采用1/4波长开关同轴谐振器技术路线，开展了高功率宽谱微波产生及耦合输出技术研究。设计振荡器工作在200 MHz,低阻抗1/4波长同轴传输线与传输线一端的环形多通道气体火花开关构成谐振器,耦合器由集中电容和分布电感构成，实现宽谱微波的能量提取。通过数值模拟研究了振荡器的振荡及耦合输出过程，分析了高压脉冲馈入方式、谐振器阻抗特性及开关齿槽结构对环形开关导通特性的影响。数值模拟和实验结果证明，采用直馈方式、高阻结构和齿槽结构有利于形成开关多通道导通，并提高开关导通的稳定性。在输出电压为500 kV的Marx脉冲功率源平台上构建了高功率宽谱微波产生实验装置，实验得到的宽谱微波振荡频率为195 MHz，辐射因子约150 kV,频谱带宽约30%。

介绍了基于强光一号实验平台的2 MV级激光触发开关（LTGS）实验中触发系统的设计与应用情况。系统中使用了一台266 nm 四倍频Nd:YAG激光器，单次触发输出参数为80 mJ,7 ns,0.5 mrad的激光脉冲，用于触发LTGS。激光器的触发源为两台DG535脉冲发生器，联合强光一号触发信号发生装置使用，保证了激光脉冲与开关电压峰值的同步性。触发系统在自击穿电压波峰前200 ns将激光脉冲馈入开关，在充气0.2～0.3 MPa条件下均能成功触发，得到了充气0.3 MPa时触发抖动3.86 ns的结果。

通过短接电极间隙，开展了3 MV多级多通道缩比开关不同间隙级数和单独触发间隙的自击穿特性分析，结果表明：自击穿电压随电极间隙距离不是线性增加，与Bradley经验公式存在差距。采用Ansoft软件模拟了实验开关不同级数的电场分布，得到不同级数开关电场分布的不均匀系数。结合缩比开关自击穿实验数据、Bradley经验公式和电场分布不均匀系数，在Bradley经验公式中加入开关作用时间因素和电场不均匀系数，得到一个Bradley外推公式，能较好地反应多级多通道气体开关的自击穿电压，使3 MV实际开关自击穿电压理论值与实验值误差减小到5%。

设计了一种可调谐频率的高功率宽谱微波辐射装置，装置由可调谐长度的1/4波长低阻同轴谐振器、环形开关、电容耦合器和宽谱辐射天线组成，中心频率调谐为200～400 MHz。低阻传输线与环形开关构成1/4波长短路谐振器，它产生的宽谱微波振荡通过耦合器耦合到宽谱辐射天线上辐射，而耦合器由集中电容与分布电感组成，实现宽谱微波在频率调谐范围内以较为一致的耦合度提取微波能量。通过转动螺杆滑动安装在同轴谐振器内芯上的环形开关，达到改变谐振频率的目的。最后，将可调频宽谱辐射装置与输出电压为500 kV的Tesla变压器脉冲功率源联试，得到200～400 MHz宽谱微波辐射，辐射因子为95～130 kV,频谱百分比带宽为10%～30%。

介绍了100 kA快脉冲直线变压器驱动源原型模块及其采用的200 kV多级多通道气体开关的设计和初步实验结果。该模块由20台100 kV/20 nF电容器按10个支路并联组成, 其中每个支路包括2台电容器、1只多级多通道开关以及相应的传输线。模块直径约1.5 m, 厚度仅为20 cm。采用B-dot探针诊断负载电流。当充电电压为±90 kV时, 在1.1 Ω负载上可得到102.2 kA的峰值电流, 上升时间为53.6 ns, 脉冲宽度为133 ns。实验结果表明, 该快脉冲直线变压器驱动源模块具有较好的快脉冲输出能力。

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。

报道了4 MV激光触发多级多通道开关的结构设计和初步的实验结果及分析.该开关采用轴向聚焦触发方式,设计为匀场结构,采用场调整环与匀压环调整开关间隙电场分布,电极-绝缘子序列采用堆栈结构替代榫接结构,独立定位、紧固.实验结果表明:4 MV激光触发多级多通道开关的自击穿电压偏差小于5%,自击穿电压与工作气压呈良好的线性关系;触发延迟时间约25 ns,极差小于±2.5 ns,抖动1.5 ns;等工作电压-气压比条件下,随着气压和工作电压的上升触发延迟时间及其抖动趋向下降.

在"闪光Ⅱ"上进行了水介质多针自击穿开关实验研究.开关由2个或4个开关间隙、预脉冲屏蔽板及其支撑结构组成.介绍了开关结构及其集中参数等效电路模型,并给出了部分参数计算方法.开关间隙在约60 ns时间内被近似线性地充电至约1 MV,开关的放电电流、输入和输出电压分别用罗果夫斯基线圈和硫酸铜水电阻分压器测试.进行了2个间隙结构和4个间隙结构开关实验,开关的放电电流200～550 kA,平均击穿场强600～900 kV/cm.开关间隙抖动小于4 ns,开关间隙的击穿迟滞时间约为60 ns,2个间隙结构开关的间隙之间的击穿同步性能可以优于3 ns,4个间隙结构开关的间隙之间的击穿同步性能可以优于5 ns.预脉冲被有效地压缩,输出电压的?ぢ龀宸翟嘉淙氲缪乖ぢ龀宸档?0%,从180 kV压缩至约90 kV,作用时间由600 ns压缩至60 ns.

基于激光等离子体和过电压波击穿原理研制了应用于高功率"Z-pinch"装置的22级5 MV激光触发多级多通道开关,采用钳位环技术解决了狭小空间的匀场问题,过压自击穿间隙场分布不均匀度约为0.080,激光触发间隙场分布不均匀度约为0.056,由绝缘部件沿面电场强度决定的系统安全系数约为0.8.根据J.C.Martin公式和静电场分析计算结果,解决了高功率"Z-pinch"装置主开关及开关区的工程设计问题.

在"闪光-Ⅱ"装置上进行了1 MV同轴型水介质多针自击穿开关实验研究.开关击穿电压1～1.5 MV,开关总电流200～550 kA,电脉冲的脉宽约150 ns,上升前沿约60 ns.每个开关间隙的放电电流和输入输出电压分别用Rogowski线圈和CuSO4水电阻分压器测试.介绍了分压器的设计和标定,分析了产生误差的原因.针对类似测试,提出几点完善措施:测试电流线圈要密封隔水;水电阻分压器的第1级分压的分压比不能过大;调节CuSO4溶液的浓度,使水电阻的阻值满足频率响应的要求;注意分压器的放置方式;分压器和电流线圈的输出电压设计要适中.