稍不均匀电场中低气压击穿的起始路径研究

稍不均匀电场间隙的起始击穿路径问题对于气体放电触发以及电极表面削蚀有重要意义.为研究低气压击穿工况中起始路径的位置规律,本文建立了一种基于蒙特卡罗碰撞模型与电子运动轨迹假设相结合的路径判断模型(determination of the critical path模型, DCP模型),并以2种电极装置的击穿试验来验证DCP模型的正确性.通过负电极表面的痕迹捕捉和击穿电压的测量可以分别验证DCP模型对起始击穿路径和击穿电压的计算能力.根据试验结果,起始击穿路径在不同压强或流率下会发生转移,且转移趋势与计算结果相符;同时, DCP模型对击穿电压的计算误差不超过7.9%,可初步验证DCP模型的计算精度.在此基础上,利用DCP模型对其他4种典型的电极装置进行数值计算,发现全部击穿案例都存在一些共性:随着间隙压强或流率的升高,最小电压区域((pd) min过渡区)的起始路径转移频繁,并伴随击穿电压上下波动,近似持平,且起始路径几乎都服从较长路径向较短路径的转移规律.最后,通过DCP模型的数值分析,揭示了上述起始路径相关规律的内在机理.

无加热器空心阴极的击穿电压特性研究

为预估无加热器空心阴极(HHC)的击穿电压,基于汤森放电理论结合对起始击穿路径判定方法,建立一种击穿电压预估的新算法(JBP法).接着,开展HHC击穿试验以验证该算法的计算精度,计算与试验所得的击穿电压-气体流率曲线(BV-fr)具有较好的吻合度,误差在2.1%~5.6%,并且,揭示BV-fr曲线的“类直线”特性,以证明JBP算法的合理性。在此基础上,对HHC不同关键尺寸下的BV-fr曲线进行数值计算。结果表明,随气体流率升高,HHC的起始击穿路径总会从长路径向短路径转移,而增加间隙中最长路径的长度可以有效实现低流率下的击穿电压降低,本文工况可降低177 V。