溫度氣壓可控的激光誘導(dǎo)高壓放電模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及高壓放電，特別是一種溫度氣壓可控的激光誘導(dǎo)高壓放電模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]雷電是自然界最為壯觀和最重要的大氣現(xiàn)象之一，同時也是自然災(zāi)害中引起災(zāi)害最重的十大災(zāi)害之一。雷電發(fā)生的頻率較高，全世界平均每分鐘發(fā)生1-3次云對地閃電，50%以上的森林火災(zāi)是由雷電引發(fā)的，每年雷擊造成經(jīng)濟(jì)損失10億美元以上，而我國每年約有10500人死于雷擊事件。因此，研宄雷電的防護(hù)問題尤為重要。隨著飛秒激光技術(shù)的迅猛發(fā)展，高強(qiáng)度飛秒激光在空氣中傳輸可以產(chǎn)生一條低電阻的長程等離子體通道，又稱飛秒光絲?；陲w秒光絲可以誘導(dǎo)高壓放電的特性，利用飛秒光絲開展引雷和避雷方面的研宄吸引了各國政府和研宄人員的高度關(guān)注。另外，飛秒光絲誘導(dǎo)高壓放電和傳輸高功率電能在軍事和民用兩個領(lǐng)域都有潛在的重要應(yīng)用。因此，開展相關(guān)的基礎(chǔ)研宄和應(yīng)用探索研宄具有十分重要的意義。
[0003]上述應(yīng)用研宄的核心技術(shù)是利用飛秒光絲觸發(fā)高壓放電和誘導(dǎo)高壓電能傳輸。一般研宄飛秒激光成絲誘導(dǎo)高壓放電的模型有針-板電極、板-板電極、針-球電極、球-球電極、板-球電極等等，一電極加高壓，另一電極接地或者負(fù)高壓。因此設(shè)計簡易的系統(tǒng)來演示和研宄這一重要過程，尤其是飛秒光絲傳導(dǎo)高壓電能的過程尤為關(guān)鍵。
[0004]雷電的形成過程受到氣壓、溫度、濕度等環(huán)境因素的影響。直接開展激光大氣引雷實(shí)驗(yàn)是一個龐大的多方面協(xié)助的工程，受雷暴云天氣自然條件、高脈沖能量的飛秒激光系統(tǒng)及雷電檢測系統(tǒng)等多方面的限制，因此，開展前期的基礎(chǔ)研宄，如飛秒光絲誘導(dǎo)高壓電暈放電和對地?fù)舸┓烹姷?，無論是對于引雷，還是避雷，或者是高壓電能的遠(yuǎn)程超精細(xì)傳輸和操控都具有重要的指導(dǎo)意義。因此，開展上述相關(guān)研宄，需要一個專門的氣壓和溫度可控的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種溫度氣壓可控的激光誘導(dǎo)高壓放電模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作安全方便，可模擬不同環(huán)境、進(jìn)行多模式放電研宄的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0007]一種溫度氣壓可控的激光誘導(dǎo)高壓放電模擬系統(tǒng)，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括:飛秒激光器、透鏡、金屬實(shí)驗(yàn)箱、光束收集裝置、高壓電源、抽氣裝置、制冷裝置、有機(jī)玻璃襯底、第一絕緣塑料桿、第二絕緣塑料桿和第一電極、第二電極；
[0008]所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱由金屬實(shí)驗(yàn)箱體和金屬實(shí)驗(yàn)箱蓋構(gòu)成，所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱體的四個側(cè)面的中心分別設(shè)有第一激光通光窗口、第二激光通光窗口、光譜探測窗口和放電現(xiàn)象觀察窗口，所述的四個窗口均安裝透明有機(jī)玻璃密封，所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱蓋上設(shè)有與所述的抽氣裝置連接的抽氣裝置閥門、與所述的制冷裝置連接的制冷裝置閥門、供所述的高壓電源的高壓電纜接入的高壓導(dǎo)線通孔。在所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱體的四個側(cè)面的內(nèi)壁涂有黑漆層，外壁上覆蓋絕熱材料，在所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱體的底面設(shè)有置有陣列螺孔的有機(jī)玻璃襯底，第一絕緣塑料桿和第二絕緣塑料桿分別固定在所述的絕緣有機(jī)玻璃襯底的螺孔中，第一電極經(jīng)第一絕緣轉(zhuǎn)換體與第一絕緣塑料螺桿固定連接，第二電極經(jīng)第二絕緣轉(zhuǎn)換體與第二絕緣塑料桿固定連接；
