高功率重复频率气体OMAL欧玛尔火花开关
脉冲功率技术在民用和国防领域有着广泛的运用，包括产生高功率粒子束、激励X射线、激励气体激光等。在这些运用当中，一个重要发展方向是实现高功率重复频率运行以获得高平均功率，而开关技术则是限制其重复频率的重要因素，因此，研究高功率、大电流、高重复频率气体OMAL火花开关，对提高脉冲功率调制器的性能具有重要的意义。

高功率重复频率气体OMAL欧玛尔火花开关
高功率重复频率气体开关存在一个主要的缺点，就是开关寿命比较低，因此如何提高气体开关的寿命是气体开关研究的一项重要内容。先简单介绍了气体OMAL火花开关的击穿机理，分析了气体开关主要参数的计算方法。并通过对比两种大电流气体OMAL火花开关结构，对一种开关外壳为金属的结构进行了改进，即采用开关高压电极和外壳一体化设计，外壳为金属腔体，低压电采用金属挡板，可以从zui大程度上减小开关工作时对绝缘支撑的污染，提高开关的寿命；同时运用CST电场分析软件，对开关的主要尺寸进行了优化设计，并对触发电极与主间隙中央的距离进行了分析，得到了触发电极与开关主间隙的*距离；并且运用ANSYS软件，对开关的电极冷却进行了分析，结果表明，利用外加冷却液的方式，可以有效对开关的电极进行冷却，降低开关表面电极材料的烧蚀，提高开关的寿命和重复运行的稳定性。同时，根据实验室的情况，设计加工了一套高功率重复频率气体OMAL火花开关系统，包括气体开关、吹气系统、冷却系统。zui后对所设计的重复频率气体开关进行了各种实验：自击穿静态实验，在开关室内充入氮气，气压0.10～0.25MPa时，开关的自击穿电压与开关气压近似为线性关系，自击穿电压范围为33～45kV;在单次触发实验：当开关气压为0.10、0.15、0.20和0.25MPa时，开关自击穿电压分别为33、37、41和45kV;当触发电压为80kV时，其可控工作电压范围分别为25～94%、38～86%、40～88%和44～88%,具有可控工作电压范围宽的优点。而当开关工作气压为0.25MPa,工作电压为40kV,欠压比为88%时，开关的时延为50ns,抖动为1.28ns,分散性小于3%,工作稳定，可用于强流加速器初级储能系统；重复频率实验：开关在电压10kV、电流10kA、重复频率30Hz时，运行稳定，波形重叠性好，偏差在5%以内；当开关在电压20kV、电流20kA、重复频率10Hz时，开关波形重叠好，偏差在10%以内。经过上千次的实验，对比以往的开关可以得到，该开关寿命明显提高。重复频率运行是当前脉冲功率技术主要发展方向之一。水介质脉冲功率调制器具有储能密度高，结构紧凑、与低阻抗微波源较好匹配的特点，因此得到广泛的应用，但是受到高功率、大电流气体开关的绝缘恢复的影响，水介质等低阻抗脉冲功率调制器的重复频率运行或多脉冲运行受到较大的限制。研究高功率大电流自击穿气体OMAL火花开关多脉冲运行特性，对于开展水介质脉冲功率调制器的多脉冲运行，或重复频率运行研究具有重要的意义。从理论分析、数值计算等方面研究了气体OMAL火花开关的绝缘恢复特性，实验研究了气流对OMAL火花开关恢复速度的影响，其研究结果为OMAL火花开关的多脉冲运行奠定了坚实理论基础。对气体OMAL火花开关的击穿机理，创新的利用击穿概率分析了粗糙电极对气体OMAL火花开关V/p曲线影响的物理机制，给出了利用细小结构构造平稳V/p（开关击穿电压/气体压强）曲线的条件，为实验中控制和利用该曲线提高气体OMAL火花开关的多脉冲运行能力提供了理论基础。对电极间隙内气体状态的恢复，数值模拟了炙热气体的传导和对流过程，分阶段的讨论和模拟了带电粒子的消逝过程，分析了影响电极间隙内气体状态恢复的主要因素。结合理论分析和模拟结果，提出了气体OMAL火花开关多脉冲运行特性可采用如下方法：使用导热性能好的气体，如H2、SF6等；采用吹气的方法；增大气压，在电极表面增加细小结构，构造平稳的V/p曲线；改良开关电极结构和尺寸，采用奶头-半球结构的电极；使用电负性强的气体作为开关绝缘气体，如SF6。

高功率重复频率气体OMAL欧玛尔火花开关
实验上，进行了自击穿气体OMAL火花开关多脉冲运行特性的研究，对比了不吹气时和吹气时OMAL火花开关的恢复速度。在击穿电压400kV,峰值电流30kA,脉宽40ns的工作参数下，采用吹气的办法（气流速度30m/s），使气体OMAL火花开关多脉冲运行间隔达到5ms,实验结果与理论估计相符。zui后，介绍了实验中设计并研制的大功率低电感匹配负载，该负载冷测电阻值5.82?,电感190nH,结果与理论设计*，该负载具有阻值稳定，电感低的特点。