1 国防科技大学 前沿交叉学科学院，长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室，长沙 410073
脉冲功率技术的重要发展方向是高功率密度、紧凑小型化和高稳定可靠。液体介质由于具有绝缘强度高、易流动、快恢复、散热性好等方面的特点，广泛应用于脉冲形成线型紧凑小型脉冲功率源的电容储能器件作为储能介质。主要围绕紧凑小型脉冲功率源ARC系列的技术难题，开展了关键技术、系统研发及其工程应用等方面的工作。首先，提出了基于液体介质和慢波结构的形成线，采用场均匀和绝缘配合技术，研制出紧凑小型脉冲功率源ARC-01和ARC-02，输出功率1～2 GW、脉冲宽度5～30 ns、重复频率1～100 Hz，紧凑化水平较国际先进同类装置最多提高了2倍。之后，以凑小型脉冲功率源为核心搭建液体介质击穿测试平台，针对变压器油、蓖麻油、甘油、碳酸丙烯酯等常见液体介质，开展了微秒脉冲击穿特性研究，采用统计分析方法建立了数据库，以“小成本”换取“高可靠性”；并采用超高速光学诊断方法，将击穿瞬间流注、冲击波、亚微观断裂面产生、传播、截止过程与张力理论结合，建立了液体介质击穿物理模型。最后，成功将紧凑小型脉冲功率源应用于驱动宽带/窄带微波产生、碳纤维阴极稳定性及寿命测试。
脉冲功率源 脉冲功率技术 紧凑 小型 液体介质 pulsed power source pulse power technology compactness small-sized liquid dielectric 强激光与粒子束
2022, 34(7): 075016
强激光与粒子束
2021, 33(6): 065001
1 西北核技术研究院 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安 710024
2 西北核技术研究院 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安 710024；西安交通大学 电气绝缘与电力设备国家重点实验室，西安 710049
利用自行研制的纳秒脉冲实验平台（输出脉冲前沿30 ns，半宽百纳秒）和标准介电强度测试仪，对变压器油、甘油、去离子水、Galden HT200四种液体绝缘介质在直流与纳秒脉冲下的击穿特性进行了实验研究与结果比对，结果表明：在直流与纳秒脉冲下，Galden HT200均具有最高的击穿场强，且两种情况下均比变压器油高出40%以上；纳秒脉冲下，Galden HT200与变压器油的击穿场强均提高6.5～7倍，Galden HT200击穿过程耗时最短（ns量级），其次是变压器油（20 ns），然后依次为甘油（45 ns）和去离子水（70 ns）；多次放电后，粘度系数最大的甘油更易在电极间隙处聚集碳化放电产物，粘度系数较小的Galden HT200和去离子水则无明显痕迹，但二者放电过程会产生明显的冲击波，多次放电后易造成间隙电极松动。
纳秒脉冲 液体介质 标准油杯 击穿场强 绝缘性能 nanosecond pulse liquid dielectric standard oil-cup breakdown field strength insulation characteristics 强激光与粒子束
2020, 32(4): 045001
1 中南大学 高性能复杂制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410083
2 中南大学机电工程学院, 湖南 长沙 410083
