[发明专利]激光触发真空开关

说明书

技术领域

本发明涉及电子开关器件，尤其涉及一种激光触发真空开关。

背景技术

随着脉冲功率技术的发展，对大功率开关器件的需求大大增加。大功率开关器件是脉冲功率电源最重要的组成部分，它必须可以在高电压、大电流的条件下工作，并且还要求其反应速度快、可靠性高、触发稳定、寿命长。激光触发真空开关是将激光技术与高功率脉冲技术结合而成的一种新型开关器件，其通过将激光照射在靶电极上面，从而产生等离子蒸汽，最后在主电极电压作用下使得开关导通。激光触发真空开关相对于其它类型的开关，具有较宽的工作电压范围和较高的库仑电量导通特性，并且其触发系统相对独立，抗干扰能力好，触发稳定，因此受到了越来越多的关注。

专利号为US4978893的美国专利公开了一种激光触发真空开关，如图1所示，其包括一个密闭的壳体30，该壳体一端设有一通道50与真空泵相连以保持壳体30内的气压，与其相对的一端设有一激光窗口34。壳体30内设有一对以一定间隙8相对设置的电极，即阳极20和阴极10。阳极20固定在电极柱44一端，而阴极10固定在电极柱40一端。电极柱44和40从壳体30侧壁上的通孔伸出壳体30外以连接到电路的正负端。阳极20上对应所述激光窗口34开设有一通孔22以形成激光照射通道，如虚线所示，靶电极18设于所述阴极10上且位于该激光照射通道上。这样，在该激光触发真空开关工作时，激光照射在靶电极18上，产生等离子蒸汽，最后在电极柱44和40之间的电压作用下使得开关导通。

然而，这种激光触发真空开关存在以下几个问题：第一，由于阳极20和阴极10分别安装在电极柱44和40一端，不易对齐通孔22、靶电极18和激光窗口34，制造加工困难，且降低了生产效率。第二，在开关导通时，会产生较大的电动力，而阳极20和阴极10均为片状，很容易发生形变，导致阳极20和阴极10之间的间隙8发生变化，进而引起工作电压变化，影响工作性能。第三，由于电极柱44和40距离很近，因此不能承受太高的工作电压，否则会有击穿的可能。

因此，亟待提供一种改进的激光触发真空开关以克服上述缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单、触发性能稳定、使用方便、使用寿命长且加工方便的激光触发真空开关。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光触发真空开关，包括密闭壳体、设于所述密闭壳体上的第一电极和第二电极、以及激光照射窗。所述第一电极和第二电极分别固定在所述密闭壳体的两端。所述第二电极内轴向开设有通孔。所述第一电极的一端面上设有与所述通孔相对的靶电极，所述激光照射窗位于所述第二电极外端，且所述激光照射窗、所述通孔和所述靶电极位于同一轴线上。

与现有技术相比，本发明的激光触发真空开关的第一电极和第二电极固定在密闭壳体的两端，保证了该激光触发真空开关可以在高电压的条件下工作，减少了误动作的可能。靶电极设于第一电极一端面，当开关导通时不易发生形变，从而可以延长开关的使用寿命。此外，所述靶电极、通孔以及激光照射窗位于同一轴线上，可以保证在各种外界条件下激光稳定照射到靶电极，使开关在重复频率条件下可长期工作，并且便于制造，加工和光路校准都十分方便，从而可以提高生产效率。

优选地，所述激光照射窗外侧设有光纤接口，所述光纤接口与所述通孔位于同一轴线上，以进一步提高光路校准的简便性与可靠性。

较佳地，所述密闭壳体内还设有屏蔽罩，所述屏蔽罩包括上屏蔽罩、中部屏蔽罩和下屏蔽罩，所述中部屏蔽罩连接在所述密闭壳体的侧壁上，所述上屏蔽罩设于所述密闭壳体的一端且位于所述第一电极外围，所述下屏蔽罩设于所述密闭壳体的另一端且位于所述第二电极外围。该屏蔽罩用于限制电弧燃烧区域，防止燃弧时金属蒸汽沉积在绝缘外壳上，从而保证绝缘外壳不被高温电弧烧蚀。此外，该屏蔽罩还可以使电弧燃烧电极之后产生的金属蒸汽附着在其上面，从而维护开关本体内的电场稳定和较高的真空度。

进一步地，所述上屏蔽罩、中部屏蔽罩和下屏蔽罩的外沿均为圆弧导角，以避免产生电场畸变。

较佳地，所述第一电极内设有吸气通道，所述吸气通道外端设有吸气环且内端与所述密闭壳体内部连通，所述第一电极外端设有罩设于所述吸气环上的端盖。

优选地，所述第一电极和第二电极之间的间隙为10mm～15mm。

所述第一电极与第二电极由铜和铬各百分之五十的材料制成，该材料耐真空电弧能力强，可以保证多次使用之后烧蚀情况良好。。