激光觸發(fā)真空開關(guān)（Laser Triggered Vacuum Switch,LTVS）是一種新型脈沖功率閉合開關(guān)。其通過真空開關(guān)與脈沖激光技術(shù)發(fā)展而來，利用脈沖激光照射并燒蝕觸發(fā)材料，產(chǎn)生大量初始等離子體，使真空間隙快速閉合[1-5]。因其具有觸發(fā)時(shí)延短、導(dǎo)通波形抖動(dòng)低、通流容量大、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，LTVS在脈沖激光器、電磁發(fā)射系統(tǒng)、直流斷路器、直線變壓驅(qū)動(dòng)裝置等大電流快速關(guān)合領(lǐng)域已展現(xiàn)出極佳的發(fā)展前景[6-9]。

自1973年MakarevichAA等[10]采用脈沖激光觸發(fā)真空間隙，證明LTVS具有優(yōu)良的通流能力以來，學(xué)界針對(duì)LTVS的性能提升及觸發(fā)機(jī)理開展了大量研究。1988年美國(guó)Sandia實(shí)驗(yàn)室的BrannonPJ等[11]研究發(fā)現(xiàn)以Ti和KCl混合物作為靶材，LTVS的觸發(fā)時(shí)延低于100ns，且認(rèn)為激光對(duì)靶材料的熱效應(yīng)是間隙內(nèi)初始等離子體產(chǎn)生的原因，電弧的穩(wěn)定燃燒則依賴間隙內(nèi)的離子再生。大連理工大學(xué)趙巖等[12]對(duì)LTVS時(shí)延特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)激光能量的增加和激光波長(zhǎng)的減小會(huì)縮短LTVS的觸發(fā)時(shí)延，增加間隙距離則會(huì)一定程度上延長(zhǎng)LTVS的觸發(fā)延時(shí)。2015年起，華中科技大學(xué)何正浩等[13-14]研究了多棒型LTVS的導(dǎo)通過程，認(rèn)為初始等離子體的擴(kuò)散主要依賴速度更快的自由電子遷移，使開關(guān)獲得更短的延遲時(shí)間且觸發(fā)穩(wěn)定性更高。大連理工大學(xué)趙通等[15]發(fā)現(xiàn)，LTVS開斷高頻電流的能力受到電弧對(duì)觸發(fā)材料燒蝕作用的影響。

由上述分析可見，此前關(guān)于LTVS的研究主要針對(duì)其時(shí)延特性、高頻開斷能力等性能的提升，而LTVS放電時(shí)間隙內(nèi)真空電弧的發(fā)展、擴(kuò)散過程對(duì)其時(shí)延特性、通流容量、高頻開斷能力和使用壽命等諸多關(guān)鍵參數(shù)影響顯著，先前研究并沒有提到。對(duì)于真空電弧發(fā)展擴(kuò)散的研究則主要關(guān)注工頻條件下真空斷路器內(nèi)電弧的發(fā)展。針對(duì)脈沖真空電弧擴(kuò)散過程及影響因素的研究相對(duì)較少。如西安交通大學(xué)王立軍等[16]發(fā)現(xiàn)，隨著電流幅值和間隙距離的增加，工頻真空電弧的弧柱收縮被增強(qiáng)，影響真空斷路器的電流開斷能力。與斷路器內(nèi)因觸點(diǎn)分離而被引燃的工頻真空電弧不同，LTVS的放電依賴激光與觸發(fā)材料的相互作用，且放電時(shí)間通常在微秒或納秒量級(jí)，通流時(shí)間短，電弧燃燒過程易受熔沸點(diǎn)較低的觸發(fā)材料影響。

為探明LTVS脈沖放電時(shí)間隙內(nèi)真空電弧的擴(kuò)散過程及觸發(fā)材料對(duì)開關(guān)性能的影響機(jī)制，本文基于可拆真空腔體搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，結(jié)合電弧圖像拍攝、燃弧數(shù)值模擬，研究了觸發(fā)材料對(duì)真空電弧發(fā)展擴(kuò)散過程，以及對(duì)開關(guān)觸發(fā)時(shí)延、電流開斷能力等關(guān)鍵特性的影響，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果給出參數(shù)優(yōu)化建議。

