一種基于玻璃陶瓷介質的同軸固態(tài)脈沖形成線制造技術

本實用新型專利技術提供一種基于玻璃陶瓷介質的同軸固態(tài)脈沖形成線，包括筒狀玻璃陶瓷介質、內電極、外電極和半導體涂層，內電極和外電極分別燒制在該筒狀玻璃陶瓷介質的內壁和外壁上，半導體涂層涂敷在內電極和外電極以外的玻璃陶瓷介質表面。本實用新型專利技術采用玻璃陶瓷介質作為同軸脈沖形成線的儲能介質，在實現(xiàn)形成線的固態(tài)化的同時，大大減小了形成線的體積，達到了免維護和小型化的目標。另外，半導體涂層減少了電極邊緣擊穿的概率，大幅度提高了高壓陶瓷電容器的耐壓性能和可靠性，提高了脈沖形成線的使用壽命。本實用新型專利技術可應用于高功率微波、高功率激光、X光機等需要高功率脈沖源的設備。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術涉及一種基于玻璃陶瓷介質的同軸固態(tài)脈沖形成線，屬于脈沖

技術介紹
高壓脈沖形成線作為高功率微波、高功率激光、X光機等設備的驅動源中不可缺少的部件之一，在高功率脈沖領域具有廣泛的應用。常見的脈沖形成線主要為同軸脈沖形成線和平行板脈沖形成線兩種結構。同軸脈沖形成線由于內電極包含在外電極之中，屏蔽效果較好，對周圍的寄生耦合較小，是應用最廣的一種傳輸線。隨著高功率脈沖設備小型化、輕型化的發(fā)展，對高壓脈沖形成線提出了苛刻的要求。目前形成線介質以液態(tài)儲能介質為主，主要包括變壓器油、去離子水等。這些液態(tài)介質介電常數和擊穿場強普遍較低，油介質介電常數大概為2～3，擊穿場強～30kV／mm；去離子水介電常數～81，擊穿場強在～20kV／mm。從儲能密度公式：U=1／2ε0εrE2(其中，ε0為真空介電常數，εr為介質介電常數，E2為擊穿場強)可以看出，低的介電常數和擊穿場強導致低的儲能密度。另外，由于液體介質需要維護裝置，增加了維護成本。與液態(tài)介質相比，固態(tài)儲能介質可以實現(xiàn)更高的介電常數和擊穿場強，達到高的儲能密度，從而實現(xiàn)了脈沖形成線的小型化。鐵電玻璃陶瓷作為一類新型高儲能密度介電材料，采用完全不同于燒結陶瓷的制備工藝，通過高溫熔融-澆鑄-可控結晶工藝，可以制備出無孔隙的玻璃陶瓷介質，擊穿場強可達到40～50kV／mm，介電常數達到500～600。不僅實現(xiàn)了脈沖形成線的小型化，而且實現(xiàn)了固態(tài)化，在高功率脈沖
展現(xiàn)出了良好的應用前景。
技術實現(xiàn)思路
本技術的目的在于提供一種基于玻璃陶瓷介質的同軸固態(tài)脈沖形成線，以實現(xiàn)脈沖形成線的小型化、固態(tài)化。為實現(xiàn)上述目的，本技術采用以下技術方案：一種基于玻璃陶瓷介質的同軸固態(tài)脈沖形成線，包括筒狀玻璃陶瓷介質、內電極、外電極和半導體涂層，內電極和外電極分別燒制在該筒狀玻璃陶瓷介質的內壁和外壁上，半導體涂層涂敷在內電極和外電極以外的玻璃陶瓷介質表面。所述內電極和外電極為銀電極或銀基電極。所述內電極和外電極分別燒制在沿筒狀玻璃陶瓷介質的軸向的內壁和外壁的中間部位。所述半導體涂層為ZnO或SiC半導體玻璃釉。本技術的優(yōu)點在于：本技術采用玻璃陶瓷介質作為同軸脈沖形成線的儲能介質，在實現(xiàn)形成線的固態(tài)化的同時，大大減小了形成線的體積，達到了免維護和小型化的目標。另外，半導體涂層減少了電極邊緣擊穿的概率，大幅度提高了高壓陶瓷電容器的耐壓性能和可靠性，提高了脈沖形成線的使用壽命。