微空阴极放电阵列触发的气体放电开关研究

MHCD is a special plasma source with high density, low voltage and simple construct. It is introduced into gas switch as a trigger technology. This kind switch triggered by such structure, nanosecond switches can realize multichannel discharge at atmosphere with low trigger voltage. We focused on the influence of trigger current, the number of microhollow cathode holes, the diameter of the microhollow cathode hole and the ratio of switch working voltage on the trigger voltage and the delay time and jitter of the switch.

基于微空阴极放电产生的电子密度高、触发电压低、大气条件下脉冲放电、结构简单、易于集成等多方面的独特优势，本项目首次提出开展基于MHCD阵列触发多通道放电开关特性研究。针对开关多通道同步放电技术难题，提出了电阻限流、光导开关快脉冲驱动有效的技术措施，所提出的开关具有触发电压低、触发能量少，便于实现开关系统小型化，有望在LTD大科学装置中获得应用。

微空心阴极等离子体放电属于一种大气压条件下新型微等离子体结构，具有等离子体密度高，触发条件简单，体积小等独特优势，具有重要潜在应用。本项目对纳秒脉冲触发下微空心阴极等离子体放电特性开展了深入研究，主要研究成果包括：1、采用激光加工技术，设计及制作了阵列微空心阴极放电结构，并研制完成用于触发微空阴极放电的纳秒脉冲电源系统；2、解决在纳秒脉冲过程中微空阴极阵列多孔同步导通稳定均匀放电，实现大面积高密度等离子体在纳秒脉冲下可控同步产生；3、实现了纳秒微空心阴极等离子体在时间和空间分辨上的特性研究及诊断；4、建立等离子体流体模型，对纳秒脉冲触发的微空心阴极放电的仿真模拟；5、提出并设计了基于阵列微空心阴极作为触发的气体开关并实现对开关特性的研究。培养博士1名，硕士生1名，在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表论文4篇，被SCI收录1篇，EI收录2篇，国际国内会议口头报告3次，1项已公开在审的国家发明专利，部分研究结果正在整理后续发表。研究工作对于促进微空心等离子体理论及应用具有重要参考价值。