详细介绍了基于形成线并联和传输线延时两种不同技术路线的MHz重复率猝发多脉冲加速组元的工作原理、应用背景和技术特点，针对现有传输线延时双脉冲加速组元的主要问题提出了一种新的猝发高压双脉冲加速组元设计思路并进行了实验验证，使双脉冲加速组元在兼顾更高稳定性和更好波形品质的同时，解决了双脉冲电压独立调节、间隔调节及单双脉冲模式转换的问题。

利用形成线并联的方法产生高压三脉冲，需要在形成线和加速腔负载间串联硅堆隔离网络，以隔离不同形成线间的相互影响，并将不同形成线先后产生的高压脉冲汇流成三脉冲串传输到加速腔。硅堆放置于封闭的油箱中，箱体结构的设计将直接影响汇流后三脉冲的波形品质和硅堆的使用寿命。通过对高压硅堆内部电势分布的模拟分析和实验验证，明确了影响硅堆使用寿命的主要原因；设计实验测量了汇流结构各部分对汇流脉冲前沿的影响程度，综合分析汇流结构对硅堆使用寿命的影响，明确了汇流结构的优化方向，并在此基础上确定了神龙二号三脉冲直线感应加速器硅堆汇流结构的最终设计。

环形加速器将射频加速单元替换为高重复频率连续运行的脉冲感应加速组元后,将具备新的性能特点和应用领域。日本高能加速器研究机构(KEK)在脉冲感应加速与环形加速器的结合方面开展了大量的研究和实验工作,通过对其相关研究的详细调研,结合在感应同步加速器实验研究中所遇到的具体问题,针对脉冲感应加速组元的固有特性对该类加速器的优势和局限进行了分析,对环形加速器中感应加速组元的发展方向提出了建议。

针对“神龙二号”直线感应加速器所采用的非晶磁芯感应加速腔, 建立了能够兼顾结构参数和磁芯性能的加速腔电路模型。对与加速腔结构相关的各集总电容参数进行了计算, 并通过模拟波形与实验电压电流波形的对比, 确定了加速腔磁芯模块的参数设定, 实现了对非晶磁芯感应加速腔脉冲励磁过程较为准确的模拟。通过电路模拟, 可以得到脉冲励磁时加速腔各部分的电压电流分布, 为加速腔的结构优化和故障原因分析提供了有效的手段。

在对神龙二号加速器绝缘环进行耐压考核时发现, 感应腔中的绝缘支撑部件交联聚苯乙烯绝缘环在猝发多脉冲高压加载下出现的真空沿面闪络现象存在两种类型: 阴极始发的闪络击穿和阳极始发的闪络击穿。通过计算绝缘环的沿面电场分布、对比击穿电压波形与绝缘环表面闪络放电烧蚀痕迹, 结合小绝缘子样品实验结果对以上沿面击穿现象的机理进行了分析, 认为可能是绝缘环端面与电极面的配合问题引起了加速段与注入器绝缘环击穿现象的差异。

在“神龙二号”直线感应加速器的调试中,虽然电容探头和电阻分压器测到的空载加速腔电压波形基本一致,但是带束流负载时两者的波形有明显差异,针对此实验现象开展了研究。仔细模拟了束流波形和电压波形相对时间差异引起的波形差异,得到束流提前、同步和滞后条件下的腔压波形,确认相对时间差是导致波形差异的一个重要原因。建立了加速腔的分布参数电路模型,模拟结果表明束流负载效应到达两种探头的时间不同,这会导致腔压波形的不同; 由于电容探头距离加速间隙更近,所以电容探头测到的波形更接近束流实际得到的加速波形。后续的调试实验获得了没有加速电压时束流产生的负载效应波形,证明束流负载到达两个探头的时刻确实不同,对加速器出口束流能谱的测量结果也表明束流的能谱分布和电容探头波形的叠加结果基本符合,上述结果表明该研究所用的模拟和分析方法是有效的,可以用于加速器的调试和性能优化。

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。