一种用于真空二极管电压测量的D‑dot探头制造技术

本发明专利技术公开了一种用于真空二极管电压测量的D‑dot探头，属于脉冲功率技术中真空二极管电压测量领域，包括电缆座、探头外壳、O型密封圈、绝缘套筒、接地外壳、测量电极、连接杆、真空密封电缆连接器、金属密封圈和绝缘薄片，所述电缆座、所述真空密封电缆连接器、所述O型密封圈、所述探头外壳、所述绝缘套筒、所述连接杆、所述测量电极和绝缘薄片之间均为同轴心结构，安装连接形成探头整体；本发明专利技术在测量电极上安装由耐高温耐烧蚀高分子材料制成的绝缘薄片阻挡等离子体，避免绝缘击穿；采用真空密封电缆连接器及金属密封圈保证真空密封性能；将分压器的主体部分采用螺纹连接方式形成一个整体，使得拆卸过程造成的测量误差最小化。

【技术实现步骤摘要】
一种用于真空二极管电压测量的D-dot探头
本专利技术属于脉冲功率
，具体涉及一种用于真空二极管电压测量的D-dot探头。
技术介绍
脉冲功率技术研究中，真空二极管是一种重要的负载形式，对其电压电流的准确测量是反映装置运行状态的重要手段。以往的工作中常用传输线电压电流参数来近似表示脉冲功率装置的电压电流参数（如“高电压技术2003年29卷第1期”刊登的《一种同轴高压电容分压器的设计》中提到“测量位置位于传输线靠近二极管端”），但这样的近似由于忽略了二极管的传输效率问题，得到的二极管电压电流参数并不准确。为了提高测量的准确性，应当将测量点设置在二极管的真空传输段上。这时存在技术难点主要有：一是保证测量探头的真空密封，二是避免二极管区域等离子体引起的测量探头绝缘击穿，三是降低拆卸安装过程造成的测量误差。本方案主要关注对二极管电压的测量。电容分压器是脉冲功率系统中常用的测量脉冲高电压信号的装置。电容分压器分为自积分式电容分压器（其输出信号与被测电压成正比）和外积分式电容分压器，其中外积分式电容分压器主要由微分探头D-dot（或称V-dot）及积分器组成。D-dot探头时间常数远小于待测电压信号前沿，其输出信号与被测电压的微分信号成正比。专利技术专利《一种用于辐射二极管参数测量的电容分压器及安装方法》（CN102128964B，2013.03.20）中公开了一种测量辐射二极管参数的电容分压器。该技术方案中将测量电极绕真空传输线内筒一周，紧贴传输线外筒内壁，低压臂电容为测量电极和接地外壳的耦合电容，中间介质为聚乙烯薄膜，薄膜宽度略大于电极宽度。该方案解决了电磁干扰问题，但其测量电极尺寸大，固定方式仅采用尼龙连接杆通过测量电极和聚乙烯薄膜的孔旋紧至内电极的螺孔上，在实践过程中当二极管尺寸较大时容易出现分压器结构松动，从而影响测量准确性。“高电压技术2007年33卷12期”刊登的《脉冲功率装置中电容分压器的设计和应用》中公开了一种在水传输线中使用的V-dot探头的具体结构,其特点是存在多个密封圈，实践中存在真空密封困难，且结构较为松散每次拆装后密封圈的弹性余量变化容易引起探测器灵敏度改变，从而影响测量准确性。“强激光与粒子束2012年24卷第6期”刊登的《亚纳秒脉冲高电压测量探头》中公开了一种采用环氧树脂浇注的D-dot探测器结构，其结构更为紧凑，容易实现密封。在实践过程中发现空气中浇注时环氧树脂内部容易出现气泡，影响测量结构的均匀性进而影响测量准确性。由于大量气泡的存在也增加了绝缘击穿的风险。要减少环氧树脂中的气泡就必须在真空环境中进行浇注，需要较为复杂的配套设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了准确测量真空二极管的电压参数，同时解决真空密封问题、等离子体屏蔽问题、对快前沿信号的响应问题，并且保证结构紧凑、易于实现，提供了一种用于真空二极管电压测量的D-dot探头。要实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于真空二极管电压测量的D-dot探头，包括电缆座、探头外壳、绝缘套筒、接地外壳、测量电极、连接杆、真空电缆连接器，所述测量电极的轴心上设置有与测量电极通过螺纹连接的连接杆，所述测量电极通过外螺纹与绝缘套筒连接为一体，所述绝缘套筒通过外螺纹与探头外壳连接为一体，所述探头外壳通过外螺纹与电缆座连接为一体；所述连接杆插入所述真空电缆连接器的一端，所述真空电缆连接器固定在电缆座的中心通孔内，所述电缆座通过螺栓与接地外壳固定连接为一体；电缆座、真空电缆连接器、绝缘套筒、测量电极、连接杆、探头外壳、接地外壳均为同轴心结构；所述电缆座与接地外壳之间设置有金属密封圈。在上述技术方案中，所述接地外壳和所述电缆座上下端面相对的位置处分别设置有密封槽，所述金属密封圈设置在密封槽内。在上述技术方案中，所述金属密封圈为软质金属材料，或为无氧铜，或为紫铜。在上述技术方案中，所述探头外壳内表面设置有台阶，与绝缘套筒外表面上的台阶相互契合，起到限位的作用。在上述技术方案中，所述绝缘套筒内表面设置有台阶，用于对测量电极限位。在上述技术方案中，所述测量电极的外端面上设置有绝缘薄片，所述绝缘薄片通过螺钉与测量电极连接。在上述技术方案中，所述绝缘薄片直径不小于测量电极的直径。在上述技术方案中，所述真空电缆连接器为穿墙式结构，穿过所述电缆座的中心通孔。