一种纳秒前沿双极性高压脉冲产生装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种纳秒前沿双极性高压脉冲产生装置。该装置采用电容直接放电的方式可以产生纳秒前沿双极性高压脉冲，附属设备少，结构简单，且双极性高压脉冲的同步时延为纳秒级。该装置主要包括绝缘腔室、安装在绝缘腔室内的正极性储能电容、负极性储能电容、用于对三电极开关内进行充放气的三电极开关充气气嘴、用于对绝缘腔室充气的腔体充气气嘴；通过降低三电极开关的气压，使得气体间隙导通，从而分别产生一个负极性高压脉冲和正极性高压脉冲。

A Bipolar High Voltage Pulse Generator with Nanosecond Front

The invention relates to a nanosecond front bipolar high voltage pulse generator. The device can generate nanosecond front bipolar high voltage pulses by capacitor direct discharge. It has few accessory devices, simple structure, and the synchronization delay of bipolar high voltage pulses is nanosecond. The device mainly consists of an insulating chamber, a positive polar energy storage capacitor installed in the insulating chamber, a negative polar energy storage capacitor, a three-electrode switch air-filled nozzle for filling and discharging gas in the three-electrode switch, and a cavity air-filled nozzle for filling and discharging the insulating chamber. By reducing the air pressure of the three-electrode switch, the gas gap can be opened and a negative polar high-voltage pulse can be generated respectively. And positive polar high voltage pulse.

【技术实现步骤摘要】
一种纳秒前沿双极性高压脉冲产生装置
本专利技术涉及一种脉冲产生装置，具体涉及一种纳秒前沿双极性高压脉冲产生装置。
技术介绍
快前沿高压脉冲可用于直接驱动负载，也可作为输出更高电压脉冲功率系统的触发器。在新兴技术产业(环境保护、辐射消毒、辐射刻蚀)和高新技术武器(强脉冲激光、高功率微波、电磁脉冲武器)等方面发挥着日益重要的作用。为了获得双极性高压脉冲，目前现有的方式是采用Marx发生器和脉冲变压器的方式产生。采用脉冲变压器的方式产生可以产生双极性高压脉冲，但是需要的大量的附属设备才能实现，使得整个结构复杂，成本增加。利用Marx发生器产生快前沿双极性高压脉冲时，同步时延很长(至少为百纳秒以上，抖动也在十几纳秒以上)，无法实现同步获取。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种附属设备少，结构简单的纳秒前沿高压脉冲产生装置，其采用电容直接放电的方式可以产生纳秒前沿双极性高压脉冲，且双极性高压脉冲的同步时延小于5纳秒。本专利技术采用的技术方案：本专利技术提供了一种纳秒前沿双极性高压脉冲产生装置，包括同轴筒体、上盖板、下盖板、正极性储能电容、正极性电压充电转接板、正极性充电电缆安装绝缘件、开关与正极性充电储能电容连接件、三电极开关、开关与负极性充电储能电容连接件、负极性储能电容、负极性电压充电转接板、负极性充电电缆安装绝缘件、负极性输出转接板、负极性输出电缆安装绝缘件、正极性输出电缆安装绝缘件、正极性输出转接板、正极性充电电缆、负极性输出同轴电缆、正极性输出同轴电缆、负极性充电电缆、负极性输出负载电阻、正极性输出负载电阻、三电极开关充气气嘴、腔体充气气嘴以及高压电源；同轴筒体包括同轴设置的外筒体和内筒体；上盖板、下盖板分别安装在外筒体的上端面和下端面，从而形成一个绝缘腔室；正极性储能电容、负极性储能电容以及三电极开关均位于绝缘腔室内；下盖板上插装正极性充电电缆安装绝缘件、负极性输出电缆安装绝缘件、正极性输出电缆安装绝缘件以及负极性充电电缆安装绝缘件；正极性电压充电转接板一端与正极性储能电容输入端连接，另一端