1、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建

1.1LTVS放電試驗(yàn)平臺(tái)

LTVS放電的實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示，由激光觸發(fā)系統(tǒng)、RC放電電路和基于可拆真空腔體的LTVS樣機(jī)組成。

激光觸發(fā)系統(tǒng)采用Nd:YAG激光器產(chǎn)生波長(zhǎng)1064nm，脈寬10ns的脈沖激光。激光束通過全反鏡、分光鏡和聚焦鏡片后，聚焦在觸發(fā)材料表面，材料表面光斑面積1.1mm²。激光信號(hào)由光電探頭檢測(cè)。RC放電電路中，脈沖電容C0為8.9μF，電路電阻RL為11.85Ω，電橋測(cè)得電路的雜散電感Ld為4.8μH。

LTVS的電壓由高壓探頭(TeKP6015A)測(cè)量。脈沖電流探頭Ct由TeKCT-4和TCP202A組成。高速相機(jī)的采樣幀率最大為100000fps，曝光時(shí)間可據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)整。觸發(fā)控制器分別控制激光頭和高速攝像機(jī)的動(dòng)作。

LTVS腔體內(nèi)真空度由抽氣系統(tǒng)維持在2×10^-5Pa以下。設(shè)置LTVS為正極性工作方式。腔體內(nèi)電極為縱磁杯狀電極，表面材料為CuCr50合金，電極直徑為58mm。電極間距設(shè)為8mm。根據(jù)前人研究，觸發(fā)材料選用目前常用的Ti與KCl的混合物，1：1混合后壓制成錐狀結(jié)構(gòu)，填充于陰極中心的5mm凹槽內(nèi)。設(shè)置錐型靶材頂部與陰極表面之間距離為1mm，以減少電弧燒蝕對(duì)材料的影響。

1.2LTVS的放電波形

工作電壓4.4kV，LTVS的放電波形如圖2所示。設(shè)置作用于觸發(fā)材料表面的激光能量為25mJ。激光作用后68ns，LTVS上的電壓開始下降，表明此時(shí)間隙內(nèi)建立了起始放電通道，LTVS被觸發(fā)。此前研究通常定義LTVS的觸發(fā)時(shí)延為激光信號(hào)開始上升到工作電壓開始下降的時(shí)間[17]。激光作用約5μs后，經(jīng)LTVS傳輸?shù)拿}沖電流達(dá)到峰值230A。隨后，電流受回路參數(shù)影響，逐漸衰減至零。

2、LTVS放電過程分析

采用高速攝像機(jī)拍攝的LTVS放電過程中真空電弧圖像如圖3所示。結(jié)合圖2可知，LTVS被觸發(fā)后，間隙內(nèi)放電光斑亮度隨著電流的上升快速增加，后隨電流的下降逐漸衰減。激光照射145μs后，電流降至100A以下，電弧弧柱開始斷裂。LTVS在360μs左右完成電流開斷，電弧熄滅。

隨后利用matlab對(duì)電弧圖像進(jìn)行分析，計(jì)算了真空電弧面積和周長(zhǎng)隨時(shí)間的變化。計(jì)算原理如下：將電弧圖像分為若干像素點(diǎn)，用二值法將白色像素記為1，黑色像素記為0，電弧周長(zhǎng)和面積為白色區(qū)域的周長(zhǎng)和面積。標(biāo)定一個(gè)白色像素點(diǎn)為一個(gè)小正方形，換算后一個(gè)像素點(diǎn)面積為0.07mm²，邊長(zhǎng)為0.2646mm，如圖4所示。計(jì)算所得面積周長(zhǎng)曲線如圖5所示。根據(jù)電弧圖像和計(jì)算的電弧面積和周長(zhǎng)，可將燃弧過程分為三個(gè)階段：觸發(fā)階段（圖3（a）~圖3（d））、擴(kuò)散階段（圖3（e）~圖3（h））和熄弧階段（圖3（i）~圖3（l））。

