介绍了利用串级二极管产生大面积脉冲硬X射线的基本原理,建立了串级二极管的等效电路模型,分析了二极管串联工作过程,通过模拟计算给出了串级二极管工作过程的影响因素。串级二极管分压过程分为电容分压、阻抗和容抗分压、真空击穿后动态平衡及阻抗分压四个阶段,二极管电容和真空击穿电压是影响二极管串联初始阶段分压的主要因素,二极管的阻抗变化过程和二极管间隙的击穿时间差决定二极管分压的一致性。

利用二极管的电压电流波形计算了电子束参数，建立了串级二极管和四路并联二极管阳极靶蒙特卡罗粒子输运计算模型，给出了两种情况下轫致辐射X射线场参数。结果表明：阳极靶厚度增加时，轫致辐射X射线平均能量增大，而能量转换效率先增大，后减小；距离串级二极管和四路并联二极管阳极靶5 cm位置处，X射线注量分别为76.50，3.74 mJ/cm2；光子平均能量分别为81.13，60.77 keV；半径为12 cm的圆面上，串级二极管X射线剂量呈马鞍形分布，均匀性为1.70∶1；边长为52 cm的正方形平面上，四路并联二极管X射线剂量均匀性小于6.30∶1；电子束轫致辐射转换效率分别为0.29％，0.32％。

串级二极管悬浮电极支撑控制系统主要包括支撑结构、驱动电路和同步控制三部分。支撑结构采用基于电磁铁工作原理的支撑针，对悬浮电极进行三点定位；驱动控制采用高压脉冲电容放电驱动螺线电磁铁，使电磁铁支撑针在5 ms内移动30 mm，悬浮电极在撤去支撑的5 ms内自由落体125 μm；同步控制采用螺线电磁铁线圈信号作为同步控制初始信号，对该信号延时5 ms，触发“闪光二号”的前级触发源，启动“闪光二号”主机工作，实现螺线电磁铁与“闪光二号”主机的同步。使用该套支撑控制系统用于串级二极管前期研究，初步实现了两级间隙串联工作。