提出一种多级串联共用腔体新结构快脉冲直线变压器驱动源(FLTD),每级采用一个不包围磁芯支路和角向传输线实现单级感应腔同步触发,引入一路外触发脉冲实现共用外腔体的多级串联FLTD按理想感应电压叠加器(IVA)时序触发。三级串联共用腔体FLTD和常规三级串联FLTD的等效电路和三维电磁模型初步计算结果表明,新结构FLTD与常规结构FLTD具有相同的输出性能。采用新结构可大幅降低Z 箍缩ICF/IFE FLTD驱动源的触发与充电要求,具有重要工程应用价值。

实验研究了开关闭合抖动随欠压比和脉冲触发电压的变化关系, 利用紫外光纤探测器测量不同间隙放电时延, 分析了放电过程对多间隙开关闭合抖动的影响, 并研究采用预电离方法降低开关触发电压。实验表明: 开关抖动随脉冲触发电压与欠压比的乘积增大呈指数下降趋势; 当触发电压和欠压比的乘积大于33 kV时, 开关抖动小于5 ns; 乘积大于45 kV时, 开关抖动降到3 ns以下并趋于饱和; 对六间隙气体开关抖动的贡献, 触发间隙占30%~40%, 其余5个间隙为60%~70%; 欠压比和触发电压对触发间隙击穿抖动的影响最大, 对随后放电的3个间隙影响较小, 对最后2个间隙几乎无影响; 当欠压比大于57%时, 采用预电离措施使开关的触发电压降低了10 kV以上。

针对直线脉冲变压器对低电感、低抖动气体开关的研制需要, 采用垂直布放的平板轨道电极, 组成具有通视结构的水平间隙, 设计了一种多间隙轨道式气体开关。利用Meek击穿判据计算了单间隙自击穿电压, 实测了4个单间隙的自击穿电压及其相对标准偏差, 并根据单间隙自击穿电压, 利用概率分析方法预测了多间隙开关自击穿电压, 计算值与实测结果一致。研究表明: 开关电感最大约109 nH, 自击穿电压相对标准偏差为1.5%, 在60 kV触发电压和48%~74%欠压比下, 开关抖动0.9~2.6 ns。与圆环形电极的多间隙气体开关相比, 多间隙轨道式气体开关自击穿电压更稳定, 也更容易触发。

介绍了一种用于快脉冲直线变压器的低电感多间隙气体开关。专门构造了多种形式的单通道放电实验，测量了在不同形态单通道放电时的开关电感，研究发现:单通道放电时开关电感除了受到角向电流的影响，还与电弧通道引起的放电回路面积变化有关，开关电感理论计算值与单通道放电时的实测结果最接近；开关在自放电和触发时，均形成了多通道放电，电感明显降低，触发时开关电感最小约为49 nH，电极角向电流的影响可以忽略。

阐述了Z箍缩驱动惯性聚变装置对快脉冲直线变压器气体开关的需求背景，介绍了快脉冲直线变压器气体开关技术发展的基本要求及国际研究进展，归纳了近年来主要研究成果和对当前研究有重要借鉴意义的结论，给出了提高静态稳定性、降低触发阈值和延长开关寿命的措施。介绍了气体放电的汤逊和流注理论，指出：在不大于1.5×106 Pa·cm范围内，汤逊理论完全适用于描述气体开关自击穿过程。根据巴申定律、Meek击穿判据，给出了开关气压和间距设计要点，分析了多间隙开关间隙数量和间隙的电压分布均匀性对开关自击穿电压的影响。根据触发击穿延时经验公式，归纳了降低触发电压阈值的技术途径。介绍了1维的电极熔蚀判据，并总结了减轻电极烧蚀的方法和措施。最后指出开关技术研究总体策略和方法。