觸發(fā)階段，激光與觸發(fā)材料相互作用釋放初始等離子體，初始等離子體不斷與觸發(fā)材料及真空電極發(fā)生碰撞，并在電離能/逸出功較低的觸發(fā)材料表面形成初始放電通道，開始傳輸電荷，如圖3（a）中材料表面放電光斑所示。隨著間隙傳輸電流的增加，在電極表面熱作用和間隙鞘層電場(chǎng)作用下，更多帶電微粒進(jìn)入真空間隙，電弧等離子體與電極表面和觸發(fā)材料的碰撞作用被加強(qiáng)，初始放電通道逐漸演變?yōu)檎婵针娀。g隙內(nèi)電弧通道的亮度、面積和周長(zhǎng)急劇增大（如圖3（b）~圖3（d）以及圖5紅框所示）。電弧擴(kuò)散期間，真空電弧擴(kuò)散主要受觸發(fā)材料釋放微粒和間隙電磁場(chǎng)的影響。由于觸發(fā)材料的電離能/逸出功較低，觸發(fā)材料更容易在等離子體的碰撞作用下發(fā)生電離，釋放新的帶電微粒進(jìn)入間隙。因此圖3中電弧主要集中在觸發(fā)材料表面。電流達(dá)到峰值時(shí)，圖3（e）中的真空電弧的面積和周長(zhǎng)最大，亮度也最高。隨后LTVS上的電流逐漸減小，間隙內(nèi)注入等離子體的密度也逐漸下降，碰撞電離的作用相應(yīng)降低，圖3（f）至圖3（h）中真空電弧的亮度、面積和周長(zhǎng)逐漸減小（如圖5藍(lán)框）。隨著電流的減小，等離子體發(fā)生碰撞引起電離的概率進(jìn)一步降低，與電極表面碰撞引起電離的幾率更低，電弧的面積和周長(zhǎng)逐漸減小（如圖5綠框）。此時(shí)，間隙內(nèi)碰撞電離主要發(fā)生在觸發(fā)材料與陰極交界面附近的電場(chǎng)不均勻區(qū)域。因此圖3（i）至圖3（l）中電弧弧柱斷裂后，電弧主要位于觸發(fā)材料與陰極凹槽的交界位置。

3、觸發(fā)材料對(duì)LTVS觸發(fā)與燃弧過程的影響

由上述分析可知，觸發(fā)材料在LTVS的放電過程中不斷向間隙釋放帶電微粒，影響放電通道的擴(kuò)散并造成其工作性能差異。

3.1觸發(fā)材料對(duì)LTVS時(shí)延特性的影響分析

LTVS的快速觸發(fā)主要依賴激光與觸發(fā)材料的相互作用，Ti與KCl的混合材料主要由Ti吸收激光能量，使KCl熔融、氣化并被電離產(chǎn)生大量初始等離子體以建立放電通道。采用高速相機(jī)拍攝得到LTVS初始等離子體的擴(kuò)散形態(tài)如圖6所示。在激光熱作用與光致級(jí)聯(lián)電離電離作用下，初始等離子體呈擴(kuò)散狀離開材料表面，激光與材料發(fā)生作用區(qū)域附近的等離子體密度最高，光斑亮度也最大[17-18]。

根據(jù)此前研究，LTVS的觸發(fā)時(shí)延受觸發(fā)材料的影響顯著。改變觸發(fā)材料種類、混合材料比例、靶材結(jié)構(gòu)、材料深度等參數(shù)都會(huì)對(duì)LTVS的觸發(fā)時(shí)延造成不同程度的影響[19]。根據(jù)圖6等離子體圖像，可描述正極性LTVS內(nèi)初始等離子體的擴(kuò)散形態(tài)如圖7所示。受間隙電場(chǎng)影響，擴(kuò)散至間隙的初始等離子體成分以質(zhì)量輕、速度快的自由電子為主，向陽極運(yùn)動(dòng)的Cl-速度較慢；Ti+和K+逸出材料表面后被電場(chǎng)減速，向陰極運(yùn)動(dòng)。因此，相較于負(fù)極性間隙，正極性LTVS可獲得更短的觸發(fā)時(shí)延。

