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原文传递基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置及方法

专利名称：	基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置及方法
摘要：	本发明提供一种基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置，其包括气体供应系统、激光传导系统、气体反应系统和数据记录系统，其中气体供应系统包括储气罐和供气管路，激光传导系统包括飞秒激光、棱镜、透镜和束流收集器，气体反应系统包括放电引导装置和气体反应池，放电引导装置包括高压电源、高压电极对、可调限流电阻和导线，数据记录系统包括球面透镜、光谱仪和ICCD。其利用飞秒激光引导高压放电实现放电过程的时间和空间可控，进而通过获得放电之后的SF6等离子光谱研究其成分的变化规律和SF6分解物产生机制，实现对高压放电过程中SF6分解物的动态检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河北;13
申请人：	燕山大学
发明人：	张云刚;刘黄韬;张文平;王永达;刘云杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910710679.6
公开号：	CN110487773A
代理机构：	北京孚睿湾知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘翠芹
分类号：	G01N21/67(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	066004 河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号
主权项：	1.一种基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置，其特征在于：其包括气体供应系统、激光传导系统、气体反应系统和数据记录系统；所述气体供应系统用于提供反应所需气体，所述气体供应系统包括储气罐、流量计和供气管路，气体从储气罐流出，经供气管路流经流量计控制流量，再通过气体反应系统中的进气管进入气体反应系统；所述激光传导系统用于将激光光束引导至气体反应池中指定空间位置，并形成光丝，所述激光传导系统包括飞秒激光、棱镜、透镜和束流收集器，飞秒激光产生短脉冲激光，短脉冲激光经棱镜改变传输方向，再通过透镜聚焦激光光束以使短脉冲激光在气体反应系统的气体反应池中形成光丝，束流收集器用于吸收气体反应系统的气体反应池内出射的激光；所述气体反应系统用于实现SF6气体在高压放电环境下的分解，所述气体反应系统包括放电引导装置和气体反应池，所述放电引导装置包括高压电源、高压电极对、可调限流电阻和导线，放电引导装置形成闭合回路并产生高压电，所述可调限流电阻用于精确控制放电能量，所述高压电源用于产生直流纳秒脉冲高压，进而通过导线在高压电极对的尖端部分产生放电，气体反应池中的SF6气体在此环境下将发生分解；所述数据记录系统用于记录数据，所述数据记录系统包括球面透镜、光谱仪和ICCD，所述球面透镜用于收集SF6气体分解物光谱信号，所述光谱仪和ICCD用于记录SF6等离子体的光谱特征；实验时，打开进气管阀门，气体供应系统供应的气体通过进气管通入气体反应池，放电引导装置产生的高压电被激光传导系统产生的光丝引导至气体反应池内部的指定空间位置放电，数据记录系统完成数据收集后，打开出气管阀门，通入SF6气体将反应后的气体经出气管排出。 2.根据权利要求1所述的基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置，其特征在于：所述供气管路为硅胶管，所述硅胶管包括第一硅胶管和第二硅胶管。 3.根据权利要求2所述的基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置，其特征在于：所述储气罐包括第一储气罐和第二储气罐，所述流量计包括第一流量计和第二流量计，所述第一储气罐的出气口借助于第一硅胶管连接第一流量计，所述第二储气罐的出气口借助于第二硅胶管连接第二流量计，所述第一流量计和第二流量计借助于进气管连接所述气体反应池的入口，所述进气管上靠近所述气体反应池入口处设置有进气管阀门。 4.根据权利要求3所述的基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置，其特征在于：所述气体反应池的出口处连接有出气管，所述出气管靠近所述气体反应池出口处设置有出气管阀门。 5.根据权利要求1所述的基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置，其特征在于：所述棱镜包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜均为直角棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜的直角相对设置并且位于一条直线上。 6.根据权利要求1所述的基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置，其特征在于：所述透镜为球面透镜。 7.根据权利要求1所述的基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置，其特征在于：所述高压电极对包括第一高压电极和第二高压电极，所述第一高压电极和第二高压电极分别连接高压电源的正负极，从而形成闭合回路，第一高压电极和第二高压电极之间的距离大于自由击穿距离。 8.根据权利要求6所述的基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置，其特征在于：所述第一高压电极和第二高压电极之间的距离为5-20mm。 9.一种基于飞秒激光引导高压放电的SF6分解机理实验装置的实验方法，其特征在于：其包括以下步骤： S1：打开进气管阀门和出气管阀门，通过流量计控制反应气体以恒定流速通入气体反应池，待气体充满反应池后关闭进气管阀门和出气管阀门； S2：打开飞秒激光，飞秒激光产生短脉冲激光，并经过第一棱镜、第二棱镜和透镜在气体反应池内形成光丝，之后到达束流收集器； S3：打开数据记录系统，等待步骤S4放电开始后记录SF6等离子体光谱特征； S4：打开高压电源，调节可调限流电阻控制放电能量，将第一高压电极和第二高压电极水平置于光丝附近，第一高压电极和第二高压电极的尖端尽量靠近光丝以易于引导放电，第一高压电极和第二高压电极之间的距离大于自由击穿距离； S5：实验结束后打开出气管阀门并通入SF6将反应后的气体排出； S6：球面透镜收集SF6气体分解物光谱信号，光谱仪和ICCD用于记录SF6等离子体的光谱特征之后，对光谱信号和光谱特征进行分析。 10.根据权利要求8所述的实验方法，其特征在于：步骤S6中将光谱仪狭缝与光丝平行放置，能够获得一维空间分辨光谱。
所属类别：	发明专利