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纳秒脉冲气体放电中逃逸电子束流的研究

章程 马浩 邵涛 谢庆 杨文晋 严萍

纳秒脉冲气体放电中逃逸电子束流的研究

章程, 马浩, 邵涛, 谢庆, 杨文晋, 严萍
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  • 经典的放电理论(Townsend和流注理论)不能很好地解释纳秒脉冲放电中的现象,近年来基于高能量电子逃逸击穿的纳秒脉冲气体放电理论研究受到广泛关注. 有研究发现,高能逃逸电子是纳秒脉冲气体放电中的新特征参数. 本文研制了用于测量纳秒脉冲放电中逃逸电子束流的收集器,并对脉宽35 ns、上升沿1.21.6 ns激励的大气压纳秒脉冲气体放电中逃逸电子束流进行了测量. 收集器采用类似法拉第杯的原理,利用金属极收集纳秒脉冲放电中的高能电子,并转换为电信号后由示波器采集. 为了获得更好的逃逸电子束流波形,对逃逸电子束流收集器进行了优化设计,提高了收集器的阻抗匹配特性. 基于上述的逃逸电子束流收集器,研究了纳秒脉冲气体放电中逃逸电子的特征. 实验结果表明,所设计的收集器可以有效地测量到逃逸电子束流,改进设计后收集器测得的逃逸电子束流的时间分辨率和幅值均得到提高. 施加电压约80 kV 时,大气压空气中的逃逸电子束流幅值可达160 mA,脉宽小于1 ns. 多个脉冲激励放电的结果表明逃逸电子束流收集器具有较好的可靠性,其瞬态响应与时间分辨率比较稳定.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51207154,51222701)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2014CB239505)和新能源电力系统国家重点实验室开放基金(批准号:LAPS14009)资助的课题.
    [1]

    Lu X P, Yan P, Ren C S, Shao T 2011 Sci. China: Phys. Mech. Astron. 41 801 (in Chinese) [卢新培, 严萍, 任春生, 邵涛 2011 中国科学: 物理学 力学 天文学 41 801]

    [2]

    Shao T, Sun G S, Yan P, Gu C, Zhang S C 2006 Acta Phys. Sin. 55 5964 (in Chinese) [邵涛, 孙广生, 严萍, 谷琛, 张适昌 2006 物理学报 55 5964]

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    Li Y, Mu H B, Deng J B, Zhang G J, Wang S H 2013 Acta Phys. Sin. 62 124703 (in Chinese) [李元, 穆海宝, 邓军波, 张冠军, 王曙鸿 2013 物理学报 62 124703]

    [4]

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    Zhang C, Shao T, Tarasenko V F, Ma H, Ren C Y, Kostyrya I D, Zhang D D, Yan P 2012 Phys. Plasmas 19 123516

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    Zhang C, Shao T, Yu Y, Niu Z, Yan P, Zhou Y 2010 Rev. Sci. Instrum. 31 123501

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    Zhang C, Shao T, Yan P, Tarasenko V F 2013 High Voltage Engineering 39 2095

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    Burachenko A G, Tarasenko V F 2010 Tech. Phys. Lett. 36 1158

    [33]

    Tarasenko V F, Yakovlenko S I 2004 Phys. Usp. 47 887

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  • [1]

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    [3] 章程, 邵涛, 牛铮, 张东东, 王珏, 严萍. 大气压尖板电极结构重复频率纳秒脉冲放电中X射线辐射特性研究. 物理学报, 2012, 61(3): 035202. doi: 10.7498/aps.61.035202
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    [9] 谢旭东, 王 逍, 朱启华, 曾小明, 王凤蕊, 黄小军, 周凯南, 王 方, 蒋东镔, 黄 征, 孙 立, 刘 华, 王晓东, 邓 武, 郭 仪, 张小民. 光谱分辨条纹相机测量高能啁啾脉冲特性. 物理学报, 2007, 56(11): 6463-6467. doi: 10.7498/aps.56.6463
    [10] 毕学松, 朱亮, 杨富龙. 丝电爆过程的电流导入机理. 物理学报, 2012, 61(7): 078105. doi: 10.7498/aps.61.078105
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-13
  • 修回日期:  2014-01-16
  • 刊出日期:  2014-04-20

纳秒脉冲气体放电中逃逸电子束流的研究

  • 1. 中国科学院电工研究所, 北京 100190;
  • 2. 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室, 北京 100190;
  • 3. 中国科学院大学, 北京 100049;
  • 4. 华北电力大学, 新能源电力系统国家重点实验室, 保定 071003
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51207154,51222701)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2014CB239505)和新能源电力系统国家重点实验室开放基金(批准号:LAPS14009)资助的课题.

摘要: 经典的放电理论(Townsend和流注理论)不能很好地解释纳秒脉冲放电中的现象,近年来基于高能量电子逃逸击穿的纳秒脉冲气体放电理论研究受到广泛关注. 有研究发现,高能逃逸电子是纳秒脉冲气体放电中的新特征参数. 本文研制了用于测量纳秒脉冲放电中逃逸电子束流的收集器,并对脉宽35 ns、上升沿1.21.6 ns激励的大气压纳秒脉冲气体放电中逃逸电子束流进行了测量. 收集器采用类似法拉第杯的原理,利用金属极收集纳秒脉冲放电中的高能电子,并转换为电信号后由示波器采集. 为了获得更好的逃逸电子束流波形,对逃逸电子束流收集器进行了优化设计,提高了收集器的阻抗匹配特性. 基于上述的逃逸电子束流收集器,研究了纳秒脉冲气体放电中逃逸电子的特征. 实验结果表明,所设计的收集器可以有效地测量到逃逸电子束流,改进设计后收集器测得的逃逸电子束流的时间分辨率和幅值均得到提高. 施加电压约80 kV 时,大气压空气中的逃逸电子束流幅值可达160 mA,脉宽小于1 ns. 多个脉冲激励放电的结果表明逃逸电子束流收集器具有较好的可靠性,其瞬态响应与时间分辨率比较稳定.

English Abstract

参考文献 (34)

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