此外，觸發(fā)材料種類或混合材料的比例改變時(shí)，進(jìn)入間隙的初始等離子體成分或比例被改變，導(dǎo)致開關(guān)觸發(fā)時(shí)延的變化。靶材結(jié)構(gòu)變化主要影響材料對(duì)激光能量的吸收效果，而靶材深度的變化改變了初始等離子體的擴(kuò)散距離，影響LTVS的觸發(fā)時(shí)延。當(dāng)Ti與KCl混合比例為1：1時(shí)，觸發(fā)時(shí)延在100ns以內(nèi)，雖然比高Ti含量下觸發(fā)時(shí)延要高，但其在納秒級(jí)別的時(shí)延已經(jīng)滿足實(shí)驗(yàn)要求，且開斷電流能力比較穩(wěn)定，靶材使用壽命較長(zhǎng)。相關(guān)參數(shù)對(duì)觸發(fā)時(shí)延的影響規(guī)律此前已有詳細(xì)研究[20-21]，本文不再贅述。

3.2LTVS內(nèi)電弧發(fā)展過程仿真

電微粒，從而成為真空間隙內(nèi)主要的等離子體源之一，如圖3所示。為更深入地分析燃弧階段觸發(fā)材料對(duì)電弧擴(kuò)散的影響，本文建立了LTVS內(nèi)真空電弧的MHD模型，對(duì)等離子體的時(shí)空分布特性進(jìn)行模擬。

3.2.1仿真模型介紹

LTVS內(nèi)真空電弧仿真模型基于磁流體動(dòng)力學(xué)理論構(gòu)建。模型將真空電弧視為導(dǎo)電流體，建立的的MHD模型包括電、磁、流體等物理場(chǎng)，結(jié)合電子與離子的質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒、能量守恒等相關(guān)方程，對(duì)燃弧過程進(jìn)行分析。模型是高度非線性的方程組，需要用數(shù)值求解方法進(jìn)行求解，利用COMSOL多物理場(chǎng)仿真軟件對(duì)燃弧階段真空電弧等離子體的擴(kuò)散和分布特性進(jìn)行計(jì)算，有效的解決了復(fù)雜的計(jì)算過程。

公式（1）、（2）分別表示電子和離子的質(zhì)量守恒方程。其中，電子、離子質(zhì)量密度由ρ_e和ρ_i表示，ρ_e=n_em_e，ρ_i=n_im_i；電子、離子的質(zhì)量分別為m_e和m_i，電子速度為v，離子速度為u。

公式（3）、（4）分別表示電子和離子的動(dòng)量守恒方程。其中，電子、離子的體積力為F_ve和F_vi，電子和離子壓力梯度為▽P_e和▽P_i，電子離子相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力為f_ie和f_ei，電子離子之間的熱力為f_th和f_thi，粘性應(yīng)力用▽﹒[τij]e和▽﹒[τij]i表示。

公式（5）、（6）分別表示電子和離子的能量守恒方程。其中，電子等壓比熱為Cp_e=5k/2me，離子等壓比熱為Cp_i=5k/2mi，k代表Boltzmann常數(shù)，電子和離子的溫度為Te和Ti，電子離子的熱流密度分別為q_e和q_i，電子離子的粘性耗散功分別為Фe和Фi，電子與離子碰撞損失的能量為Q_ei，離子吸收的能量為Q_ie，電子與離子的熱項(xiàng)分別為Se、Si。

