出触发脉冲之后很短时间内，即可使主放电电源导通放电，在毛细管等离子体发生器内产生高温高压高速等离子体射流。
附图说明
图1为本发明毛细管等离子体发生器的结构示意图具体实施方式如图1所示为毛细管等离子体发生器的剖面结构图，毛细管3为圆管状，毛细管内衬由聚乙烯材料制成，内孔直径2--6mm，长度40--100mm。阴极5的一端为锥形，其余部分为棒形，阴极材料使用耐烧蚀金属材料如钼、铜钨合金，阴极5的锥形部分从毛细管3的一端紧密插入其内孔中、使该端封闭。阳极2为喇叭形中空结构，位于毛细管3的另一端，形成毛细管等离子体发生器的喷口。阳极也使用耐烧蚀金属材料，这样可提高使用寿命。中间电极4从毛细管3的内孔引出，在毛细管内孔内，中间电极4与阴极5之间的距离占阴极与阳极之间距离的1/6-1/4。为防止大电流放电引起毛细管爆裂，毛细管外套以防爆外壳1。
使用时，阴阳两极连接主放电电源，等离子体射流由阳极喷射，脉冲触发由中间电极和阴极输入。当主电源对电容器充电完毕，触发脉冲施加到中间电极瞬间，即可使主放电回路导通，主放电回路参数根据等离子体射流参数要求进行设计。
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