[实用新型]一种基于玻璃陶瓷介质的同轴固态脉冲形成线

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于玻璃陶瓷介质的同轴固态脉冲形成线，属于脉冲技术领域。

背景技术

高压脉冲形成线作为高功率微波、高功率激光、X光机等设备的驱动源中不可缺少的部件之一，在高功率脉冲领域具有广泛的应用。常见的脉冲形成线主要为同轴脉冲形成线和平行板脉冲形成线两种结构。同轴脉冲形成线由于内电极包含在外电极之中，屏蔽效果较好，对周围的寄生耦合较小，是应用最广的一种传输线。随着高功率脉冲设备小型化、轻型化的发展，对高压脉冲形成线提出了苛刻的要求。目前形成线介质以液态储能介质为主，主要包括变压器油、去离子水等。这些液态介质介电常数和击穿场强普遍较低，油介质介电常数大概为2～3，击穿场强～30kV／mm；去离子水介电常数～81，击穿场强在～20kV／mm。从储能密度公式：U=1／2ε₀ε_rE²(其中，ε₀为真空介电常数，ε_r为介质介电常数，E₂为击穿场强)可以看出，低的介电常数和击穿场强导致低的储能密度。另外，由于液体介质需要维护装置，增加了维护成本。

与液态介质相比，固态储能介质可以实现更高的介电常数和击穿场强，达到高的储能密度，从而实现了脉冲形成线的小型化。铁电玻璃陶瓷作为一类新型高储能密度介电材料，采用完全不同于烧结陶瓷的制备工艺，通过高温熔融-浇铸-可控结晶工艺，可以制备出无孔隙的玻璃陶瓷介质，击穿场强可达到40～50kV／mm，介电常数达到500～600。不仅实现了脉冲形成线的小型化，而且实现了固态化，在高功率脉冲技术领域展现出了良好的应用前景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于玻璃陶瓷介质的同轴固态脉冲形成线，以实现脉冲形成线的小型化、固态化。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于玻璃陶瓷介质的同轴固态脉冲形成线，包括筒状玻璃陶瓷介质、内电极、外电极和半导体涂层，内电极和外电极分别烧制在该筒状玻璃陶瓷介质的内壁和外壁上，半导体涂层涂敷在内电极和外电极以外的玻璃陶瓷介质表面。

所述内电极和外电极为银电极或银基电极。

所述内电极和外电极分别烧制在沿筒状玻璃陶瓷介质的轴向的内壁和外壁的中间部位。

所述半导体涂层为ZnO或SiC半导体玻璃釉。

本实用新型的优点在于：

本实用新型采用玻璃陶瓷介质作为同轴脉冲形成线的储能介质，在实现形成线的固态化的同时，大大减小了形成线的体积，达到了免维护和小型化的目标。另外，半导体涂层减少了电极边缘击穿的概率，大幅度提高了高压陶瓷电容器的耐压性能和可靠性，提高了脉冲形成线的使用寿命。本实用新型可应用于高功率微波、高功率激光、X光机等需要高功率脉冲源的设备。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型的截面图。

图3为本实用新型中玻璃陶瓷介质的电容和损耗温度特性曲线。

图4为本实用新型中玻璃陶瓷介质的击穿场强随厚度的变化曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1、2所示，本实用新型的基于玻璃陶瓷介质的同轴固态脉冲形成线包括筒状玻璃陶瓷介质1、内电极2、外电极3和半导体涂层4、5，内电极2烧制在沿筒状玻璃陶瓷介质1的轴向的内壁的中间部位，外电极3烧制在沿筒状玻璃陶瓷介质1的轴向的外壁的中间部位，半导体涂层4、5涂敷在管状玻璃陶瓷介质1的两端部留边部分。

本实用新型可通过以下方式制得：首先选择合适的原料制备管状玻璃陶瓷介质，然后在该管状玻璃陶瓷介质的内、外壁涂敷银浆料，烧结形成致密的银电极，最后再在管状玻璃陶瓷介质表面涂敷半导体玻璃釉浆料，烧结形成结合力强的半导体涂层。