基于快Marx发生器技术路线，研制了一套具有高功率密度的低阻抗紧凑型重频脉冲驱动源。采用18级Marx发生器电路结构，每级由1只60 nF/100 kV脉冲电容器、1个气体开关及隔离电感构成，每两级构成一个模块，整体采用SF6气体绝缘，储能密度达到25.7 kJ/m3; 采取开放式气体开关，其中两级为触发开关，其余为过电压自击穿开关; 触发源采用小型化Marx电路及绝缘胶真空灌封设计。实验中脉冲驱动源单次工作时在约18 Ω阻抗负载上输出电压达到765 kV、脉宽约160 ns、前沿约50 ns，功率密度达到157 GW/m3; 受充电电源功率限制，重复频率5 Hz充电70 kV，连续5脉冲输出功率约17 GW，脉冲波形重复性较好。

采用砷化镓光导开关和Blumlein型脉冲形成网络以级联的拓扑形式构建平顶输出功率源, 驱动工业X光二极管产生X射线。提出了一种轮辐状金属-陶瓷沿面阴极, 并与普通金属阴极工业X光二极管重复频率实验结果进行比较。研究表明: 受限于阴极重复频率下的电流发射能力, 普通金属阴极工业X光二极管难以实现1 kHz重复频率, 采用新型阴极二极管实现了1 kHz重复频率2猝发脉冲X光输出, 这两个脉冲的二极管功率、X射线信号基本一致。

工业X光二极管型“单焦点”高重复频率闪光X光机在科学研究、工业检测等领域具有重要应用前景。基于光导开关脉冲驱动源开展了金属阴极工业X光二极管重复频率运行实验,采用烘烤处理方法研究阴极表面吸附特性对重复频率发射特性的影响; 以二极管阻抗模型为理论基础,通过重复频率实验获得的二极管电压维持时间和阻抗特性分析等离子体扩散过程。研究表明：对于高阻抗结构工业X光二极管,金属阴极为表面吸附杂质或气体解吸附形成等离子体发射机制,一次放电后阴极表面对气体的再吸附过程限制了其在高重复频率条件下的电流发射能力,同时由于阴极等离子体扩散过程变慢使得二极管电压脉宽变长。具有高重复频率电流发射能力的阴极是发展“单焦点”重复频率X光机的基础。

采用自行研制的μs级重复频率高压单极性脉冲电源，应用于聚四氟乙烯(PTFE)膜表面改性，研究脉冲放电等离子体对PTFE薄膜表面改性的作用规律。测量处理前后PTFE薄膜表面的水接触角，结果显示，在特定的脉冲参数及更严格的对比条件下其平均水接触角从112°下降到85°，PTFE薄膜表面亲水性改善效果非常显著。脉冲电源采用脉宽调制控制方式，通过逆变升压及波形整形，得到脉冲电压幅值0~20 kV、重复频率0~20 kHz、脉宽5~15 μs、上升沿500 ns~2 μs、下降沿大于20 μs的单极性脉冲。

500 kV全固态Marx发生器采用Z型电路结构，以28个最大工作电压达22 kV、满载最高连续重复运行频率达200 Hz的绝缘栅双极型晶体管组件作为脉冲控制开关，采用以金属化膜电容器和线绕电感构成的梯形脉冲形成网络作为储能和脉冲形成器件。目前已实现500 kV脉冲输出，在50 Hz的重复频率下实现数十个脉冲的猝发输出。该发生器的输出脉冲电压峰值与已有文献报道的最高功率固态Marx发生器技术指标相近，输出脉冲电流峰值提高1倍，达到1000 A，发生器输出脉冲功率峰值达到500 MW。在采用电容器作为储能元件时，此Marx发生器输出脉冲宽度可在3～10 μs范围内连续调整。

利用表面放电光泵浦技术，研制了重频XeF(C-A)激光器，运行频率达到10 Hz。研究了运行频率、气体流量对激光输出能量稳定性的影响，分析了影响输出稳定性的主要因素,实验结果表明，提高气流量可有效改善重频输出能量的稳定性。同时，还给出了优化实验条件下不同运行频率连续20个脉冲较为理想的输出结果。运行频率分别为1，2，5 Hz时，输出能量稳定性较好，输出能量大于4.0 J；气流量大于53 L/s时，10 Hz重频运行的输出稳定性已显著提高，平均输出能量也达到1.8 J

脉冲功率设备中绝缘材料的电老化特性影响它运行的可靠性、安全性及寿命。在最大幅值约34 kV、脉冲上升时间约40 ns、半高宽约70 ns的纳秒脉冲下, 进行了环氧树脂在不同脉冲重复频率下(1, 25, 50, 100, 300和500 Hz)的电树枝引发特性研究。实验得出环氧树脂电树枝老化的引发电压随频率变化的规律: 随着频率的升高, 环氧树脂材料老化产生电树枝的形态有所变化, 高频下丛林状电树枝明显增多；材料的引发电压基本随频率升高而降低, 正脉冲作用下E44环氧树脂的引发电压高于负脉冲作用下的；负脉冲下E44环氧树脂的引发电压高于有机玻璃材料的。讨论分析了各种因素随频率变化对环氧树脂材料电树枝引发特性的影响, 高频时空间电荷的作用明显增强。

将10级陡化前沿Marx发生器由电阻隔离型改造成为电感隔离型,以便对其开展重频特性研究。通过恒压源充电的单次实验发现,发生器在氮气(N2)中工作时,两种隔离方式的输出脉冲波形基本一致,然而在六氟化硫(SF6)气体中工作时,电感隔离型相对于电阻隔离型的输出脉冲前沿较慢;对其原因做出了初步分析。在利用恒流充电装置充电的重频实验过程中,通过采用提高充电电流的方法,解决了发生器恒流充电时的充电脉动问题,进而开展了重复频率运行实验研究。实验结果表明,在不对开关进行吹气的情况下,当充电30 kV时,发生器可以在8.2 Hz的重频下稳定工作,输出脉冲的重叠一致性比较好,输出电压约为150 kV,电流约为1.8 kA,脉冲前沿为十几ns。