中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
强流激光离子源是最有希望为重离子聚变直线感应加速器提供离子的离子源之一。离子源内等离子体决定了离子源性能和引出品质，为了了解强流激光离子源内等离子体参数，采用发射光谱和ICCD成像的方法对该离子源中的等离子体进行了诊断。该离子源由一台四倍频的266 nm Nd: YAG激光器和Cu靶组成，激光束经过透镜聚焦后照射在Cu靶上产生等离子体，激光打靶能量密度约为108 W/cm2，持续时间15 ns。ICCD相机拍摄了激光照射后等离子体的膨胀过程，初始时刻等离子体垂直表面喷射，膨胀速度约为1 cm/μs。光谱仪测量了离子发射光谱，谱线主要由Cu原子的Cu Ⅰ谱线和Cu+离子的Cu Ⅱ谱线组成。采用Boltzmann图法得到膨胀等离子体电子激发温度约为1 eV，采用Stark展宽法得到电子密度约为1016 cm-3。
强流激光离子源 膨胀速度 发射光谱 电子激发温度 电子密度 high current laser ion source expansion velocity emission spectra electron temperature electron density 强激光与粒子束
2016, 28(5): 055103
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 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
环氧树脂电气绝缘性能优良,但是其在脉冲功率设备中充当绝缘子时,表面容易带电且不易衰减,当表面电荷集聚到一定的程度会造成局部放电甚至发展为沿面闪络。为了提高环氧树脂的沿面闪络性能,用中心粒径为1 μm的氢氧化铝(ATH)无机填料来改善环氧树脂复合材料的表面性能。分别制备了ATH填料质量分数为0%(纯环氧) ,20%,40%,60%,80%和100%的ATH/环氧树脂复合材料试样。用电声脉冲法研究了ATH填料对环氧树脂复合材料电荷衰减性能的影响,对比了试样直流极化场强为10 kV/mm和30 kV/mm的试验结果。结果表明: ATH/环氧树脂复合材料电荷的衰减常数不仅与填料的质量分数有关,而且与试样的带电量有关。
环氧树脂 电声脉冲法 极化场强 电荷衰减 ATH ATH epoxy resin pulsed electro-acoustic method polarization field strength charge decay 强激光与粒子束
2016, 28(5): 055006
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
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。
直线感应加速器 三脉冲 猝发 脉冲功率 束流 linear induction accelerator three pulses burst pulse power beams 强激光与粒子束
2016, 28(1): 010201
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
采用基于并联Blumlein脉冲形成线的MHz重复频率脉冲功率技术和基于激光触发气体开关的多级触发系统，设计了脉冲功率系统模块，该模块具备6路输出能力，每路均可以MHz重复频率猝发方式输出三脉冲，幅度可达300 kV。对模块中的Blumlein装置、脉冲汇流、隔离网络、触发系统等部件参数进行了设计。以多脉冲直线感应加速器感应腔作为负载，对该模块的性能进行了分析，结果表明：模块中每个脉冲的输出时间抖动小于2.3 ns（标准差），脉冲间最小时间间隔大于500 ns时可在负载上获得高品质波形。
脉冲功率 重复频率 多脉冲 直线感应加速器 pulsed power repetition rate multi-pulse linear induction accelerator
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
采用多孔板并结合电子束在石英片相互作用产生的契仑柯夫辐射,对以天鹅绒为阴极发射的强流多脉冲电子束发射度和亮度进行了实验研究和测量。实验观测到了有外加磁场条件下的电子束发生旋转现象。对于电子能量为600 kV左右的电子束,多孔板处的磁场小于2.7 mT时,电子束元的偏离已经小于2°。分别测量了天鹅绒阴极发射的强流四脉冲电子束和双脉冲电子束的积分亮度,分别为7.5×107 A/(m·rad)2和4.14×108 A/(m·rad)2。结果表明,双脉冲电子束的积分亮度明显优于四脉冲电子束的积分亮度,进而验证了阴极等离子体对多脉冲电子束亮度具有重要影响,降低了电子束的品质。
电子束 多脉冲 发射度 亮度 multi-pulsed electron beams emittance brightness cathode plasma
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
提出并设计了一种Marx发生器线路,将电路模拟和实验验证结果与传统的Marx线路进行了比较,结果表明,所设计的线路通过保证Marx后级开关上的过电压幅值,来保证开关可靠击穿并减小开关自击穿所需时间,从而减小Marx发生器的抖动和增大工作范围。在此线路基础上,设计了一种用于直线感应加速器脉冲功率系统的Marx发生器,该发生器采用正负双极性直流充电,使用低抖动的场畸变火花隙开关作为脉冲形成开关,最大储能16.87 kJ,最高输出电压450 kV,在一定工作状态下可以达到亚纳秒级的时间抖动。
Marx发生器 火花隙开关 亚纳秒抖动 直线感应加速器 脉冲功率系统 Marx generator spark gap switch subnanosecond jitter linear induction accelerator pulsed power system
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通过适当地改造2 MeV注入器实验平台,使系统具备了开展光阴极研究的能力,主要的改动有:将观察窗材料改为石英,增加266 nm固体激光器,对原有的时序控制方式进行修改以满足同步触发方面的要求。研究的阴极材料为含钪储备式热阴极,实验中最高加热到了740 ℃,观测到了光电发射和光致等离子体发射现象,最大的激光功率密度为1.3 MW/cm2,最大发射电流密度约为16 A/cm2,光电发射的量子效率约为0.05‰。
直线感应加速器 光阴极 固体激光器 储备式热阴极 等离子体 linear induction accelerator photocathode solid laser dispenser cathode plasma
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
为了实现高压脉冲形成线小型化,开展了平板固态脉冲形成线研究。实验研究了两种作为储能介质的固态材料的高压体击穿特性、沿面闪络特性和频率响应特性,一种是特种复合材料,其相对介电常数在50-250之间,另一种是功能陶瓷,其相对介电常数在200-1 000之间。在此基础上,研制了两种平板固态脉冲形成线。特种复合介质固态脉冲形成线试验电压为3 kV左右,输出电压脉冲半高全宽(FWHM)可以达到58 ns;功能陶瓷介质固态脉冲形成线的试验充电电压超过120 kV,输出电压脉冲半高全宽为92 ns。
脉冲功率技术 紧凑脉冲形成线 特种复合介质 功能陶瓷 pulse forming line function ceramic composite polymer
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
以陶瓷聚合物复合介质作为储能介质,砷化镓光导半导体开关作为开关,设计了带状Blumlein线并对其进行了实验研究.实验结果表明,复合介质Blumlein介电常数高达80～250,在21 Ω的匹配负载上获得电压幅值为2 kV,前沿小于5 ns,半高宽约34 ns,波动约±1%的平顶宽为22 ns的电压脉冲,能满足脉冲功率系统小型化的应用要求.
固态Blumlein线 复合介质 光导半导体开关 脉冲功率源
