激光觸發(fā)真空開關(guān)是應(yīng)用于脈沖功率系統(tǒng)中的一種高壓強流脈沖開關(guān),將具有通流容量大、可重頻觸發(fā)、觸發(fā)系統(tǒng)與主電路隔離、觸發(fā)延遲時間小的優(yōu)點。目前廣泛應(yīng)用的開關(guān)是電觸發(fā)開關(guān),激光觸發(fā)產(chǎn)生的初始等離子體特性與傳統(tǒng)電脈沖觸發(fā)顯著不同,激光的引入會產(chǎn)生與靶電極相互作用特有的微觀過程。對開關(guān)觸發(fā)初始等離子體特性及其影響因素進(jìn)行研究,有利于揭露激光與靶電極的作用機理,指導(dǎo)激光參數(shù)的設(shè)定,降低開關(guān)觸發(fā)的能量閾值,減小激光系統(tǒng)的體積,有利于開關(guān)的小型化、通用化,推動開關(guān)的實際應(yīng)用進(jìn)程。首先,分析激光與物體相互作用的物理過程及等離子體的產(chǎn)生機制可知,在高功率激光的輻射作用下,氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體態(tài)的主要機制為光電離、熱電離及碰撞電離。通過電鏡掃描觀察觸發(fā)后靶電極表面狀況,利用X-射線能譜圖判斷觸發(fā)后焦斑處殘留元素的含量及比例,測量靶材的光譜透射率判斷復(fù)合靶材對激光的吸收情況,可知,激光與靶電極作用時,靶電極中的金屬鈦吸收激光能量使得靶電極溫度上升,氯化鉀汽化并部分電離,形成以自由電子、氯化鉀晶體產(chǎn)生的正負(fù)離子為主的初始等離子體。初始等離子體蒸汽在高溫、高場強、強激光的環(huán)境下,通過熱機制與碰撞... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

觸發(fā)極表面電子顯微鏡圖

13(c) 觸發(fā)次數(shù)：10000 (d) 觸發(fā)次數(shù)：20000圖 2.7 靶電極 X-射線能譜圖由圖 2.7 可知，隨著觸發(fā)次數(shù)的增加，K 和 Cl 所占質(zhì)量比降低。觸發(fā) 20后，K 和 Cl 的含量減少至接近 0，Ti 的比例越變越高。結(jié)合圖 2.6 分析，觸發(fā)次后，開關(guān)在激光作用下不再導(dǎo)通。這證明激光照射的焦斑處缺少 K 和 Cl，開關(guān)觸發(fā)失敗。由此可以判斷，氯化鉀中的 K+和 Cl-是開關(guān)導(dǎo)通過程中初始體的主要構(gòu)成成分。光電效應(yīng)和熱離子發(fā)射產(chǎn)生的都是自由電子，因此，由實

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文靶材的局部加熱汽化理論為主。由 2.3.3 的分析可知，當(dāng)脈沖激光照射到，由靶電極復(fù)合材料中的 Ti 粉吸收激光能量，并將其轉(zhuǎn)化為熱能，使得溫度升高。氯化鉀在高溫環(huán)境下，加熱汽化形成等離子體蒸汽后，初始等在高溫、高場強、強激光的環(huán)境下通過熱機制與碰撞電離機制不斷產(chǎn)生更子，最終導(dǎo)致激光觸發(fā)真空開關(guān)導(dǎo)通。初始等離子體的形成過程如圖 2.9 所（a）靶材吸熱及熱傳導(dǎo)階段 （b）靶材物化階段：熔化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]飛秒激光燒蝕鈦的過程及其等離子體特性研究[D]. 劉棟.山東師范大學(xué) 2016
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碩士論文
[1]激光觸發(fā)真空開關(guān)的設(shè)計及觸發(fā)機理研究[D]. 樊文芳.華中科技大學(xué) 2016
[2]激光熱處理過程中材料的激光吸收率研究[D]. 陳君.浙江工業(yè)大學(xué) 2008
[3]飛秒激光燒蝕金屬的理論與試驗研究[D]. 吳雪峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006
[4]激光與物質(zhì)相互作用的熱效應(yīng)研究[D]. 鄧素輝.江西師范大學(xué) 2006
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