[發明專利]一種激光燒蝕觸發薄膜開關和方波發生器

有效

• 申請號: 201811152041.7
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109378240B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 孫楚昱;張國偉;王海洋;趙昕;何小平;謝霖燊;李俊娜
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: H01H13/704
• 分類號: H01H13/704;H03K3/02;H03K5/01
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

為了解決現有的用于納秒級快前沿脈沖功率源的薄膜開關壽命短、導通穩定性和可靠性低的技術問題，本發明提供了一種激光燒蝕觸發薄膜開關和方波發生器。其中，激光燒蝕觸發薄膜開關包括薄膜開關底板，沿同一軸線依次設置在所述薄膜開關底板上的中空柱狀陰極、絕緣薄膜和陽極；陰極一端開口，另一端封閉，且封閉端上沿陰極軸向開設有通光孔；陰極內側壁上設有內螺紋；還包括通過激光器套筒支撐件固定支撐于薄膜開關底板上的激光器套筒、與激光器套筒一端相接的激光器套筒封蓋；激光器套筒另一端與陰極螺紋連接；激光器套筒內設置有激光器；激光器的出光口位置與陰極上的通光孔相對應。

技術領域

本發明涉及一種閉合開關裝置，具體涉及一種適用于快前沿脈沖功率設備的薄膜開關和方波發生器。

背景技術

利用儲能器件儲能后通過輸出開關閉合放電來產生快前沿脈沖是目前較為常見的脈沖功率裝置技術方案。其中，閉合開關是脈沖功率裝置的重要組成部件，其導通時間、擊穿穩定性以及回路電感都將直接影響脈沖功率裝置的輸出參數。

常見的用于脈沖功率裝置的閉合開關主要有氣體開關、半導體開關和絕緣薄膜開關。氣體開關通過改變氣壓，可產生高幅值脈沖，但由于氣壓與氣體擊穿的關系不嚴格遵守線性關系，因此輸出穩定性差，且操作復雜；半導體開關常用于重頻脈沖源中，開斷穩定性好，但輸出幅值較低、上升時間較長。相較而言，絕緣薄膜開關具有耐壓高、電感低的特點，適用于納秒級快前沿的高壓脈沖功率源。

申請號為2014200582474的中國專利中公開了一種基于薄膜開關的全自動方波發生器，該發生器中采用了金屬細針穿過陰極，刺破絕緣薄膜進行觸發的薄膜開關。但是這種機械觸發結構易出現卡針現象，且在多次使用后針尖老化變鈍，影響觸發結構的穩定性和可靠性。同時，金屬細針在觸發過程中會改變開關電場分布，影響開關導通性能。

發明內容

為了解決現有的用于納秒級快前沿脈沖功率源的薄膜開關壽命短、導通穩定性和可靠性低的技術問題，本發明提供了一種激光燒蝕觸發薄膜開關和方波發生器。

本發明的技術方案為：

一種激光燒蝕觸發薄膜開關，包括薄膜開關底板，以及沿同一軸線依次設置在所述薄膜開關底板上的陰極、絕緣薄膜和陽極；

其特殊之處在于：

所述陰極為中空柱狀結構，一端為開口端，另一端為封閉端；陰極的封閉端上沿陰極的軸向開設有通光孔；陰極的內側壁上設置有內螺紋；

還包括通過激光器套筒支撐件固定支撐于所述薄膜開關底板上的激光器套筒、與激光器套筒其中一端相接的激光器套筒封蓋；

所述激光器套筒另一端的外側壁上，與所述陰極配合處設置有外螺紋，激光器套筒與陰極通過螺紋副連接；

激光器套筒內設置有激光器；所述激光器的出光口位置與陰極上的通光孔相對應。

進一步地，激光器出光口處設置有調焦透鏡，調焦透鏡用于使得絕緣薄膜上的光斑直徑小于0.5mm。

進一步地，陽極外依次套裝有陽極同軸絕緣子和陽極接地套筒，三者構成前端尺寸大，后端尺寸小的漸變同軸結構；陰極外套裝有陰極固定裝置，陰極與陰極固定裝置間通過鈹銅簧片保持緊密電連接；陰極固定裝置與陽極接地套筒通過接地連接片聯接。

進一步地，所述激光器采用波長452nm、功率3W的二極管激光器。

進一步地，陰極固定裝置、陽極接地套筒、陰極和陽極均采用黃銅制成。

進一步地，陽極同軸絕緣子采用尼龍制成。

進一步地，絕緣薄膜采用棕色聚酰亞胺薄膜。

本發明同時提供了一種方波發生器，其特殊之處在于：包括上述的激光燒蝕觸發薄膜開關。