此外，該電弧模型基于以下假設(shè)：（1）認(rèn)為該模型滿足等離子體的準(zhǔn)電中性條件，用宏觀流體力學(xué)描述等離子體流動(dòng)。（2）認(rèn)為間隙內(nèi)等離子體處于完全電離狀態(tài)。（3）認(rèn)為陰極和觸發(fā)材料是間隙等離子體產(chǎn)生的唯一來源。（4）認(rèn)為電子和離子形態(tài)為完全氣體。

3.2.2仿真設(shè)置條件

模型的網(wǎng)格剖分如圖8所示，電極材料選取CuCr50合金，電極半徑為29mm，間隙距離設(shè)為8mm，觸發(fā)材料為半徑2.5mm的圓柱狀結(jié)構(gòu)，靶材頂部比陰極表面低1mm。結(jié)合此前實(shí)驗(yàn)觸發(fā)過程分析，電弧電流峰值為230A，由于電弧電流較小，等離子體速度約為1×10⁴m/s，電弧屬于超音速流動(dòng)。對(duì)于熱傳導(dǎo)模塊，在陰極側(cè)設(shè)置了狄利克雷邊界條件，在陽極設(shè)置了電子熱流密度，側(cè)面則為絕熱條件。在初始條件中，陰極邊界電子溫度設(shè)為1.5eV，環(huán)境溫度設(shè)為0.026eV。對(duì)于流體動(dòng)力學(xué)模塊，初始條件中陰極邊界離子速率設(shè)為1×10⁴m/s，陰極邊界離子溫度設(shè)為0.3eV。

3.2.3仿真適用條件

本文的仿真為超音速或亞音速真空電弧燃弧階段的模型。模型中流體動(dòng)力學(xué)模塊計(jì)算對(duì)象為離子，描述的是離子質(zhì)量、動(dòng)量、能量守恒；傳熱模塊計(jì)算對(duì)象為電子，描述的是電子能量守恒。仿真模型適用于壓力范圍在10-4-10-7Pa之間的高真空環(huán)境。在這個(gè)范圍內(nèi)，氣體分子之間碰撞相對(duì)較少，電弧主要由電子、離子與電極表面的相互作用主導(dǎo)，符合模型的物理假設(shè)。當(dāng)壓力超出范圍時(shí)，氣體分子對(duì)電弧的影響逐漸增大，模型的準(zhǔn)確性會(huì)降低。模型只適用于常見的金屬電極材料，如銅、鎢及其合金，對(duì)于一些特殊的新型材料或復(fù)合材料，超出了模型的適用范圍。

3.2.4仿真結(jié)果分析

LTVS被觸發(fā)后5μs，即電流達(dá)到峰值時(shí)刻間隙內(nèi)電子和離子的溫度與密度分布如圖9所示。電流230A時(shí)，間隙內(nèi)等離子體呈擴(kuò)散形態(tài)分布，觸發(fā)材料表面區(qū)域的自由電子密度最高，達(dá)到3.96×10²²m^-3，溫度可達(dá)17387K，表明電弧等離子體與觸發(fā)材料的碰撞電離程度最劇烈。仿真規(guī)律與電弧圖像的分布情況相吻合。

為便于后續(xù)分析，將間隙燃弧區(qū)域劃分為5個(gè)區(qū)域，其中a為近陽極區(qū)，b為陽極中心區(qū)，c為間隙中心區(qū)，d為陰極中心區(qū)，e為近陰極區(qū)。改變仿真模型中電流幅值，得到燃弧期間不同區(qū)域的電子密度變化如圖10所示。可見間隙內(nèi)自由電子密度與電流幅值成正相關(guān)。燃弧期間由于電弧的熱燒蝕作用，熔沸點(diǎn)更低的Ti+KCl混合物相較于銅電極來說，更容易釋放粒子到間隙中，作為主要的等離子體源，有利于在間隙建立更強(qiáng)的放電通道，影響間隙的電流傳輸過程，即影響開關(guān)的放電功率。本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)[22]的研究結(jié)論基本一致。

