“神龙-Ⅱ”直线感应加速器运行时在其周围环境中产生较强的电磁干扰, 严重影响恒流源等重要设备的运行。系统地分析了电磁干扰信号特征, 在此基础上, 采用全数字全光纤控制、电流/电压双闭环反馈控制等高可靠性电路设计, 并综合应用共扼串扰脉冲抑制、分离地线及光电隔离等抗干扰措施, 研制成功可在强电磁干扰环境下稳定运行的HL90型低纹波系数大电流程控恒流源, 有力地保障了“神龙-Ⅱ”装置的正常运行。

对540 mm×18 mm、极间距250 mm、充气压力26 kPa的脉冲氙灯进行分析计算,研制了一台具有手动和外触发功能、氙灯充电电压2.5～4.5 kV、输出脉冲电流幅度3～6 kA、脉冲宽度约230 μs的脉冲氙灯电源,给出了单次触发情况下的实验结果。设计基于晶闸管移相调压方式,经由隔离模块、PLC控制构成的闭环反馈回路,控制调压模块对储能电容器线性充电; 通过IGBT半导体开关器件产生脉冲信号,经脉冲变压器升压后触发氙灯,使氙灯导通发光。采用简单、可靠的绕丝触发方式和控制信号隔离、电容器一端接地等方法,有效抑制了地电位抬高,提高了氙灯电源的可靠性和抗干扰能力。通过百次的实验,脉冲氙灯电源能100%点亮负载氙灯,满足实际使用要求。

采用MOSFET半导体固态开关作为主放电开关取代气体开关、高压二极管替代充电电阻的技术方法,设计了一种基于功率MOSFET固态开关的纳秒级全固态脉冲源。设计的脉冲源主开关级数共5级,每级主开关分别由5只功率MOSFET半导体固态开关器件串联组成,开关通断控制采用脉冲隔离变压器同步驱动方式。在重复频率1 Hz~1 kHz、充电电压4 kV、负载阻抗为1 kΩ条件下,可实现输出幅度大于20 kV、前沿小于10 ns且脉宽大于100 ns的高压快脉冲。通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,并给出了单次和重复频率（1 kHz）触发信号作用下全固态脉冲源输出的实验结果。

采用功率IGBT串联组合模块作为放电开关,设计了16级Marx结构的脉冲电源,能够产生可调高压方波脉冲。由9支耐压3 kV的IGBT串联组成最大工作电压12.5 kV的串联组合模块; 通过磁隔离触发方式控制各级IGBT的同步导通和关断。输出电压从几kV至200 kV可调、输出脉宽随外部触发信号宽度在1.5~10 μs范围内可调、前沿小于500 ns、后沿小于2.3 μs; 在输出电压大于100 kV、输出电流20 A时顶降小于2%。

介绍了450 kV数字化X光照相诊断系统的研制,该系统由450 kV脉冲X光机和抗辐照X光CCD相机组成。450 kV脉冲X光机输出的X射线脉冲半高宽为40 ns,1 m处剂量为5.2×10-6 C/kg,焦斑2~5 mm,2.5 m处可穿透20 mm的Fe。抗辐照X光CCD相机接收X光能谱范围为10~450 keV,有效成像面积最高可达100 mm×100 mm,空间分辨率最高可达3 lp/mm,具有很强的抗电磁干扰能力。进行爆轰实验时在总防护为40 mm铝板的情况下,450 kV数字化X光照相诊断系统的照相视场可视范围超过70 mm,空间分辨率优于1.2 lp/mm。

基于超快速高压大功率半导体开关、脉冲形成电路以及同心等间距传输的关键技术,提出一种模块化多路同步快脉冲触发源技术方案.设计出在负载阻抗为50 Ω时,可同步输出两种快脉冲触发信号:一种幅度大于20 V(4路)、脉冲前沿小于820 ps、脉冲宽度大于100 ns;另一种则是幅度大于100 V(4路)、前沿小于1.4 ns、脉宽大于100 ns;在外触发作用下,触发源系统抖动和脉冲输出同步分散性分别达到2 ns 和36.6 ps.电路结构上充分利用等间距电信号传输的原理,实现了快脉冲触发源模块化的设计.通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了在外触发脉冲单次和重频(5 kHz)作用下该同步快脉冲触发源输出的实验结果.

基于Marx发生器原理设计了150 kV脉冲X射线测试系统,该系统采用正负极充电的双边Marx发生器线路,Marx发生器设计为15级同轴结构,采用紧凑低电感设计来获得窄脉冲的输出.实验结果表明,X光机设计合理,获得了窄脉宽、高幅度的高压脉冲输出:在充电电压为20 kV的情况下,X射线管电压150 kV;X射线脉宽约60 ns;25 cm处剂量约7.8×10-6 C/kg;焦斑直径2.5 mm.搭配计算机X射线摄影系统,成像面积可达30 cm×40 cm,分辨力大于1 lp/mm,可以满足一般低能闪光照相的需要.

研制了一种主要用于脉冲功率系统前级触发用的Marx发生器，介绍了其工作原理和主要参数。该Marx发生器采用单边充电技术路线和同轴紧凑型结构，高压脉冲采用柔性高压同轴电缆输出，在75 Ω匹配负载上获得了超过170 kV的高压脉冲输出，脉冲宽度超过200 ns，在140~160 kV工作区间内其前沿小于3 ns，抖动不超过1.5 ns。该Marx发生器工作范围宽，稳定可靠，很好地满足了高功率脉冲触发系统的要求。

研制了一种主要用于测试电容器在不同电压下短路放电寿命的测试平台,采用谐振充电、脉冲变压器升压和可控火花开关相结合的技术路线,可在2.5 nF负载电容器上得到超过100 kV的高压,短路放电采用可控火花开关,最大放电电流约7 kA,最高重复频率为50 Hz,输出电压和重复频率都可调节,可测试在不同电压、不同重复频率和不同工作时间下电容器的失效机制。通过计算机控制平台的运行,可自动记录工作次数,方便统计电容器寿命。

给出了基于远程和本地两种控制方式,作为低抖动快前沿重复频率高压脉冲触发源系统的设计原理和方法。研制了一台重复频率为0.01～1 Hz、脉冲输出幅度为10～20 kV、前沿小于10 ns、脉宽大于500 ns以及抖动小于1 ns的高压脉冲触发源。设计上将程控和手动触发信号分别作为重复频率和单次预触发脉冲,驱动后级触发器绝缘栅双极型晶体管,经脉冲变压器变换后控制氢闸流管VE4141放电,实现输出高压脉冲。通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了外触发脉冲情况下高压脉冲输出的实验结果。