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电光开关等离子体电极研究

作　者: 郑建刚
导　师: 蔡邦维
学　校: 四川大学
专　业: 光学
关键词: 等离子体电极多程放大电光开关 ICF 激光驱动器隔离开关
分类号: O539
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

随着ICF 激光驱动器的不断发展，其能量和口径也越来越大，系统中的光学元件也越来越多。为了隔离后向反射激光以及激光器多程放大系统中的寄生振荡，需要研制一种大口径的电光开关。等离子体电极电光开关能够满足ICF激光系统的要求，被认为是新一代ICF激光驱动器的关键部件之一。要研制等离子体电极电光开关，必须首先获得大面积均匀等离子体。为此，本论文对气体放电形成大面积均匀等离子体的相关理论和方法进行了详细的研究，主要的工作及取得的成果包括： 1．介绍了近年国内外研制的各种构型的ICF激光驱动器及其放大器系统，阐述了等离子体电极电光开关在各种激光器放大系统中的地位和作用，分析了等离子体电极电光开关的结构特点，阐明了大面积均匀放电等离子体对研制等离子体电极电光开关的重要性和必要性。 2．针对电光开关对等离子体电极的要求，对等离子体的基本性质，形成等离子体的基本方法，气体放电形成等离子体的特点以及影响气体放电的因素和高压脉冲气体放电的物理过程进行了详细分析，阐述了气体放电形成大面积均匀等离子体电极的可能性。 3．自行设计了金属条形阴极、自动预电离阴极、钮扣阴极、空心阴极和磁控阴极，对各种阴极在不同放电气压、放电电压、预电离电压以及预电离方式下的放电延时和放电的空间均匀、稳定性，进行了实验研究； 4．首次对各种电极放电的实验结果进行了系统的分析研究和讨论，得出了产生大面积均匀放电等离子体的条件，获得了空间均匀稳定的放电等离子体。四川大学硕士学位论文5．从应用上对等离于体电极进行研究。实验测试了 240mm X 240mm等离于体电极电光开关的开关效率的空间分布，开关上升时间以及等离于体放电的同步情况，等离子体电极电光开关的各项性能表明：等离子体在电光开关中的应用是可行的。总之，由于ICF驱动器研究的需要，我们在国内首次对大面积均匀放电等离子体电极进行了研究。研究的等离子体电极直接用于ICF激光驱动器的隔离开关，开关的各项指标很好地满足了激光系统对隔离开关的要求。在国外对此项技术垄断的惰况下，该项研究成果，为我国ICF激光驱动器的研制提供了有力的技术保障。这是继美国之后，我国在世界上第二个掌握了该项技术。

全文目录

中文摘要  2-4
英文摘要  4-8
第一章引言  8-20
  第一节惯性约束聚变（ICF）研究概述  8-14
  第二节等离子体电极普克尔盒电光开关  14-17
  第三节等离子体电极的研究进展及本论文的意义和内容  17-20
第二章气体放电形成等离子体的基本理论  20-34
  第一节等离子体及其基本特征  20-23
  第二节形成等离子体的方法  23-25
  第三节辉光放电形成等离子体  25-33
    2．3．1 辉光放电及其基本特征  25-27
    2．3．2 电光开关对等离子体电极的要求  27-29
    2．3．3 影响放电的因素  29-32
    2．3．4 气体脉冲放电  32-33
  第四节小结  33-34
第三章大面积均匀放电等离子体的获得  34-55
  第一节平面条形金属阴极放电研究  35-38
    3．1．1 预电离电压对等离子体放电均匀性和延时的影响  36-37
    3．1．2 主放电电压对等离子体放电均匀性和延时的影响  37
    3．1．3 气压对等离子体放电延时和空间均匀性的影响  37-38
  第二节自动预电离阴极放电研究  38-40
    3．2．1 气压对放电延时和放电均匀性的影响  39
    3．2．2 电压对放电延时和放电均匀性的影响  39-40
  第三节钮扣阴极放电研究  40-44
    3．3．1 预电离对放电延时和放电空间均匀性的影响  41-42
    3．3．2 气压对放电延时和放电空间均匀性的影响  42-43
    3．3．3 主放电电压对放电延时和放电空间均匀性的影响  43-44
  第四节空心阴极放电研究  44-47
    3．4．1 预电离电压对放电延时和空间均匀性的影响  44-45
    3．4．2 气压对放电延时和放电均匀性的影响  45-46
    3．4．3 主放电电压对放电延时和放电空间均匀性的影响  46-47
  第五节平面磁控阴极放电研究  47-52
    3．5．1 预电离对磁控阴极放电延时和空间均匀性的影响  48-49
    3．5．2 气压对磁控阴极的放电延时和空间均匀性的影响。  49-50
    3．5．3 主放电电压对放电延时和放电空间均匀性的影响  50-52
  第六节实验结果与讨论  52-53
  第七节小结  53-55
第四章等离子体电极在电光开关中的应用  55-61
  第一节等离子体电极电光开关系统同步测试  55-56
  第二节电光开关开关效率测试  56-57
  第三节开关上升时间的测量  57-59
  第四节小结  59-61
第五章结论  61-64
  第一节总结  61-62
  第二节需要进一步研究的工作  62-64
致谢  64-65
攻读学位期间发表的论文及获奖情况  65-66
参考文献  66-67

电光开关等离子体电极研究

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