本文對(duì)真空電弧燃弧階段進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與仿真方面的分析，但二者之間存在一定的誤差。實(shí)驗(yàn)方面，由于相機(jī)幀率為100000fps，因此在燃弧階段拍攝的電弧圖像為電弧發(fā)展10μs內(nèi)累加的結(jié)果，而仿真模型是在一定假設(shè)條件下建立的具體某一時(shí)刻的燃弧圖像。但仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果電弧圖像較吻合，故可以近似認(rèn)為兩者是一個(gè)條件下的燃弧過程，可以用仿真結(jié)果對(duì)燃弧過程進(jìn)行微觀分析。

4、觸發(fā)材料對(duì)真空間隙電弧熄滅過程的影響分析

由于觸發(fā)材料密度相對(duì)較低，且其逸出功/電離能均低于致密的電極表面材料CuCr50。電弧熄滅階段，間隙內(nèi)密度較低的電弧等離子體仍會(huì)與觸發(fā)材料發(fā)生碰撞，電離產(chǎn)生新的帶電微粒進(jìn)入間隙，影響LTVS的電弧熄滅過程，降低LTVS的電流開斷能力。這也是觸發(fā)間隙內(nèi)電弧與真空斷路器內(nèi)電弧的主要區(qū)別之一。LTVS工作電壓3.9kV，峰值電流180A時(shí)，在熄弧階段觀察到明顯的觸發(fā)材料釋放微粒進(jìn)入間隙的過程，拍攝圖像如圖11所示。

在圖10仿真結(jié)果中，出現(xiàn)在150μs-200μs時(shí)間隙內(nèi)電子密度隨電流的減小而增大的趨勢(shì)，本文認(rèn)為這是由于觸發(fā)材料受電弧熱燒蝕影響，向間隙釋放帶電粒子，影響間隙內(nèi)電弧的熄滅過程和開關(guān)的電流開斷能力。圖10仿真結(jié)果也可說明圖11實(shí)驗(yàn)觀察到的弧后靶材微粒逸出的過程，亦可解釋文[23]中不同觸發(fā)材料LTVS高頻開斷能力出現(xiàn)差異的原因。

作為對(duì)比，本文調(diào)整觸發(fā)開關(guān)樣機(jī)的觸發(fā)方式，以Al2O3陶瓷為閃絡(luò)材料，對(duì)比沿面閃絡(luò)的電觸發(fā)真空開關(guān)在相近條件下，開斷電流時(shí)的情況。拍攝得到的電弧圖像如圖12所示。可見隨著電流的衰減，間隙內(nèi)真空電弧逐漸熄滅，Al2O3陶瓷并未受電弧燒蝕影響向間隙釋放帶電微粒，影響間隙的電流開斷能力。

由圖11與圖12結(jié)果對(duì)比分析可知，熄弧階段LTVS內(nèi)真空電弧對(duì)觸發(fā)材料熱作用釋放的帶電粒子，會(huì)在一定程度上影響間隙的電流開斷能力。因此，設(shè)計(jì)用于高頻開斷場(chǎng)合的LTVS時(shí)，應(yīng)調(diào)整開關(guān)的觸發(fā)材料種類或混合比例，以提升其電流開斷能力。

5、結(jié)論

本文結(jié)合仿真與實(shí)驗(yàn)研究，分析了觸發(fā)材料對(duì)LTVS內(nèi)電弧擴(kuò)散過程和關(guān)鍵工作參數(shù)的影響，可以得到以下結(jié)論：

與真空斷路器內(nèi)電弧擴(kuò)散不同，LTVS內(nèi)真空電弧擴(kuò)散受觸發(fā)材料的影響。激光作用于觸發(fā)材料，產(chǎn)生并快速向間隙內(nèi)輸送大量初始等離子體，加速間隙觸發(fā)；燃弧期間電弧對(duì)觸發(fā)材料的燒蝕作用會(huì)在觸發(fā)材料表面形成放電斑點(diǎn)，向間隙釋放更多帶電微粒，有利于建立有效的放電通道，提升LTVS的放電功率；觸發(fā)材料在熄弧階段受電弧熱作用向間隙釋放帶電微粒，會(huì)在一定程度上影響開關(guān)的高頻電流開斷能力。建議根據(jù)LTVS應(yīng)用需求，合理調(diào)整其觸發(fā)材料以提升其關(guān)鍵性能。