[0009]沿所述的飛秒激光器發(fā)射的激光光束方向依次放置所述的透鏡、金屬實(shí)驗(yàn)箱和光束收集裝置，使所述的透鏡、金屬實(shí)驗(yàn)箱的第一激光通光窗口的中心、第一電極的尖端、第二電極的尖端、第二激光通光窗口的中心和光束收集裝置同光軸，所述的第一電極經(jīng)高壓電纜與所述的高壓電源相連。
[0010]所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱體由底面和圍成一圈的四側(cè)面構(gòu)成，所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱蓋設(shè)置在所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱體的頂面，并通過緊固螺絲釘與金屬實(shí)驗(yàn)箱體固定連接，兩者相連部位用橡膠填充，保證密封性。
[0011]所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱蓋上設(shè)置抽氣裝置閥門、制冷裝置閥門和高壓導(dǎo)線通孔，三處均用絕緣密封膠封好。
[0012]所述的抽氣裝置和制冷裝置設(shè)有顯示所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)氣壓和溫度的顯示屏。
[0013]所述的四個窗口均安裝有透明有機(jī)玻璃。
[0014]所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱安全接地且密閉。
[0015]在所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱蓋上設(shè)有絕緣把手。
[0016]所述的絕緣塑料桿一端有螺紋，可固定于所述的絕緣有機(jī)玻璃襯底之上。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0018](I)能夠較好的用于激光誘導(dǎo)高壓放電的基礎(chǔ)研宄，電極采用針-針模型有利于演示放電過程；
[0019](2)金屬實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部的絕緣有機(jī)玻璃襯底、絕緣塑料桿和絕緣轉(zhuǎn)換體，既實(shí)現(xiàn)了電極與金屬箱體的有效絕緣，又能夠方便調(diào)節(jié)電極與電極、電極與光絲之間的距離；
[0020](3)能夠?qū)崿F(xiàn)不同環(huán)境、不同電壓、不同能量、不同距離和多種模式放電的基礎(chǔ)研宄:抽氣裝置和制冷裝置能夠改變金屬實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)的氣壓和溫度，模擬不同的環(huán)境，高壓電源和飛秒激光器改變高壓和激光能量，絕緣塑料桿和絕緣轉(zhuǎn)換體可以改變電極間距，放電模式可以是單電極高壓模式，也可以一電極高壓一電極接地模式，還可以一電極高壓一電極未接地模式。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明溫度氣壓可控的激光誘導(dǎo)高壓放電模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0022]圖2為本發(fā)明中金屬實(shí)驗(yàn)箱體縱向剖視圖；
[0023]圖3為本發(fā)明溫度氣壓可控的激光誘導(dǎo)高壓放電模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不應(yīng)因此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025]請先參閱圖1，圖1為本發(fā)明溫度氣壓可控的激光誘導(dǎo)高壓放電模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)立體圖，如圖所示，一種溫度氣壓可控的激光誘導(dǎo)高壓放電模擬系統(tǒng)，包括飛秒激光器1，透鏡2，金屬實(shí)驗(yàn)箱4，第一電極5，第二電極6，光束收集裝置8，高壓電源9，抽氣裝置10和制冷裝置(11)。
[0026]所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱4由金屬實(shí)驗(yàn)箱體17和金屬實(shí)驗(yàn)箱蓋18構(gòu)成；所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱體17的四側(cè)的中心分別設(shè)有第一激光通光窗口 3、第二激光通光窗口 7、光譜探測窗口19、放電現(xiàn)象觀察窗口 20，所述的金屬實(shí)驗(yàn)箱蓋18上設(shè)有抽氣裝置閥門23、制冷裝置閥門24、高壓導(dǎo)線通孔25和絕緣把手27 ;所述的整個金屬實(shí)驗(yàn)箱4內(nèi)壁涂有黑漆