采用酞菁铁高温裂解法在镀有镍金缓冲层的硅基底上生长了碳纳米管薄膜(Ni/Au-CNT), 并采用二极结构在相同的主Marx电压下研究了其强流脉冲发射稳定性.结果表明: 在脉冲电压峰值为1.60～1.74 MV(对应的脉冲电场峰值为11.43～12.43 V/μm)时, Ni/Au-CNT薄膜首次发射的电流峰值可达331.2A; Ni/Au层不仅能提高CNT薄膜的强流脉冲发射电流峰值, 还能提高其发射稳定性; 当冷阴极重复脉冲发射7次时, Ni/Au-CNT的脉冲电流峰值衰减到初值的72%, 而Ni–CNT和Si-CNT脉冲电流峰值分别衰减到初值的62%和32%.

研究了一种新型大功率激光脉冲二极管的输出特性, 该激光二极管主要用于触发工作在高增益模式下的砷化镓光导开关。研制了基于射频金属-氧化物半导体场效应管的激光二极管驱动电路, 可以为激光二极管提供上升沿、半高宽和峰值电流分别为4 ns,20 ns和130 A的脉冲驱动电流。研究了激光二极管输出的激光脉冲波形、能量、功率、光场分布等特性, 并在Blumlein传输线结构中, 研究了该大功率激光脉冲二极管的输出特性对工作于高增益模式下的光导开关的导通电阻、开关抖动等主要导通性能参数的影响规律。实验结果表明, 激光脉冲的能量和功率越大, 光斑面积越大、分布越均匀, 在相同偏置电压条件下, 光导开关的导通性能越好。

采用自主研发的三维粒子模拟软件对三腔介质壁加速器进行系统仿真,在此基础上,计算三个腔质子的渡越时间并实现腔体间的时序优化设计。外加电压峰值100 kV,顶宽1 ns,半高宽10 ns,绝缘微堆厚度2.0 cm,质子初始束能40 keV,加速电极添加钨网,模拟结果显示: 当电压持续6.5 ns时, 进入高梯度绝缘微堆的H+通过第一腔能得到最大加速效率90.84%,相应的渡越时间为5.668 ns; 当第二腔电压触发落后第一腔4.5 ns时, H+通过第二腔获得最大加速效率94.77%,相应的渡越时间为3.545 ns; 当第三腔电压触发落后第二腔3.0 ns时, H+通过第三腔获得最大加速效率97.30%,相应的渡越时间为3.018 ns; 最大能量H+渡越三个腔体的总时间为12.231 ns,H+总体加速效率94.31%; 当质子束中心进入第一腔时刻落后脉冲电压触发6.5 ns,且一二腔和二三腔电压触发延时分别为4.5 ns和3.0 ns情形下,能将2.5 ns长度的质子束中的H+实现90%以上的加速,4.0 ns长度的质子束中的H+实现80%以上的加速。

为了在介质壁加速器中增大轴向加速电场,提高加速梯度的同时抑制径向电场对束包络的扩张,提出了在每个加速电极上添加金属栅网结构。采用基于粒子云网格方法的电磁粒子模拟软件对不加栅网与添加栅网的电极结构进行了数值仿真,分析了不同结构下加速管道中的电场分布和束包络变化。通过实验对比了两种不同结构下经过相同的加速长度获得的粒子能量。结果表明: 添加金属栅网结构相对于不加栅网的金属小孔式结构,轴向加速电场强度提高20%,同时径向电场得到有效抑制; 栅网结构下,被加速的粒子束在自由漂移空间中的径向发散基本得到抑制; 在相同的加速长度下加速H+3粒子,栅网结构得到的能量增益提高了一倍。

中国工程物理研究院流体物理研究所研发的介质壁直线加速器是基于固态脉冲形成线、GaAs光导开关和高梯度绝缘介质壁三项关键技术的新型直线脉冲加速器。在加速器调试阶段,测量出获得加速的质子束流能量远低于预期值,在排除功率源负载能力因素之后,发现脉冲功率源因连接回路引起的电路耦合效应是导致束流能量低的主要原因。基于介质壁直线加速器加速单元放电回路结构的分析,确认了加速单元之间的电路耦合的必然性。并通过测量回路电流,研究了几种不同工作模式下的电路耦合效应。结合电路耦合的特点,给出了两种基于磁芯隔离的解耦方法,并测量了这两种方法的解耦效率。

设计了一种脉冲形成线用新型CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷体系，采用传统固相法通过优化组分和制备工艺，调控材料的微结构，获得了介电性能优异的介质陶瓷。其介电常数在15~35之间可调，介电损耗小于0.002，频率稳定性好。在厚度为1 mm时，介电强度高达50 kV/mm。研究了厚度对CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷介电强度的影响规律，当厚度从1 mm减小到0.1 mm时，介电强度呈非线性增大，从50 kV/mm(1 mm厚样品)提高到92 kV/mm(0.1 mm厚样品)，可见，CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷的电击穿与其机械损坏具有相似性。结合CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷的化学组分和微观结构，CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷优越的电击穿特性可以用弱点击穿理论解释。

神龙二号加速器是一台以MHz猝发率猝发工作的三脉冲直线感应电子加速器。该加速器输出的三脉冲电子束, 相邻两脉冲间最小时间间隔300 ns, 而且可调, 每个脉冲电子束的电子能量18~20 MeV、束流强度大于等于2 kA。当电子束与轫致辐射转换靶相互作用时, 可产生三个强X光脉冲, X光斑点尺寸小于等于2 mm(FWHM), 距靶1 m处照射量大于等于7.74×10-2 C/kg (300 R)。该加速器涉及的主要关键技术包括三脉冲功率源设计、三脉冲强流高品质电子束源的产生、加速场建造、束流传输线设计、轫致辐射转换靶设计、测量与诊断技术等。

采用钒掺杂半绝缘4H-SiC衬底, 利用磁控溅射在硅衬底上制备了Ni/Au金属电极, 并封装加工成同面型横向电极结构SiC光导开关, 研究了不同激光触发能量对光导开关光电响应及导通电阻的影响。用波长532 nm的激光作为触发源, 当激光触发能量从26.7 mJ增加到43.9 mJ时, 光导开关的导通电阻从295 Ω降低到197 Ω。利用复合理论推导出激光触发时导带中载流子浓度随时间的变化规律, 并利用MATLAB模拟计算了不同触发能量下开关的导通电阻, 得到了与实验较一致的结果。在此基础上, 提出了降低开关导通电阻的两种途径。