參考文獻(xiàn)

[1] Zhang H B. Research on recovery characteristics of natural medium of laser triggered vacuum switch[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2021

(張虎波. 激光觸 發(fā)真空開關(guān)固有介質(zhì)恢復(fù)特性研究[D]. 大連:大連理工 大學(xué), 2021 (in Chinese))

[2] Sun Y F, Lu G, Meng Q X, et al. Structure design of a 300kV laser triggered multistage vacuum switch[J]. Vacuum Electronics, 2023,(5):43–49

(孫一帆, 盧剛, 孟慶鑫, 等. 300 kV 激光觸發(fā)多級(jí)真空開關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 真空電子 技術(shù), 2023,

(5):43-49 https://doi.org/10.16540/j.cnki.cn11- 2485/tn.2023.05.06 (in Chinese))

[3] Mao X P, et al. Research on the timedelay characteristics of the laser-triggered vacuum switch[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2015, 43(6):2005 – 2010. https://doi.org/10.1109/TPS.2015.2409196

[4] Sun Y J. Research on switching characteristics of lasertriggered vacuum switch under magnetic field control[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2022

(孫依杰. 磁場(chǎng)調(diào)控下激光觸發(fā)真空開關(guān)開斷特性研究[D]. 大連:大連理工大學(xué), 2022 (in Chinese))

[5] Anderson R A, Brainard J P. Mechanism of pulsed surface flashover involving electron stimulated desorption[J]. Appl Phys, 1980, 51(3): 1414 – 1421. https://doi.org/10.1063/1.327839

[6] Wang J M, Yuan S. Theory of large capacity vacuum switch and its product development[M].Xi 'an: Xi 'an Jiao tong University Press, 2001

(王季梅, 苑舜. 大容量真空開關(guān) 理論及其產(chǎn)品開發(fā)[M]. 西安: 西安交通大學(xué)出版社, 2001 (in Chinese))

[7] Fan W F, He Z H, Wang Y, et al. Experiment research on the trigger characteristics of a laser-triggered vacuum switch[J]. Proceedings of The CSEE, 2015, 35(20):5360-5366.

(樊文 芳, 何正浩, 王英, 等. 一種激光觸發(fā)真空開關(guān)的觸發(fā) 特性研究[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2015,35(20):5360- 5366. https://doi.org/10.13334/j.0258- 8013.pcsee.2015.20.030 (in Chinese))

[8] Xin Y, He Z, Liu Y, et al. The effect of laser wavelength on the delay time of laser triggered vacuum switch[J]. Review of Scientific Instruments, 2017, 88(11):114706 https://doi.org/10.1063/1.4998309

[9] Chen Z Q, Liao M F, Duan X, et al. Investigations on trigger process of triplegap laser triggered multistage vacuum switch[J]. Vacuum, 2024, 227, 113467. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2024.113467

[10] Makarevich A A, Rodichkin V. A vacuum spark gap with laser firing[J]. Instruments and Experimental Techniques, 1973, 16(1-6): 1716-1717

[11] Brannon P J, Cowgill D F. Low jitter laser triggered vacuum switch using a composite target[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 1988, 16(2):325 – 327. https://doi.org/10.1109/27.3833.

