纳秒级高重复频率脉冲水介质开关的-研究

《纳秒级高重复频率脉冲水介质开关的-研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、华中科技大学硕士学位论文的尝试。从此，臭氧发生技术就与水的净化处理技术紧密联系起来。在许多国家水的臭氧处理方法被性价比更高且更易溶于水的氯或者氯的化合物所替代。最近由于对潜在有害副产物，人们反对这种替代，认为应该重新采用臭氧。许多欧洲和加拿大城市已经放弃了用氯来消毒而采用臭氧技术来对水消毒。为了满足对三卤甲烷（THMs）和卤乙酸等消毒副产品更严格的法规，美国和日本的水厂也越来越倾向用臭氧。当将氯加入含有有机污染物或者腐殖物质的原水时，就会产生这些物质，一些THMs能导致癌症发生，由于这些原因许多专家认为臭氧处理才是合适的水处理技术。在美国已3经多于2

2、50台装置采用臭氧。许多年以来洛杉矶过滤装置每天处理两百万m的饮用水，所配置臭氧发生器每天产生几乎10000kg的臭氧，它也是美国最大的装置。最近预备配置更大的臭氧发生器如拉斯维加斯州的AlfredMerrit水处理装置、达拉斯和德克萨斯州东部的水处理装置及南加利福尼亚州的都市水区的装置。在欧洲，多于3000个城市采用臭氧对市政供水进行消毒。纳秒脉冲电场对生物电的应用。纳秒脉冲电场施加给生物细胞会引发许多效应，特别地，当脉冲宽度小于细胞外膜的充电时间常数时（对悬浮液中动物细胞处理脉冲在100ns量级时）除了会影响细胞质膜，对细胞内膜也会产生影响。这些

3、效应是基于位移电流从高阻抗质膜流至细胞质的连续性，它使得人们能够对细胞内器官进行处理，但这种技术非常强调脉冲波的上升时间和脉冲宽度。对于高场强情况，对质膜的处理导致膜阻抗显著降低，虽然这个过程可能会小于一个纳秒，但是流经膜的位移电流会增加一项传导电流。该流经细胞质的传导电流对细胞内作用效果明显，特别地对2+于脉宽更长的脉冲。这些作用包括细胞内器官渗透、C离子的释放、基因转染效率a加强、黑素瘤收缩以及质膜的电位势变化等。经过一系列研究，产生明显的生物作用要求不能只利用单个脉冲，累积的作用会起到更大的作用。如果施加连续脉冲，只要连续脉冲的施加时间小于初始

4、脉冲作用的消散时间，初始脉冲产生的作用可以被叠加混合。所以脉冲序列的频率也是极其重要的，这也是本文研究提高水介质开关自击穿恢复频率的目的。脉冲功率技术中纳秒级水介质开关的应用。高功率脉冲技术中，开关技术具有极其重要的地位，它不仅决定了脉冲功率装置的输出特性，甚至是脉冲功率系统成败的2华中科技大学硕士学位论文关键。开关元件的参数和特性对脉冲的上升时间、幅值、频率等影响巨大。现在脉冲功率源正向着高功率，高重频，体积小型化及窄脉宽方向发展。在高压下，高功率高压脉冲器件为了正常工作，绝缘所占的体积和重量较大，因此绝缘问题就成为紧凑型脉冲功率源中的关键问题，水

5、作为高储能（ε=80）、高绝缘强度、快击穿恢复介质，且由于绝缘强度高，相同电压时开关间隙比其它介质开关的间隙要小，减少了回路电感，从而获得快上升沿脉冲波形，所以水介质在脉冲功率技术中的应用在功率器件轻量化、小型化发展方向上意义重大。水介质开关在脉冲传输线中运行十分成功。水中放电的应用还有：利用水中脉冲放电产生的强激波进行液电成型、切割、压[2]膜等技术；脉冲辐射紫外光源；利用水中脉冲放电形成的冲击波进行医学上的体外[5][2]碎石；油田解堵、液电清杀、管道除垢等其它方面的应用；我国90年代曾用于油井采油时，疏通深井油层输油管道，以提高采油量。1.2重

6、复频率脉冲水介质开关的研究现状液体开关与固态开关相比拥有共同的优点：长寿命，高重复频率，但是液体开关比固态开关优越的是其低阻抗性和快速的电压上升时间，dv/dt。由于水的高绝缘强度（高电压耐受能力）、快击穿恢复速度、高介电常数等优良性质，水介质脉冲形成系统在紧凑型脉冲功率系统中应用广泛，对水介质开关器件及水传输线在脉冲功率系统作为储能和开关作用的应用研究也广泛的开展了起来。1.2.1介质开关击穿恢复的研究该类研究主要是国外进行得比较多，S,Xiao,S.Katsuki等人利用纹影诊断的方法研[11][6]究了水开关的恢复。纹影诊断可得到击穿后折射率的

7、梯度随时间变化的信息，以此来了解水开关击穿后的状态。在纹影照相和干涉法中，干涉条纹向下表示反射指数的减小。电极的极性对反射指数变化的影响不大。这种效应（Kerr效应）很有可能是由于电场值引起的，在半球状电极周围的场强要比平板电极周围的场强要高。在针对板电极结构中，他们发现在电击穿之后2us时会出现一个气泡开始膨胀，1ms后开始衰减消失，这个过程取决于开关的恢复时间。恢复时间，此概念定义为在上一次击穿3华中科技大学硕士学位论文之后电极之间恢复到第一次击穿电压所需要的时间。他们利用双脉冲系统的方法来测量，第二个脉冲延迟于第一个脉冲，恢复程度定义为第二个脉

8、冲击穿电压除以第一个击穿电压的值，在静止水中当开关间能量密度为0.6J/cm时，完全恢复需要2ms,对应频率