与正极性充电电缆安装绝缘件连接；负极性电压充电转接板一端与负极性储能电容输入端连接，另一端与负极性充电电缆安装绝缘件连接；负极性输出转接板一端与正极性储能电容输出端连接，另一端与负极性输出电缆安装绝缘件连接；正极性输出转接板一端与负极性储能电容输出端连接，另一端与正极性输出电缆安装绝缘件连接；三电极开关正电极通过开关与正极性充电储能电容连接件与正极性储能电容连接，三电极开关负电极通过开关与负极性充电储能电容连接件与负极性储能电容连接，三电极开关充气气嘴位于上盖板上，通过气管与三电极开关连通，通过三电极开关充气气嘴充放气控制三电极开关的气压；负极性输出负载电阻固定于负极性输出转接板与下盖板之间，正极性输出负载电阻固定于正极性输出转接板与下盖板之间；正极性充电电缆安装于正极性充电电缆安装绝缘件内，其一端与正极性电压充电转接板连接，另一端与高压电源连接；负极性充电电缆安装于负极性充电电缆安装绝缘件内，其一端与负极性电压充电转接板连接，另一端与高压电源连接；正极性输出同轴电缆安装于正极性输出电缆安装绝缘件内，其一端与正极性输出转接板连接，另一端向外输出正极性高压脉冲；负极性输出同轴电缆安装于负极性输出电缆安装绝缘件内，其一端与负极性输出转接板连接，另一端向外输出负极性高压脉冲；腔体充气气嘴设置在上盖板上且与所述绝缘腔室连通用于向绝缘腔室内填充绝缘气体介质。进一步地，为了对高压电源进行保护，所述正极性充电电缆安装绝缘件和负极性充电电缆安装绝缘件内均设有充电限流电阻，所述正极性充电电缆通过充电限流电阻与正极性电压充电转接板连接；所述负极性充电电缆通过充电限流电阻与负极性电压充电转接板连接。进一步地，根据同步输出高压脉冲个数需求，所述正极性输出电缆安装绝缘件和负极性输出电缆安装绝缘件的均个数为1至3个。进一步地，上述内筒体采用有机玻璃或者尼龙制成。进一步地，充电限流电阻采用阻值大于10kΩ的电阻。进一步地，绝缘气体介质选用六氟化硫或干燥空气等绝缘气体。进一步地，高压电源选用同时输出正负极性高压的直流电源，用于为正、负极性储能电容充电至预设电压。进一步地，上述外筒体和上盖板、下盖板采用不锈钢或铝制成。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的装置通过采用正负电容直接放电、高压同轴电缆输出、同轴筒体、气体绝缘等技术设计出一个结构简单、无需太多附属设备就能解决双极性高电压与快前沿之间相互制约的技术难题，可产生十几纳秒前沿、幅值从几kV到200kV的高压脉冲，同时两个储能电容同时充电至幅值相同，极性相反的高压，且输出的高压脉冲同步时延小于5纳秒。(2)本专利技术采用三电极开关作为放电间隙，简化了安装结构、有效减小放电回路电感。(3)本专利技术的用输出电缆采用高压同轴电缆作为输出脉冲形成线，保证高压脉冲不因线缆长距离传输而损失前沿；(4)本专利技术的绝缘腔体内置内筒体，减小腔体体积的同时保证绝缘强度。附图说明图1是本专利技术实施例的结构剖面图。附图标记如下：1-正极性储能电容，2-正极性电压充电转接板，3-外筒体，4-内筒体，5-正极性充电电缆安装绝缘件，6-下盖板，7-负极性输出电缆安装绝缘件，8-正极性输出电缆安装绝缘件，9-负极性充电电缆安装绝缘件，10-负极性电压充电转接板，11-负极性储能电容，12-上盖板，13-开关与负极性充电储能电容连接件，14-三电极开关，15-三电极开关充气气嘴，16-开关与正极性充电储能电容连接件，17-腔体充气气嘴，18-负极性输出转接板，19-正极性输出转接板，20-高压电源，21-正极性充电电缆，22-负极性输出同轴电缆，23-正极性输出同轴电缆，24-负极性充电电缆，25-充电限流电阻，26-负极性输出负载电阻，27-正极性输出负载电阻、28-同轴筒体，29-绝缘腔室。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术进一步说明。本专利技术提供了一种纳秒前沿双极性高压脉冲产生装置，该装置相对现有的Marx发生器能够产生几乎能够同步输出的双极性高压脉冲，相对于现有的脉冲变压器其结构简单、无需太多附属设备就能解决高电压与快前沿之间相互制约的技术难题，可产生十几纳秒前沿、幅值从几kV到200kV的高压脉冲。