在上述技术方案中，所述真空电缆连接器穿过电缆座的部分与电缆座之间设置有O型密封圈。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术中，在测量电极外采用绝缘薄片阻挡电子束及等离子体的轰击，使等离子体及电子难以形成短路通道，从而避免了短路现象的出现；（2）本专利技术中，电容分压器的探头部分（包含电缆座、真空密封电缆连接器、探头外壳、绝缘套筒、测量电极、连接杆、绝缘薄片）安装完成后成为一个探头整体，具有使用和拆卸方便等优点；（3）本专利技术中，采用真空密封电缆连接器，仅采用一个O型密封圈及一个金属密封圈既可实现较高真空密封，结构简单。采用金属密封圈可以大大降低电容分压器中的弹性余量，保证测量结果的准确性；（4）本专利技术中，所有结构均采用标准件或者机械加工件，装配过程简便，不需要开展后续的浇注等加工，易于实现；（5）本专利技术中，探头结构紧凑，测量电极与探头外壳间形成的耦合电容典型值为pF量级，可以很好地满足探头时间常数远小于待测电压信号前沿的要求，对ns前沿的电压信号能够进行准确测量；本专利技术设计巧妙，结构简单易于实现，使用方便且制作和维护费用较低，具有突出的实质性特点和显著进步，在真空二极管电压测量领域适合大规模推广应用。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本专利技术结构的剖视图；其中：1是电缆座，2是螺栓，3是探头外壳，4是真空密封电缆连接器，5是O型密封圈，6是绝缘套筒，7是金属密封圈，8是接地外壳，9是测量电极，10是连接杆，11是螺钉，12是绝缘薄片。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本专利技术所述的一种用于真空二极管电压测量的D-dot探头，包括电缆座，探头外壳，O型密封圈，绝缘套筒，接地外壳，测量电极，连接杆，还包括真空密封电缆连接器、金属密封圈和绝缘薄片，所述电缆座、真空密封电缆连接器、O型密封圈、探头外壳、绝缘套筒、连接杆、测量电极、绝缘薄片之间均为同轴心结构，安装连接形成探头整体。为了保证探头各部分的同轴度，所述电缆座、探头外壳、绝缘套筒、连接杆、测量电极间的连接方式为螺纹连接。所述测量电极与所述探头外壳间的耦合电容作为电容分压器的低压臂电容，与二极管真空传输段内筒间形成电容分压器的高压臂电容。进一步地，为了保证安装的准确性，上述探头外壳、绝缘套筒上还分别有限位设计。所述真空密封电缆连接器具有穿墙式结构，穿过所述电缆座的中心孔安装在所述电缆座上，将探头信号引出至示波器显示。所述真空密封电缆连接器内部采用陶瓷烧结等能够有效密封真空的结构，外部与所述电缆座之间采用O型密封圈密封真空。所述接地外壳和所述电缆座上下端面相对的位置处分别设置有密封槽，密封槽上均具有刀口结构。安装时在上述密封槽中放置所述金属密封圈，将所述接地外壳和所述电缆座采用螺栓连接，起到固定D-dot探头及密封真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于真空二极管电压测量的D‑dot探头，包括电缆座、探头外壳、绝缘套筒、接地外壳、测量电极、连接杆、真空电缆连接器、绝缘薄片，其特征在于所述测量电极的轴心上设置有与测量电极通过螺纹连接的连接杆，所述测量电极通过外螺纹与绝缘套筒连接为一体，所述绝缘套筒通过外螺纹与探头外壳连接为一体,所述探头外壳通过外螺纹与电缆座连接为一体；所述连接杆插入所述真空电缆连接器的一端，所述真空电缆连接器固定在电缆座的中心通孔内，所述电缆座通过螺栓与接地外壳固定连接为一体；电缆座、真空电缆连接器、绝缘套筒、测量电极、连接杆、探头外壳、接地外壳均为同轴心结构；所述电缆座与接地外壳之间设置有金属密封圈；所述绝缘薄片位于测量电极的外端面上，所述绝缘薄片通过螺钉与测量电极连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于真空二极管电压测量的D-dot探头，包括电缆座、探头外壳、绝缘套筒、接地外壳、测量电极、连接杆、真空电缆连接器、绝缘薄片，其特征在于所述测量电极的轴心上设置有与测量电极通过螺纹连接的连接杆，所述测量电极通过外螺纹与绝缘套筒连接为一体，所述绝缘套筒通过外螺纹与探头外壳连接为一体,所述探头外壳通过外螺纹与电缆座连接为一体；所述连接杆插入所述真空电缆连接器的一端，所述真空电缆连接器固定在电缆座的中心通孔内，所述电缆座通过螺栓与接地外壳固定连接为一体；电缆座、真空电缆连接器、绝缘套筒、测量电极、连接杆、探头外壳、接地外壳均为同轴心结构；所述电缆座与接地外壳之间设置有金属密封圈；所述绝缘薄片位于测量电极的外端面上，所述绝缘薄片通过螺钉与测量电极连接。2.根据权利要求1所述的一种用于真空二极管电压测量的D-dot探头，其特征在于所述接地外壳和所述电缆座上下端面相对的位置处分别设置有密封槽，所述金属密封圈设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春霞，秦奋，李文君，徐莎，王冬，罗敏，康强，王淦平，丁恩燕，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51