强激光与粒子束
2023, 35(9): 095001
1 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室，西安 710049
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安 710024
降低纳秒脉冲电压下气体开关的抖动对电磁脉冲模拟装置输出稳定性具有重要意义。特别在受条件约束、外触发不便的条件下，自触发开关抖动的降低值得关注。设计了两种自触发开关，包含阴极刻槽开关和预电离开关，并搭建了纳秒脉冲实验平台，分别在40 ns、70 ns 与120 ns三种脉冲前沿下测量了两种开关的击穿电压、时延等参数，通过数据统计与处理，获得了两种开关的击穿电压及时间抖动。实验结果表明：通过阴极刻槽控制发射或者阴极预电离注入的方式均可有效降低开关的击穿抖动；在三种前沿的脉冲电压下两种开关的击穿抖动均在1～1.8 ns之间；在40 ns和70 ns前沿脉冲作用下，阴极刻槽的开关击穿抖动更低，可小于1.2 ns，击穿电压分散性小于1.29%；在120 ns前沿脉冲作用下，阴极预电离开关击穿抖动更低，可小于1.6 ns。
纳秒脉冲 自触发开关 低抖动 预电离 刻槽电极 nanosecond pulse self-triggered switch low jitter preionization grooved electrode 强激光与粒子束
2023, 35(7): 075003
强激光与粒子束
2023, 35(3): 035003
强激光与粒子束
2022, 34(9): 093002
1 清华大学 粒子技术与辐射成像教育部重点实验室, 北京 100084
2 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,西安 710024
3 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
研究了一种自触发紫外预电离开关击穿时延抖动特性的影响因素，结果表明：触发间隙电容放电阶段起预电离作用时，预电离注入时刻开关电场是开关时延抖动的决定性因素，提高工作系数和采用逸出功更低的电极材料对降低开关在脉冲峰值附近击穿时的时延抖动效果有限。提出的改进方法为：减小开关均压电阻阻值，显著延长触发间隙的有效燃弧时间，消除预电离注入时间及抖动的影响。采用改进方法时可以使开关在工作电压300～800 kV、前沿100 ns、180 ns的脉冲峰值附近击穿时的时延抖动分别小于1.3 ns、2.8 ns。
气体开关 预电离 自触发 脉冲击穿时延 抖动 gas switch pre-ionization self-triggering pulsed breakdown time delay jitter 强激光与粒子束
2022, 34(7): 075010
1 西安交通大学 电气绝缘与电力设备国家重点实验室, 西安710049
2 西北核技术研究所, 强脉冲辐射模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
平板电容器是电磁脉冲（EMP）模拟装置中常用的脉冲压缩器件，在平行板电极的SF6沿面闪络实验中发现，原本前沿光滑的纳秒脉冲电压加载在平行板电极上，会在脉冲电压前沿上测得一尖峰，使加载的脉冲电压出现“双峰”现象。为探索该现象的原因，首先通过理论分析，认为该现象可能是由于平行板电极边缘发生了滑闪放电，增大了电极等效正对面积，使平行板电极的等效容值发生突变所致，容值变化越大，尖峰越明显。之后开展了不同气压下平行板电极的沿面闪络实验，并对放电过程的图像进行了拍摄，结果表明：平行板电极边缘产生的树枝状放电在低气压时主干明亮粗大，分枝较多，气压升高后，主干亮度和直径逐渐变小，分枝也越来越少；随着气压的增加，由于平行板电极边缘的滑闪放电受到抑制，平行板的等效面积变化率越来越小，尖峰出现时对应的电压幅值越来越高，且尖峰越来越不明显，与理论分析一致。
电磁脉冲 沿面闪络 纳秒脉冲 放电通道 电容 平行板电极 flashover nanosecond pulse discharge channel capacitance parallel-plate electrodes 强激光与粒子束
2019, 31(7): 070005
1 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
2 西北核技术研究所, 西安 710024
氩气中一般含有大量亚稳态原子, 在强外电场作用下容易产生自由电子, 能够促进放电通道快速形成。采用场畸变型气体开关, 在直流电压下设计了实验平台来探究气体开关中采用SF6-Ar或N2-Ar混合气体后放电时延及抖动的变化情况。改变多种气体状态进行一系列实验, 并得出场畸变气体火花开关中SF6-Ar及N2-Ar的击穿特性, 根据工程需要对气体种类及混合比例进行最优化设计。实验表明SF6-Ar中Ar质量分数达到20%及以上时, 开关放电时延及抖动明显减小。
气体火花开关 混合气体 放电时延 抖动 氩气 spark gap gas mixtures breakdown delay jitter argon 强激光与粒子束
2016, 28(12): 125001
西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
采用快开通功率MOSFET，通过优化驱动电路、磁芯参数以及耦合结构，设计了基于半导体开关和直线变压器驱动源(LTD)技术的高重频快沿高压脉冲源。该脉冲源由四级LTD串联而成，可实现单次脉冲和最高频率2 MHz脉冲串输出。脉冲最高幅值约2.3 kV，上升沿约7 ns，脉宽约90 ns，下降沿约20 ns，输出电压效率约95%。该脉冲源结构紧凑，输出脉冲稳定，实现了模块化设计，可作为重频电磁脉冲模拟源使用。
功率MOSFET 直线变压器驱动源 高重频 窄脉冲 小型化 模块化 power MOSFET LTD high repetitive frequency narrow pulse width miniaturization modularization 强激光与粒子束
2016, 28(5): 055002
为了使基于数字微镜阵列 (DMD)的电视图像目标模拟器满足不同视场成像系统的测试和评估, 本文介绍了一种变焦准直投影光学系统的设计。此变焦系统采用二次成像结构, 利用透镜组的切换来实现变焦, 为了提高像质并简化结构, 在设计中引入非球面, 光源通过全反射棱镜 (TIR)反射到 DMD上。光学系统工作在近红外波段, 长入瞳距使模拟器变焦系统与导引头光学系统光瞳相匹配, 并为导引头、模拟器提供足够的安装空间。在变焦过程中, 相对孔径保持不变。光学系统像质满足模拟器使用要求。
模拟器 变焦系统 数字微镜阵列 二次成像结构 调制传递函数 simulator zoom system Digital Micromirror Device (DMD) reimaging configuration Modulation Transfer Function (MTF)
在分析经典的Zoom-FFT算法基础上，提出一种基于傅里叶变换光谱技术的Zoom-FFT算法，用matlab仿真常规FFT算法和Zoom-FFT算法，对不同采样步长的干涉条纹进行数据处理，通过反演出的光谱曲线图和原始光谱曲线图可以看出：采样步长小于20 μm时，FFT和Zoom-FFT算法都可以反演出光谱；而当采样步长大于20 μm且小于33.3 μm时，FFT算法未能反演出光谱，而Zoom-FFT算法仍然可以反演出光谱。
傅里叶变换光谱技术 采样定理 采样步长 Fourier transform spectroscopy sampling theorem sampling step FFT FFT Zoom-FFT Zoom-FFT
