中国工程物理研究院 流体物理研究所，脉冲功率科学与技术重点实验室，四川 绵阳 621999
为测量4 MV感应电压叠加器的电压，设计和标定了多个D-dot电压探头。频响测试结果表明探头频率上限大于270 MHz，满足待测电压信号频率响应需求。标定中，由于分压器与探头的安装位置不同，为了避免传输线阻抗失配导致快前沿电压信号在不同测量点的电压波形差异，采用前沿数百纳秒的脉冲信号开展标定。由于探头的低频特性同时满足标定与实测的需求，因而标定的准确性得以保证。考虑装配结构及精度对探头灵敏度的直接影响，次级电压探头采取了在感应腔逐级安装过程中的在线标定方法。由于靠近二极管的电压探头受到电子等影响导致波形畸变，因此直接测量负载电压存在困难。4 MV装置的多发实验结果表明，输出端传输线上电压波形与其下游位置电压波形之差，与用两者之间电感计算的电压波形相吻合，说明采用二极管上游电压探头的测量结果来计算二极管电压是行之有效的。
感应电压叠加器 脉冲电压 D-dot探头 频率响应 标定 induction voltage adder voltage pulse D-dot sensor frequency response calibration 强激光与粒子束
2023, 35(9): 095002
强激光与粒子束
2023, 35(2): 025002
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621900
2 中物院脉冲功率科学与技术重点实验室，四川 绵阳 621900
介绍了中能X光机装置触发系统研制和相关实验结果，触发系统包括主机6个支路激光开关的触发和主机放电的触发。其中6个支路的触发由6台YAG四倍频激光器完成，主机放电电触发系统由1台YAG四倍频激光器来触发。实验结果表明：每台激光器出光时间抖动σ小于等于0.3 ns，激光开关导通延迟时间约25 ns，抖动σ小于等于1.2 ns，电触发系统中激光与触发器输出电压之间的时间抖动σ为0.5 ns，匹配负载上电压大于120 kV，前沿约28 ns，脉宽150 ns。中能X光机在杆箍缩二极管负载上获得最大输出为4.2 MV/100 kA的电脉冲，电压脉冲半高宽约55 ns，输出的X射线时间抖动σ为3.4 ns。实验结果表明触发系统具备对6个支路精确调节和控制的能力，确保了中能X光机装置的高可靠性。
激光触发开关 触发 时间抖动 YAG激光器 laser trigger switch trigger time jitter YAG laser 强激光与粒子束
2022, 34(11): 115001
中国工程物理研究院 流体物理研究所，中物院脉冲功率科学与技术重点实验室，四川 绵阳 621999
针对在空腔中的微分环（B-dot）探头输出信号存在低频增益的问题，分析了目前使用的“磁通穿透特征时间常数”一阶修正方法，提出了使用适当积分常数的积分器进行补偿的方法。对安装在同轴线及径向线电极孔中的B-dot进行实验，结果表明：当积分器的积分时间常数等于磁通穿透特征时间常数时，B-dot的测量结果与标准电流信号吻合。因此这也是空腔中的B-dot探头选取积分器的原则。该方法使用硬件直接获取了补偿后的测试结果，与软件修正方法比较操作较为简便。
脉冲电流 标定 频率响应 补偿 current pulse measurement frequency response compensation 强激光与粒子束
2020, 32(2): 025021
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
为测量Marx发生器输出电流, 设计了外积分式罗可夫斯基线圈。采用电容器放电的方式进行线下标定确定刻度因素, 采用盘式TEM室进行线圈的方波响应实验, 实验结果与等效电路模拟仿真吻合。线圈的响应时间为16 ns。模拟仿真分析了Marx连接假负载实验中, 实测电流波形后沿衰落较快且脉冲结束后基线不回零的问题。通过调整积分器的RC时间常数, 增加线圈的低频响应能力可消除该失真。改进后的线圈实验结果与理论分析一致。
脉冲电流 测量 罗可夫斯基线圈 频率响应 pulse current measurement Rogowski coil frequency response 强激光与粒子束
2018, 30(12): 125003
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
