为了对即将建成的PTS装置的实验能力进行分析, 对装置的工作模式及波形调节能力进行了分析。装置具有三种工作模式：短脉冲模式、长脉冲模式和波形调节模式。在不同的工作模式下, 装置可以进行不同负载的实验研究。在基本工作模式下, 在15 nH负载上输出前沿90 ns、幅值8~10 MA脉冲电流。通过电路模拟, 对装置在三种工作模式下预计的负载电流输出进行了分析, 短脉冲模式下装置负载电流的上升时间约90 ns, 长脉冲模式时约200 ns, 波形调节模式时可以达到400 ns。模拟结果表明, 通过调节激光触发气体开关的触发方式和脉冲输出开关及装置其他参数, PTS装置可以输出脉冲前沿100~400 ns、波形形状在一定范围可调的强电流脉冲。

出于开关性能参数和结构要求考虑，PTS装置脉冲输出开关设计为3对自击穿电极间隙的水介质开关，间隙结构采用板-球间隙的同轴-三平板结构。选择水介质自击穿开关作为研究对象,进行了1.5 MV同轴结构开关研究，并在此基础上开展了4 MV同轴-三平板结构开关研究。开关实验达到的技术指标为：自击穿电压3.5 MV，导通电流500 kA，电感65 nH，自击穿时间分散性极差4.0 ns(1.3 ns均方根值)。

设计了Z箍缩实验装置中单路模块样机的低阻抗水介质三平板结构的传输线。根据三平板传输线的结构参数及相关计算公式,得到所设计的三平板传输线实际阻抗为4.08 Ω(设计阻抗为4.00 Ω)。在考虑传输线内板边缘与水箱耦合电容影响的条件下,采用有限元方法精确计算得到三平板传输线阻抗为3.77 Ω。根据实验得到的传输线入口、出口电压电流测量结果,计算得到三平板传输线的实际运行阻抗为3.83 Ω,与计算结果基本一致。另外,还对三平板传输线进行了静电场计算和分析,耐压实验表明,当三平板传输线出口电压达到3.1 MV时,未出现绝缘闪络,绝缘设计满足指标要求。

正在研制的Z箍缩实验装置(Z-pinch Primary Test Stand,PTS装置),由24个基于Marx发生器和水线的性能、结构相同的模块组成,各模块产生的大电流脉冲在绝缘堆上汇集后经磁绝缘传输线汇流到负载区,要求在不到0.2 Ω的低阻抗负载上得到8 MA以上电流,电流上升时间小于90 ns。研制的样机模块由Marx发生器、中间储能器、激光触发开关、脉冲形成线、水介质自击穿脉冲形成开关、三板型脉冲传输线组成,样机模块输出电流450 kA、输出电压2.2 MV、输出脉冲功率0.95 TW,从触发激光器信号输出到负载电压上升的系统延迟时间抖动小于6 ns。