大口徑脈沖潘寧放電裝置及實驗研究.pdf

1、近些年來，強(qiáng)流脈沖電子束技術(shù)得到迅速發(fā)展。利用強(qiáng)流脈沖電子束進(jìn)行材料表面改性處理時，入射電子能量在極短的脈沖時間內(nèi)沉積于材料表面薄層，引發(fā)快速加熱、熔化，甚至汽化，以及隨后的凝固和冷卻等過程，同時伴隨高幅值的應(yīng)力作用，材料表面的微觀組織和成分分布等將發(fā)生劇烈變化，進(jìn)而實現(xiàn)材料表面的改性處理。強(qiáng)流脈沖電子束實現(xiàn)的表面改性效果和具體實施工藝與電子束源設(shè)計密切相關(guān)。
　　根據(jù)新型強(qiáng)流脈沖電子束源的等離子體二極管工作需要，自行研制大口徑脈

2、沖潘寧放電裝置提供陽極等離子體。采用亥姆霍茲線圈形成平行磁場，通過脈沖電容的充電電壓控制磁場強(qiáng)度，最大峰強(qiáng)～0.2 T。潘寧陽極電源的供電電壓可調(diào)～5000 V，采用脈沖電容20μF和限流電阻40Ω。在真空壓強(qiáng)7.0×10-3～6.0×10-2 Pa范圍內(nèi)進(jìn)行放電測試，發(fā)現(xiàn)潘寧放電過程可劃分為激活、大電流放電和熄滅階段。其中，大電流放電的形成受真空壓強(qiáng)、磁場強(qiáng)度和潘寧陽極電壓的共同影響，且要經(jīng)歷一定的激活時間后才能產(chǎn)生，表現(xiàn)為隨真空壓強(qiáng)

3、和磁場強(qiáng)度的增加，所需的陽極閾值電壓降低，同時激活時間會相應(yīng)減小，采用有磁場條件的帕邢定律對上述實驗現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。
　　當(dāng)磁場強(qiáng)度高于該陽極電壓下能夠進(jìn)入脈沖大電流階段的磁場強(qiáng)度時，陽極電流與陽極電壓呈現(xiàn)近似正比的關(guān)系。陽極電流的峰值與此時的磁場強(qiáng)度大小無關(guān)。由此可知，磁場強(qiáng)度起到一個點燃和控制通道形狀的作用，而陽極電流直接受到陽極電壓、限流電阻和充電電容的控制。
　　脈沖潘寧放電設(shè)備在整個運(yùn)行過程中表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。