介绍了Z箍缩初级实验平台“聚龙一号”装置24路模块的精确控制技术和实验结果, 通过采用24个激光触发开关来控制24路模块的精确导通, 实现了对“聚龙一号”装置输出电流波形的精确控制和调节。24个激光触发开关由12台Nd:YAG四倍频脉冲激光器来触发, 每台激光器分光后触发2路激光开关。实验结果表明: 24路激光之间的抖动小于1.0 ns, 激光开关的抖动小于1.5 ns， “聚龙一号”装置在主Marx充电电压为65 kV时,当24路模块同步导通时，获得负载电流9.8 MA,电流前沿上升时间(10%~90%)为75 ns；在24路模块分时放电时，实现了对电流波形的精确调节，电流前沿上升时间(10%~90%)可以拓展到600 ns, 对应的负载电流峰值为5.5 MA，电流波形的模拟值与实验测量结果基本一致，在相同负载和实验条件下，获得的电流波形具有很好的重复性。
激光开关 触发 抖动 Nd:YAG激光器 laser triggering switch trigger jitter Nd:YAG laser 强激光与粒子束
2018, 30(3): 035003
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
通过搭建脉冲加载下的激光辐照沿面闪络实验平台,考察了锥角绝缘子受激光辐照时的真空沿面闪络性能。结果表明: 不论是紫外光(266 nm)还是可见光(532 nm)辐照在阴极三相点或者样品中间,+45°锥角绝缘子构型的性能都要优于－45°锥角绝缘子,并且紫外辐照阴极三相点对沿面闪络电压的影响较大,因此在大型脉冲功率装置中应该避免射线对绝缘堆阴极三相点处的辐照。
沿面闪络 激光辐照 阴极三相点 锥角绝缘子 surface flashover laser illumination cathode triple point angled insulator 强激光与粒子束
2016, 28(5): 055009
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
设计了一种新型的同轴三电极结构, 仿真计算结果表明开关在充电及触发时电场最大值区域均匀性良好。引入循环吹气系统能够控制放电产物的流向, 减小对开关绝缘结构内壁的污染, 可在提高气体绝缘恢复能力的同时延长开关绝缘外壳寿命。在重频实验条件下(±40 kV/20 kA/0.1 Hz)进行了寿命考核实验, 目前单个开关寿命考核实验已大于17.2万发次, 开关工作稳定, 自击穿电压特性和触发延时抖动特性良好。
气体火花开关 重复频率 长寿命 自击穿 抖动 gas spark switch repetitive long-lifetime self-breakdown jitter 强激光与粒子束
2016, 28(1): 015024
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 武汉理工大学 材料科学与工程学院, 武汉 430070
绝缘体真空沿面闪络成为制约脉冲功率技术高电压、大电流和小型化发展应用的主要因素之一。在PTS装置的真空环境中，绝缘材料在受到软X射线辐照的情况下，其绝缘性能受到很大影响。因此为了提高PTS中交联聚苯乙烯的绝缘性能，同时更深刻地认识沿面闪络的机理，通过研究软X射线对于交联聚苯乙烯的辐照作用，观测到了不同辐照次数对于沿面闪络性能的影响。实验表明：未受到辐照的样品其真空沿面闪络性能高于软X射线辐照过的样品，而受14次钨丝阵辐照的样品其真空沿面闪络性能略高于受2次铝丝阵辐照的样品。同时，从软X射线对于绝缘体表面的辐照机理很好地解释了这种实验现象。
软X射线辐照 真空沿面闪络机理 交联聚苯乙烯 辐照机理 辐照总能量 soft X-ray radiation vacuum surface flashover mechanism cross-linked polystyrene radiation mechanism total radiation energy 强激光与粒子束
2015, 27(9): 095002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
针对单极性脉冲电压下不同微槽结构绝缘子真空沿面闪络特性开展实验研究。根据二次电子运动特性,设计了多种微槽宽度,对比了微槽结构和平面结构的绝缘子耐压特性差异。槽宽为1 mm的微槽样品耐压水平与平面结构样品耐压水平相当,槽宽小于1 mm的样品组耐压水平均高于平面结构样品,最高电压提高倍数约为1.4,说明一定尺寸范围内的微槽设计将提高绝缘子真空耐压水平。通过电场强度计算分析微槽结构对二次电子运动的影响过程可知,较大的微槽宽度可使电子限制在槽内运动,较小的微槽宽度将抑制初始电子的发展,最终二者都能达到抑制闪络的目的。通过显微镜观测各组样品表面特征,材料表面微观缺陷将可能降低材料耐压水平。
真空沿面闪络 表面微槽 单极性脉冲电压 二次电子 surface flashover surface grooves pulsed voltage secondary electron 强激光与粒子束
2014, 26(4): 045049
