设计了一种辉光放电触发双级赝火花开关, 主要是阴阳电极、中间栅极和辉光放电腔的设计。通过增加中间栅极, 构成双级结构, 选用平板形结构, 板厚1.5 mm, 栅极孔尺寸1 mm, 三个栅孔均匀分布在直径5 mm的圆环上。辉光放电腔设计工作区域为Paschen曲线最低点左侧, 具有放电电流大、触发电压低等特点。实验表明: 双级赝火花开关需采用RC外均压电路, 使阳极电压在两间隙中均匀分配。在充电1~57 kV条件下, 开关均能可靠触发导通。当阳极充电57 kV时, 在50 Ω负载上获得了约56 kV、抖动1.4 ns的输出。

给出了赝火花开关所需辉光放电腔的具体要求,对赝火开关辉光放电腔进行了优化设计，并对优化后的放电腔进行了粒子模拟和实验研究。粒子模拟结果表明：此放电腔为辉光放电腔，辉光放电建立时间约18.5 ns；辉光放电时，此放电腔阴极位降占整个电位降的主要部分，且阴极位降区净离子密度为一常数。实验结果显示：此放电腔为辉光放电腔，其工作在Paschen曲线最低点左侧，放电电压随气压的升高而降低；当辉光放电电流为0.14～3.60 mA时，放电模式为正常辉光放电。

设计了一种辉光放电触发赝火花开关, 对其时延和抖动特性进行系统研究。研究了开关时延、抖动与辉光放电电流、气压、触发电压及阳极电压的关系。当辉光放电电流小于0.30 mA时, 开关无法触发导通；当电流为0.35~0.60 mA时, 随辉光放电电流的增大, 开关时延、抖动减小；当辉光放电电流为0.60 mA时, 开关时延、抖动基本不变, 出现饱和。当氦气气压低于6 Pa, 开关难以触通, 与理论计算值6.95 Pa吻合；当氦气气压为6~12 Pa时, 开关的时延、抖动随气压的升高而减小；气压为12~30 Pa时, 开关工作在比较稳定的状态。当触发电压小于3 kV, 开关难以触通；随着触发电压的增大, 开关时延、抖动减小；当触发电压大于5.3 kV, 开关时延、抖动基本保持不变。开关在稳定工作条件下, 阳极电压在8~25 kV范围内变化时；开关时延基本不变。

采用粒子模拟和蒙特卡罗相结合的方法,应用静电求解模型,对赝火花开关初始放电过程进行了模拟。赝火花开关初始放电过程主要由汤森放电过程、等离子体形成、空心阴极效应和场致发射引发主放电组成;等离子体形成和空心阴极效应对赝火花开关的发展导通具有至关重要的作用。改变赝火花开关工作参数,如气压、电极孔径、阳极电压和阴极腔中初始粒子密度,研究其对赝火花开关电子峰值电流形成时间的影响。结果表明:随着气压、电极孔径、阳极电压和初始粒子密度的增大,赝火花开关电子峰值电流形成时间减小。

设计了一种辉光放电触发赝火花开关,进行了He气介质下的放电实验研究。测得了耐受电压和气压关系,结果表明:随着气压的升高,开关耐受电压减小;开关电极孔径为3 mm、电极间距为4 mm时的耐受电压约是电极孔径和电极间距均为3 mm时的85%。在电极孔径和电极间距均为3 mm时,研究了辉光放电电流、气压、触发电压等参数对开关时延、抖动的影响。结果显示:当辉光放电电流大于0.45 mA、气压为7～30 Pa、触发电压达到一定值,开关就能比较稳定地触发,时延短、抖动小。在辉光放电触发下,实现了开关耐受30.5 kV、时延223.2 ns的输出,并实现了开关抖动小于1 ns的稳定输出。