1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
气体开关是脉冲功率技术中广泛应用的关键部件之一,高功率、高性能气体开关的技术研究及设计具有重要意义,陡化前沿是开关技术研究的重要内容。分析了气体开关的击穿机理和击穿通道的分布规律。对气体开关充分“老练”,开关击穿点和击穿通道将相对稳定,实验研究了开关间距和电场对脉冲前沿的影响。击穿电场较低时,减小开关间距有利于陡化脉冲前沿；击穿电场较大时(大于180 kV/cm),开关间隙(电感)对输出脉冲前沿的影响减弱,气体开关的击穿电场成为影响输出脉冲前沿的关键因素。研究结果表明,增大开关的击穿场强,是陡化开关脉冲前沿的有效途径。
气体火花开关 击穿电场 场增强因子 脉冲前沿陡化 gas spark switch breakdown electric field field enhancement factor pulse edge sharpening 强激光与粒子束
2014, 26(10): 105005
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
3 西安交通大学 电子与信息工程学院, 西安 710049
针对一种已经完成模拟设计、工艺研究及成品开发, 且线度仅为百μm量级的太赫兹脉冲热载流子探测芯片展开了几何参数及电参数测试, 并对其性能进行了分析探讨。结果表明: 探测芯片具有较小的几何加工偏差和良好的欧姆接触效果; 模拟计算的结果表明这种量级几何加工偏差对相对灵敏度影响可以忽略; 综合分析各种测试测量结果, 进一步验证了芯片开发工艺和测试结果的有效性。
太赫兹 脉冲测量 芯片 大功率 性能分析 terahertz pulse measurement sensing element high power performance analysis 强激光与粒子束
2014, 26(8): 083103
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
气体火花开关在重复频率脉冲功率技术中具有广泛的应用,影响气体火花开关绝缘恢复与重复频率工作性能的因素众多。实验研究了气体火花开关的能量沉积和气压对开关重复频率指标的影响,给出了气体火花开关绝缘恢复时间与气压及开关导通功率的关系式,初步分析了气体开关击穿通道在自然散热（不吹气）条件下,重复频率稳定工作的最高功率与重复频率指标、气压的关系。
气体开关 能量沉积 重复频率 开关功率 绝缘恢复 gas spark switch energy deposition pulse repetition frequency switch power insulation recovery 强激光与粒子束
2014, 26(6): 065007
基于单台脉冲功率源产生多路电子束驱动多路微波器件的构想，提出了一种三路螺旋线输出方案，三路脉冲是由同一主脉冲产生，具有时间同步精度高的特点。以Tesla型脉冲功率源TPG2000为基础，经过理论计算，给出了三路输出线理论设计结果，对脉冲传输过程进行了建模仿真和结构优化，得到了三路参数相同的脉冲，其中两路脉冲比另一路延迟20 ns。
功率合成 传输线 螺旋线 电场强度 power synthesis transmission line spiral line electric field intensity
1 西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室， 西安 710049
2 西北核技术研究所, 高功率微波技术实验室， 西安 710024
20 GW/100 Hz脉冲功率源是一台基于Tesla变压器技术的重复频率脉冲功率装置，设计功率20 GW，脉宽40 ns，重频1～100 Hz，输出功率及重频指标在一定范围内可调。介绍了20 GW/100 Hz脉冲功率源的系统构成，电气及结构参数的确定方法，关键部件的工程工艺技术，并分析了关键绝缘部件的电场分布。实验调试结果表明，20 GW/100 Hz脉冲功率源运行稳定可靠，重频工作时输出电压分散性小于1％，可应用于高功率微波及强流束产生等物理实验研究。
重复频率 Tesla变压器 高电压 强电流 repetition frequency Tesla transformer high voltage intense current 强激光与粒子束
2011, 23(11): 2919
提出了双路输出的螺旋脉冲形成线(PFL)结构，该结构内置用于充电的高耦合变压器，在螺旋PFL的两端各自输出一个脉冲，副路匹配输出时主路输出脉冲波形具有良好的平顶品质，主路输出脉冲能量占储能的大部分，解决了Korovin提出的螺旋PFL充电问题。对比分析双路输出的螺旋 PFL与SINUS-700/130两种技术路线，结果发现双路输出的螺旋 PFL改善了输出脉冲的平顶质量，输出功率提高29%，但是副路输出占用11%的储能，不易充分利用。
螺旋线 变压器 长脉冲 脉冲形成线 spiral line transformer long pulse pulse forming line 强激光与粒子束
2011, 23(11): 2897
西北核技术研究所, 高功率微波技术实验室， 西安 710024
为解决Tesla-PFN型长脉冲功率源在高电压下多个加载线串联时加载线之间出现的电磁干扰问题，对一种环形串联加载线的结构进行了优化设计，重点解决了加载线与形成线的阻抗匹配及加载线的高压绝缘问题。优化了过渡段结构，使形成线与加载线阻抗匹配较好，输出脉冲顶部平坦；利用静电场分析软件计算了加载线的电场分布，通过调整屏蔽环的形状和位置使电场分布更加均匀。
Tesla变压器 脉冲形成网络 加载线 阻抗匹配 高压绝缘 Tesla transformer pulse-forming network loaded line impedance matching high voltage insulation 强激光与粒子束
2011, 23(11): 2893
1 西安交通大学 电子物理与器件教育部实验室， 西安 710049
2 西北核技术研究所 高功率微波技术实验室， 西安 710024
分析气体火花开关的电阻特性是研究开关能量损耗、电弧通道的热等离子过程、开关间隙绝缘恢复及输出脉冲特性的重要基础。基于气体开关的导通机理，建立了开关导通工作的电路模型，给出了与形成线、传输线联通的开关等效电路和开关电流表达式，分析了开关电感、电阻对电流增长(脉冲前沿)的影响。研究结果表明：对于大间距、高电压气体开关，火花电阻是影响开关输出脉冲前沿的主要因素。
气体开关 开关电感 火花电阻 脉冲前沿 gas switch switch inductance spark resistance pulse front edge 强激光与粒子束
2011, 23(11): 2881
采用横电磁波传输理论，分析了三导体螺旋脉冲形成线（PFL）（包含内筒、螺旋中筒和外筒）的脉冲形成过程，给出了螺旋PFL的波阻抗、慢波系数、输出脉冲的平顶波动幅度等特征参数的计算公式。研究表明:三导体螺旋PFL具有与螺旋传输线同样的波阻抗和慢波系数；螺旋PFL的输出脉冲平顶波动，随着慢波系数或负载阻抗的增大而减小。
螺旋线 变压器 长脉冲 脉冲功率 spiral line transformer long pulse pulse power
提出了一种包含内外筒、细线径、多起端密绕的螺旋脉冲形成线(PFL)结构, 与Tesla变压器有机组合, 构建了长脉冲产生装置, 可以实现较高的能量效率, 并且结构紧凑, 适于重复频率工作。以最大充电电压为结构设计原则, 螺旋PFL波阻抗为12.6倍慢波系数, 且形成线纵横比大于3.1时, Tesla变压器的耦合度能达到0.95; 以形成线最大储能为结构设计原则, 螺旋PFL波阻抗为7.5倍慢波系数, 且形成线纵横比大于2.0时, Tesla变压器的耦合度能达到0.95。实验结果与理论分析吻合得较好。
螺旋线 Tesla变压器 长脉冲 脉冲功率 spiral line Tesla transformer long pulse pulsed power 强激光与粒子束
2010, 22(10): 2487
