等离子体交叉场调制开关关键技术的基础研究

项目名称： 等离子体交叉场调制开关关键技术的基础研究

项目编号： No.50877003

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2009

项目学科： 化学工业

项目作者： 刘竞业

作者单位： 北京化工大学

项目金额： 38万元

中文摘要： 冷阴极等离子体交叉场调制开关的研制生产在我国是空白，本项目针对的是关于该器件导通阶段技术问题的基础研究。项目组利用Xoopic软件和Comsol软件，采用有限时域差分法和有限元法，通过数值模拟对开关系统的工作过程进行了理论分析，就磁场强度大小对预电离过程中电子密度分布的影响、永久磁钢环的相对位置对预电离过程中电子密度分布的影响、磁约束对放电区域的控制、阴极材料对放电过程的影响分析、工作气体-氢气中主要反应过程的确定、不同迁移率对击穿过程的影响、不同电极间距对击穿的影响、击穿电压的理论确定、击穿电压与极间距的关系等问题均作了详尽的理论分析，在理论上解决了以前电真空器件研制领域中对于工作气体为氢气、工作条件为低气压弱电离情况下未解决的一些细节问题，为冷阴极等离子体交叉场调制开关的设计提供了优化依据。在此基础上，项目组完整的设计并试制了样管，测试了样管关于脉冲大电流导通过程的相关参数，得到了与模拟分析吻合的结果，达到了项目研究的预期目的。

中文关键词： 等离子体；交叉场；导通；数值模拟；氢气

英文摘要： Plasma CROSSATRON Modulator Switch of cold cathode, interiorly there is no research about which, is the object for this project to get how its conducting. FDTD and finite element method are used, with Xoopic and Comsol software, for numerical simulation on the active process of plasma modulation switch. The calculation and theoretical analysis are consist of the progress of pre-ionization effecting by the strength and location of magnetic field, the progress of discharges effecting by the cathode material, the impact reactions in hydrogen, and the factors which result in electrode breakdown. Meanwhile the simulation of plasma modulation switch under the condition of low pressure and weak ionization provides a optimum program of the switch. With these researches, a sample of plasma CROSSATRON modulator switch of cold cathode is made, and the test results of relevant parameters of the switch coincide with the simulation very well, which meet the requirements of the project objective.

英文关键词： Plasma; CROSSATRON; breakover; numerical simulation; Hydrogen