[12] Zhao Y, Duan X Y, Liao M F, et al. Delay characteristic optimization of laser triggered vacuum switch[J]. High Voltage Technology, 2019, 45(12): 3949-3953

(趙巖, 段雄 英, 廖敏夫, 等. 激光觸發(fā)真空開關(guān)時(shí)延特性優(yōu)化[J]. 高電壓技術(shù), 2019, 45(12):3949-3953 (in C-hinese))

[13] He Z H, Wei L C, Mao X P, et al. Research on polarity configuration characteristics of laser-triggered vacuum switch[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2015, 30(14): 2-5

(何正浩, 魏良才, 毛曉坡, 等. 激光觸 發(fā)真空開關(guān)極性配置特性的研究[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2015, 30

(14):2-5. https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000- 6753.tces.2015.14.029 (in Chinese))

[14] Mao X P, He Z H, Wang Y, et al. Research on the interaction of primary plasma and main electrode for laser triggered vacuum switch[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2014, 42(11):3592 – 3597. https://doi.org/10.1109/TPS.2014.2362612

[15] Zhao T, Liao M F, Chen Z Q, et al. Research on trigger mechanism of vacuum switch triggered by laser with different polarity[J]. Journal of Electrical Technology, 2020, 35(15):3341-3347

(趙通, 廖敏夫, 陳占清, 等. 不同極 性激光觸發(fā)真空開關(guān)觸發(fā)機(jī)制研究[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2020, 35 (15):3341-3347. https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.190842. (in Chinese))

[16] Wang L J, Jia S L, Shi Z Q, et al. Research on magnetohydrodynamic model and simulation of vacuum arc[J]. Proceedings of The CSEE, 2005, 25(4): 2-4

(王立軍,賈申利, 史宗謙, 等. 真空電弧磁流體動(dòng)力學(xué)模型與仿 真研究 [J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào) , 2005,25(4):2-4. https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.2005.04.021 (in Chinese))

[17] Chen Z Q. Study on laser triggered series vacuum gap delay characteristics[D]. Dalian:Dalian University of Technology, 2021

(陳占清. 激光觸發(fā)串聯(lián)真空間隙時(shí)延特性研究[D]. 大連:大連理工大學(xué), 2021 (in Chin-ese))

[18] Fan W F. Design and research on the triggering mechanism of laser triggered vacuum switch[D]. Hubei: Huazhong University of Science and Technology, 2016.

(樊文芳. 激 光觸發(fā)真空開關(guān)的設(shè)計(jì)及觸發(fā)機(jī)理研究[D]. 湖北:華中 科技大學(xué), 2016 (in Chinese))

[19] Yin Y, Yang J, Zhong H H, et al. Laser trigger switch trigger delay and jitter characteristics[J]. High Voltage Technology, 2014, 40(1): 194-200

(殷毅, 楊杰, 鐘輝煌, 等. 激光觸 發(fā)開關(guān)觸發(fā)延時(shí)及抖動(dòng)特性[J]. 高電壓技術(shù), 2014, 40(1):194-200.https://doi.org/10.13336/j.1003- 6520.hve.2014.01.028 (in Chinese))

[20] Zheng C Y. Effects of laser target materials for performance of the laser triggered vacuum switch[D]. Dalia-n: Dalian University of Technology, 2017

(鄭春陽. 靶材對(duì)激光觸 發(fā)真空開關(guān)工作性能的影響研究[D]. 大連:大連理工大 學(xué), 2017 (in Chinese))

[21] He W L. Research on triggered characteristics of ltvs with different mixed target materials[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2019.

(賀偉亮. 不同靶材對(duì)LTVS 觸發(fā)機(jī)制的影響研究[D]. 大連: 大連理工大學(xué), 2019 (in Chinese))

[22] Lu G, Liao M F, Zhang M, et al. Experimental study on the initial current characteristics of lasertriggered vacuum switch during trigger process[J]. IEEE Transa-ctions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2023, 30(4):1844–1849.https://doi.org/10.1109/TDEI.2023.3258406

[23] Liao M F, Fan Z X, Chen Z Q, et al. Influence of electrode configurations on the interruption capacity of laser triggered vacuum switch[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2020, 48(6):2180 – 2186. https://doi.org/10.1109/TPS.2020.2986780

相關(guān)鏈接