研制了基于脉冲电容器放电回路的亚微秒金属丝电爆炸纳米粉体制备实验平台, 包括电爆炸过程电流和电压测量系统。利用透射电子显微镜(TEM)观察纳米粉体的形态与结构, 并通过电镜统计观察法分析TEM图像得到纳米粉体的粒度大小及其分布。在氩气中电爆炸铝丝制备铝纳米粉体, 通过改变电容器充电电压, 即初始储能, 实验研究沉积能量对铝纳米粉体特性的影响规律。结果表明: 铝纳米粉体颗粒形态与结构主要由氩气气压的高低决定, 与沉积能量基本无关。增大丝爆过程的沉积能量可显著缩小铝纳米粉体粒度分布范围, 减小颗粒平均粒径, 并有效地抑制纳米粉体中亚微米颗粒的形成。随着沉积能量E与氩气气压p比值(Ep-1)增大, 铝纳米粉体颗粒平均粒径、最大粒径和粒径大于100 nm颗粒所占比例均呈指数函数单调减小。

为提高绝缘子的真空沿面闪络电压, 采用氩气下辉光放电对绝缘子进行处理, 研究了辉光放电频率、放电电流大小和处理时间对绝缘子真空闪络电压的影响。结果表明, 辉光放电能极大提高绝缘子的真空闪络电压。未处理的绝缘子真空闪络电压为55 kV左右; 经高频辉光放电预处理40 min后, 绝缘子真空闪络电压达到100 kV; 经工频辉光放电预处理40 min后, 绝缘子真空闪络电压可达125 kV, 高出高频下25 kV; 同时, 辉光放电电流(数十mA)越大, 处理后的绝缘子真空闪络电压越高, 但随着辉光放电电流的增大, 闪络电压的增加幅度趋于饱和。

采用单间隙伪火花放电装置，研究了纳秒脉冲下气压、间隙距离和小孔直径对伪火花放电特性的影响。研究结果表明，纳秒脉冲下伪火花放电电压随着气压、间隙距离和小孔直径的增加而减小。通过数值拟合，得到了放电电压与气压、间隙距离和小孔直径间的经验公式。放电电压随着气压、间隙距离和小孔直径的增加而减小，衰减系数分别为0.76，0.39和0.39。

搭建了RLC放电回路, 研究了不同氩气气压下铝丝电爆炸二次放电特性。结果表明, 随着气压的变化, 电爆炸二次放电电压曲线呈U形。为了阐明氩气和铝蒸气在二次放电过程中的作用, 利用光谱仪和高速分幅相机分别研究了二次放电等离子体的自辐射光谱特性和空间分布特性, 发现: 在低气压下氩气会参与放电, 放电通道在铝蒸气表面; 高气压下主要是铝蒸气放电, 氩气基本不参与放电过程, 放电通道在铝蒸气内部。

搭建低电感实验回路平台，利用高速分幅相机拍摄火花开关放电通道发展过程，分析照片光强和放电通道半径的对应关系，根据图片光强测定不同时刻放电通道的半径，提出适合实验条件的放电通道半径计算公式。依据高压探头和Pearson线圈测量得到的放电通道电压和电流波形，计算放电通道的电阻，再利用测量的放电通道半径进而得到其电导率。放电通道半径随着放电通道的发展逐渐增大，有饱和的趋势，放电电流2 kA时电流峰值处放电通道半径约0.6 mm；随着放电电流峰值的增大，放电通道电阻下降速率增大，达到稳定值所需的时间减小，稳定值也随之减小，其电阻稳定值最小能达到0.08 Ω。

采用100 μm和40 μm两种直径的铝丝，在不同放电电压下，通过分幅成像技术和光谱诊断方法，对铝丝电爆炸过程放电特性及放电等离子参数进行了诊断。实验研究表明:铝丝电爆炸过程中金属蒸气的二次击穿分为内部击穿和沿面击穿两种类型，较细的铝丝更容易发生内部击穿，发生内部击穿时产生的等离子体具有更好的空间均匀性和对称性，其放电过程具有更高的稳定性和可重复性。通过光谱诊断可知铝丝电爆炸等离子体电子温度在104 K量级，电子密度在1018 cm-3量级。

对μs脉冲电压作用下铜丝水中电爆炸的能量沉积过程进行了实验研究，利用自积分Rogowski线圈和电阻分压器分别测量铜丝电爆炸时的电流和电压。利用测量电压波形确定了熔融起始、熔融结束、汽化起始和击穿时刻点，将铜丝电爆炸划分成熔融、液态和汽化3个阶段。通过数学方法计算了3个阶段和击穿前的沉积总能量。通过实验和计算，分析了电路参数，包括放电电压和回路电感，以及铜丝特性，包括铜丝长度和直径，对铜丝电爆炸过程中3个阶段和击穿前沉积总能量的影响。结果表明：在μs脉冲电压作用下，放电电压、回路电感、铜丝长度和直径对熔融阶段能量沉积影响较小，但对液态和汽化阶段能量沉积影响较大，通过调节电路参数提高电流上升速率，可以显著提高汽化和击穿前的沉积能量。

Time-resolved diagnosis of the transient process using X-ray frame cameras (XRCs) is an important means in inertial confinement fusion (ICF) experiments. The sensitivity of the photocathode is a key parameter of the entire camera system. This letter aims to raise the quantum efficiency (QE) of the photocathode. With the changes in the deposition parameters, such as deposit angle, thickness of the coating in the channel, and vacuum of evaporation, the QE results are different. After testing and theoretical calculation, we find that there is a best matching value among these parameters. When the coating parameter meet this best value, the gain of the XRC can be improved significantly.

采用串联单传输线、并联Blumlein脉冲形成线和高重复频率固体开关等技术路线开展了MHz重复频率脉冲功率技术研究。利用串联单传输线获得了幅度约200 kV,时间间隔约500 ns的双脉冲。利用并联使用的Blumlein系统和特殊设计的汇流/隔离网络获得了幅度约275 kV,时间间隔约500 ns的三脉冲。利用并联MOSFET和感应叠加原理研制了6 kV/2.5 MHz固体调制器。结果表明:3种方式均可以猝发MHz的方式输出高品质的高压脉冲串,可根据实际的需求选择合适技术路线。

高速行波选通的X射线皮秒分幅相机的时间分辨率受皮秒选通脉冲的宽度和幅值的非线性关系直接影响。针对微通道板(MCP)行波选通皮秒分幅相机中的“增益压窄效应”,在高斯型皮秒选通电脉冲作用下,通过计算MCP分幅管的时间分辨率和对增益压窄效应的分析,得到MCP皮秒选通分幅管的增益压窄指数约为10.0,分幅管的时间分辨率约为选通脉冲脉宽的1/3.16。并在脉冲参数(250 ps,－1 100 V)和(220 ps,－900 V)下进行了分幅相机时间分辨率理论计算和实验测试,分别得到了理论时间分辨率为78.8 ps和67.6 ps,相机实验时间分辨率为76.4 ps 和66.5 ps的结果。