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科研动态

脉冲功率实验室在新型大功率脉冲开关研究上获进展

发表时间:2017-07-03 发布者:熊佳明 朱瑞东 浏览次数:2557



电气学院高电压工程系脉冲功率实验室有关新型脉冲开关的最新研究成果《Geometric Factors Affecting Capillary Discharge Jet Length in Atmospheric Pressure Air》(大气压空气中毛细管结构对放电射流长度的影响)作为亮点文章在国际著名刊物《REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS》(科学仪器评论)最新一期杂志上发表(2017年6月20号)。论文共同作者是李黎、熊佳明、程勇、彭明洋以及潘垣院士。

美国物理学会(American Institute of Physics,AIP)网站认为该文章有较大的价值,为推广文章的公开度,美国物理学会(AIP)杂志编辑通过网络进行了采访。论文代表作者熊佳明(2016级硕士研究生)、李黎副教授接受了采访。6月20日,AIP出版社在其新闻网站发布了对该文章作者采访的新闻报道。报道详见:https://publishing.aip.org/publishing/journal-highlights/getting-biggest-bang-out-plasma-jets

电热等离子体是电流或电弧加热产生的电离气体,这种等离子体可以由细长圆柱形腔体中的管壁材料消融控制电弧产生,在高温高压的情况下通过一个细孔喷射出去,形成电热等离子体射流。这种放电工作模式有时候也被称作毛细管放电(Capillary Discharge),可应用于电热化学发射技术的药室点火、低气压X光激光、助燃等离子体火炬等先进技术中。

射流长度是毛细管放电的重要特征,有较高的应用价值。例如,在大型高功率激光器中,必须保证大电流高功率气体开关的不拒动、不误动。毛细管放电射流可以作为三电极类型气体开关的触发源,利用脉冲源激励形成射流体,等效于一个等离子体的可动电极,放电时可由阴极向阳极延伸,从而确保开关在低工作系数下不误动的同时,能够可靠触发导通,防止拒动。这一思想将等离子体射流拓展应用到了大功率脉冲开关领域。

脉冲功率实验室在潘垣院士指导下,李黎老师、熊佳明等同学通过改变沿面距离、阴极直径以及阴极尖端长度等毛细管结构参数,对射流长度的变化展开了研究。实验结果表明,毛细管喷射腔结构参数的改变会影响细管腔内沉积能量密度和能量利用效率的大小,精心设计的毛细管射流可在10.4J的放电能量下实现2.8cm以上的脉冲射流长度,相应的气体开关可在20%低工作系数下可靠工作。

文章链接:http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4983842