本技術可應用于高功率微波、高功率激光、X光機等需要高功率脈沖源的設備。附圖說明圖1為本技術的立體結構示意圖。圖2為本技術的截面圖。圖3為本技術中玻璃陶瓷介質的電容和損耗溫度特性曲線。圖4為本技術中玻璃陶瓷介質的擊穿場強隨厚度的變化曲線。具體實施方式以下結合附圖對本技術作進一步說明。如圖1、2所示，本技術的基于玻璃陶瓷介質的同軸固態(tài)脈沖形成線包括筒狀玻璃陶瓷介質1、內電極2、外電極3和半導體涂層4、5，內電極2燒制在沿筒狀玻璃陶瓷介質1的軸向的內壁的中間部位，外電極3燒制在沿筒狀玻璃陶瓷介質1的軸向的外壁的中間部位，半導體涂層4、5涂敷在管狀玻璃陶瓷介質1的兩端部留邊部分。本技術可通過以下方式制得：首先選擇合適的原料制備管狀玻璃陶瓷介質，然后在該管狀玻璃陶瓷介質的內、外壁涂敷銀漿料，燒結形成致密的銀電極，最后再在管狀玻璃陶瓷介質表面涂敷半導體玻璃釉漿料，燒結形成結合力強的半導體涂層。本技術中的玻璃陶瓷介質為鈮酸鹽體系玻璃陶瓷，其中陶瓷相為NaNbO3和(Pb，Ba，Sr)Nb2O6，玻璃相為SiO2。將原料按照一定的比例混合均勻，在1350℃～1400℃熔融2～4小時，快速倒入預熱的金屬模具里，形成管狀玻璃介質，隨后在900℃～1000℃進行結晶熱處理，析出陶瓷相，制備出管狀玻璃陶瓷，對管狀玻璃陶瓷內、外壁進行打磨、拋光，得到一定規(guī)格尺寸的管狀玻璃陶瓷介質，圖3和圖4表示的是該玻璃陶瓷的基本介電性能，在-20℃～85℃溫度范圍內電容值變化率小于±4％，擊穿場強隨著玻璃陶瓷介質厚度的增加略有降低，1mm厚度的介質擊穿場強為58kV／mm，4mm厚度的介質擊穿場強為42kV／mm。內、外電極可采用銀電極或銀基電極。在管狀玻璃陶瓷介質內、外壁燒制銀電極時，在管狀玻璃陶瓷介質的內、外壁涂敷銀漿料，管狀玻璃陶瓷介質的兩端部留邊，在600℃燒結40分鐘，形成結合力強的致密銀電極，銀電極邊緣保持光滑。在管狀玻璃陶瓷介質的兩端部留邊部分涂敷ZnO或SiC半導體玻璃釉漿料，玻璃釉漿料主要由ZnO或SiC半導體粉、低熔點玻璃粉以及有機溶劑組成，在400℃～500℃燒結1小時，形成結合力強的半導體玻璃釉涂層。本技術的基于玻璃陶瓷介質的同軸固態(tài)脈沖形成線采用玻璃陶瓷作為儲能介質，同時通過在電極邊緣涂敷半導體玻璃釉減少了電極邊緣擊穿的概率，在實現(xiàn)形成線的固態(tài)化的同時，大大減小了形成線的體積，達到了免維護、高可靠性和小型化的目標。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于玻璃陶瓷介質的同軸固態(tài)脈沖形成線，其特征在于，包括筒狀玻璃陶瓷介質、內電極、外電極和半導體涂層，內電極和外電極分別燒制在該筒狀玻璃陶瓷介質的內壁和外壁上，半導體涂層涂敷在內電極和外電極以外的玻璃陶瓷介質表面。

【技術特征摘要】
1.一種基于玻璃陶瓷介質的同軸固態(tài)脈沖形成線，其特征在于，包括筒狀
玻璃陶瓷介質、內電極、外電極和半導體涂層，內電極和外電極分別燒制在該
筒狀玻璃陶瓷介質的內壁和外壁上，半導體涂層涂敷在內電極和外電極以外的
玻璃陶瓷介質表面。
2.根據權利要求1所述的基于玻璃陶瓷介質的同軸固態(tài)脈沖形成線，其特
征在于，所述內電極和外...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張慶猛，杜軍，唐群，羅君，
申請(專利權)人：北京有色金屬研究總院，
類型：實用新型
國別省市：