为了深入研究恒弹合金的飞秒激光烧蚀工艺, 探索了飞秒激光在甘油介质中对恒弹性合金进行烧蚀的规律。因为激光烧蚀诱导产生的气泡在液体辅助烧蚀中扮演了一个重要角色, 因此在实验中使用了粘度较大的甘油溶液, 以研究气泡对于烧蚀规律的影响。在进行烧蚀时, 采用不同的离焦量分别打点, 以研究溶液介质对于激光聚焦点位置的影响。实验表明, 在甘油溶液介质中对样品表面烧蚀时, 孔深的变化比之在空气中烧蚀差别很大, 在离焦量由正到负的过程中出现了两个孔深峰值, 分别位于正负离焦量区间, 并且在零离焦量附近达到极小值。而孔径的变化则基本呈现聚焦点位置越深入样品表面内部越大的趋势。根据对实验过程和结果的观察分析, 这主要是由于气泡对激光烧蚀能力产生了很大的影响, 从而导致了液体辅助烧蚀与在空气中烧蚀截然不同的结果。
飞秒激光 液体介质 恒弹性合金 电离点 烧蚀规律 femtosecond laser liquid medium constant elastic alloy focal point ablation pattern
1 中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
2 重庆大学,高电压与电工新技术教育部重点实验室,重庆,400044
设计了液体介质快脉冲击穿试验装置和电压电流测量系统,研究了重复频率、电极形状及电极间距与介质击穿场强、击穿电压和击穿时延等击穿特性参数的关系,比较了变压器油、十二烷基苯、蓖麻油三种典型液体绝缘介质在直流及快脉冲电压作用下的绝缘性能.结果表明:短脉冲持续时间下液体绝缘材料有异常高的击穿场强;重复脉冲串作用下的击穿场强比单个脉冲下明显减小,重复频率2 kHz时击穿场强减小了约30%;电极头半径大小对击穿也有影响,半径R＝5 mm时,击穿电压最高;击穿时延随击穿场强减小而变长,在其他条件相同的情况下,测得击穿时延随机波动;蓖麻油的快脉冲电压绝缘性能最好,变压器油次之.
快脉冲 液体介质 击穿特性 脉冲功率技术
1 哈尔滨工业大学,光电子技术研究所,哈尔滨,150001
2 内蒙古民族大学,化学学院,通辽,028043
为了寻找性能良好的受激布里渊散射(SBS)介质,根据SBS对介质的要求,试验了几种全卤代烃新介质.测定或计算了增益系数、声子寿命和吸收系数等参数.四氯乙烯(C2Cl4)具有良好的SBS特性,其增益系数为9.0cm·GW-1,声子寿命为0.59ns,吸收系数为0.003cm-1.分析和讨论了介质化学结构对SBS特性的影响.
受激布里渊散射 液体介质 化学结构 全卤代烃
1 哈尔滨工业大学,光电子技术研究所,黑龙江,哈尔滨,150001
2 内蒙古民族大学,化学学院,内蒙古,通辽,028043
采用一维瞬态模型对受激布里渊散射(SBS)过程进行了数值模拟,研究了介质参数对SBS特性的影响规律;选取FC-72、FC-75、CCl4、CS2、丙酮、苯以及CCl4/乙醇的混合溶液等作为散射介质,在Nd∶YAG调Q激光系统下进行了实验研究,比较了各种介质所产生的SBS脉宽、能量反射率和波形之间的差异,由此讨论了介质参数对SBS特性的影响.结果表明,介质增益系数越大,吸收系数越小,SBS能量反射率就越大;吸收系数越大,产生的SBS脉宽就越窄;声子寿命越短,SBS波形前沿就越陡,并且越容易出现调制现象.
受激布里渊散射 液体介质 增益系数 吸收系数 声子寿命 Stimulated Brillouin scattering Liquid medium Gain coefficient Absorption coefficient Phonon lifetime
1 哈尔滨工业大学光电子技术研究所,哈尔滨,150001
2 内蒙古民族大学化学系,通辽,028043
选用一些常用SBS液体介质作为散射介质,实验研究了相同条件下不同介质所产生SBS脉宽、能量和波形的差异,分析讨论了液体介质的吸收系数对SBS性能的影响.
受激布里渊散射(SBS) 氢键 吸收系数 液体介质
1 哈尔滨工业大学光电子技术研究所,哈尔滨,150001
2 内蒙古民族大学化学系,通辽,028043
介绍了目前使用的SBS液体介质,分析了氟化物和氯化物是性能良好的SBS液体介质的原因,并指出了SBS液体介质的未来发展趋势.
SBS液体介质 光致破坏阈值 化学键能 纯化介质 碳氟化合物