结构如图1所示，本例中纳秒前沿双极性高压脉冲产生装置，包括同轴筒体28、上盖板12、下盖板6、正极性储能电容1、正极性电压充电转接板2、正极性充电电缆安装绝缘件5、开关与正极性充电储能电容连接件16、三电极开关14、开关与负极性充电储能电容连接件13、负极性储能电容11、负极性电压充电转接板10、负极性充电电缆安装绝缘件9、负极性输出转接板18、负极性输出电缆安装绝缘件7、正极性输出电缆安装绝缘件8、正极性输出转接板19、正极性充电电缆21、负极性输出同轴电缆22、正极性输出同轴电缆23、负极性充电电缆24、负载电阻26、三电极开关充气气嘴15、腔体充气气嘴17以及高压电源20；高压电源20选用同时输出正负极性高压的直流电源，用于为正、负极性储能电容充电至预设电压；上盖板12、下盖板6分别安装在外筒体3的上端面和下端面，从而形成一个绝缘腔室29；正极性储能电容1、负极性储能电容11以及三电极开关14均位于绝缘腔室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳秒前沿双极性高压脉冲产生装置，其特征在于：包括同轴筒体、上盖板、下盖板、正极性储能电容、正极性电压充电转接板、正极性充电电缆安装绝缘件、开关与正极性充电储能电容连接件、三电极开关、开关与负极性充电储能电容连接件、负极性储能电容、负极性电压充电转接板、负极性充电电缆安装绝缘件、负极性输出转接板、负极性输出电缆安装绝缘件、正极性输出电缆安装绝缘件、正极性输出转接板、正极性充电电缆、负极性输出同轴电缆、正极性输出同轴电缆、负极性充电电缆、负极性输出负载电阻、正极性输出负载电阻、三电极开关充气气嘴、腔体充气气嘴以及高压电源；同轴筒体包括同轴设置的外筒体和内筒体；上盖板、下盖板分别安装在外筒体的上端面和下端面，从而形成一个绝缘腔室；正极性储能电容、负极性储能电容以及三电极开关均位于绝缘腔室内；下盖板上插装正极性充电电缆安装绝缘件、负极性输出电缆安装绝缘件、正极性输出电缆安装绝缘件以及负极性充电电缆安装绝缘件；正极性电压充电转接板一端与正极性储能电容输入端连接，另一端与正极性充电电缆安装绝缘件连接；负极性电压充电转接板一端与负极性储能电容输入端连接，另一端与负极性充电电缆安装绝缘件连接；负极性输出转接板一端与正极性储能电容输出端连接，另一端与负极性输出电缆安装绝缘件连接；正极性输出转接板一端与负极性储能电容输出端连接，另一端与正极性输出电缆安装绝缘件连接；三电极开关正电极通过开关与正极性充电储能电容连接件与正极性储能电容连接，三电极开关负电极通过开关与负极性充电储能电容连接件与负极性储能电容连接，三电极开关充气气嘴位于上盖板上，通过气管与三电极开关连通，通过三电极开关充气气嘴充放气控制三电极开关的气压；负极性输出负载电阻固定于负极性输出转接板与下盖板之间，正极性输出负载电阻固定于正极性输出转接板与下盖板之间；正极性充电电缆安装于正极性充电电缆安装绝缘件内，其一端与正极性电压充电转接板连接，另一端与高压电源连接；负极性充电电缆安装于负极性充电电缆安装绝缘件内，其一端与负极性电压充电转接板连接，另一端与高压电源连接；正极性输出同轴电缆安装于正极性输出电缆安装绝缘件内，其一端与正极性输出转接板连接，另一端向外输出正极性高压脉冲；负极性输出同轴电缆安装于负极性输出电缆安装绝缘件内，其一端与负极性输出转接板连接，另一端向外输出负极性高压脉冲；腔体充气气嘴设置在上盖板上且与所述绝缘腔室连通用于向绝缘腔室内填充绝缘气体介质。...

【技术特征摘要】
1.一种纳秒前沿双极性高压脉冲产生装置，其特征在于：包括同轴筒体、上盖板、下盖板、正极性储能电容、正极性电压充电转接板、正极性充电电缆安装绝缘件、开关与正极性充电储能电容连接件、三电极开关、开关与负极性充电储能电容连接件、负极性储能电容、负极性电压充电转接板、负极性充电电缆安装绝缘件、负极性输出转接板、负极性输出电缆安装绝缘件、正极性输出电缆安装绝缘件、正极性输出转接板、正极性充电电缆、负极性输出同轴电缆、正极性输出同轴电缆、负极性充电电缆、负极性输出负载电阻、正极性输出负载电阻、三电极开关充气气嘴、腔体充气气嘴以及高压电源；同轴筒体包括同轴设置的外筒体和内筒体；上盖板、下盖板分别安装在外筒体的上端面和下端面，从而形成一个绝缘腔室；正极性储能电容、负极性储能电容以及三电极开关均位于绝缘腔室内；下盖板上插装正极性充电电缆安装绝缘件、负极性输出电缆安装绝缘件、正极性输出电缆安装绝缘件以及负极性充电电缆安装绝缘件；正极性电压充电转接板一端与正极性储能电容输入端连接，另一端与正极性充电电缆安装绝缘件连接；负极性电压充电转接板一端与负极性储能电容输入端连接，另一端与负极性充电电缆安装绝缘件连接；负极性输出转接板一端与正极性储能电容输出端连接，另一端与负极性输出电缆安装绝缘件连接；正极性输出转接板一端与负极性储能电容输出端连接，另一端与正极性输出电缆安装绝缘件连接；三电极开关正电极通过开关与正极性充电储能电容连接件与正极性储能电容连接，三电极开关负电极通过开关与负极性充电储能电容连接件与负极性储能电容连接，三电极开关充气气嘴位于上盖板上，通过气管与三电极开关连通，通过三电极开关充气气嘴充放气控制三电极开关的气压；负极性输出负载电阻固定于负极性输出转接板与下盖板之间，正极性输出负载电阻固定于正极性输出转接板与下盖板...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢霖燊，王海洋，孙楚昱，张国伟，何小平，贾伟，李俊娜，陈志强，郭帆，金廷军，何燕，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61