对紫外预电离技术在气体开关方面的影响进行原理研究，分析并实验验证电容并联的横向辅助电极对主开关进行紫外预电离的可行性。辅助电极击穿释放紫外光，通过光电效应在主开关表面产生初始电子，以减小主开关的击穿电压离散度。预电离效果与辅助电极击穿导通电流的峰值强度、辅助电极两端的电压以及预电离储能电容有关，优化这些参数可以提高光照强度来增强预电离效果。实验结果表明：当主开关内部充满氮气、分压电容为pF量级时，距离主电极15 cm远的横向辅助电极可以产生预电离效应。在此基础上，提出一种新型的横向型电容自耦式紫外预电离开关的设计。

介绍了Pspice子模块的建立方法；根据气体开关和强流二极管的工作原理，建立了能够较为准确描述这些部件工作过程的子模块；模拟了“闪光二号”加速器二极管正常工作和短路状态下的电压电流输出结果，二极管电压电流和阻抗模拟结果与实验结果基本一致。建模方法和参数控制方法可以用于阻抗非线性、工作过程复杂、随机性较大的部件的电路模拟，有利于使用大规模相同部件电路的参数控制。

在PTS单路样机上进行了4 MV水介质同轴-三平板型水介质自击穿开关实验研究, 开关由3个线性排列的球-板结构的电极间隙构成。根据PTS单路样机部件组成及其结构, 建立了单路样机Pspice全电路模型及开关等效电路。给出了开关在自击穿电压3.3 MV和2.9 MV状态下的电路模拟与实验对比, 模拟结果与实验结果一致。实验及模拟结果表明, 装置和开关模型与参数选取及设置合理, 水介质自击穿开关的参数与实际值相近。

介绍了一种水介质脉冲形成线强流电子束加速器的输出开关的设计和实验结果。水介质脉冲形成线为单同轴螺旋结构,阻抗约9 Ω,充电电压为1.2 MV,匹配负载输出电压600 kV,脉冲宽度100 ns,形成线长度1.1 m,最大外径35 cm。输出开关采用简单的自击穿火花开关形式,主要采用了以下设计原则:(1)电极间隙的场增强因子小于1.4,使SF6的击穿电压-压强曲线尽可能线性;(2)电极间平均场强300 kV/cm,大于材料沿面界面场强的3倍以上,避免发生沿面闪络;(3)控制各结合点的场强,使其小于30 kV/cm;(4)减少开关室的体积,以保证最大的机械强度。该开关结构紧凑,总长度为12 cm,电感小于100 nH、击穿电压和气压的线性关系好,可在0.3~1.2 MV的较宽范围内调节。实验中开关运行稳定可靠,达到了设计要求。

设计了用于脉冲功率装置的4 MV水介质同轴-三平板型输出开关.该脉冲功率装置将由24路相同的独立模块组成,每路模块由Marx发生器、中间储能器、激光触发气体开关、脉冲形成线、水介质脉冲输出开关、脉冲传输线等组成.水介质脉冲输出开关是同轴-三平板结构水介质多通道自击穿开关,由输入输出电极、预脉冲屏蔽板和连接部件组成.进行了有预脉冲屏蔽板结构和无预脉冲屏蔽板结构的自击穿水开关实验研究.有预脉冲屏蔽板结构开关的输入、输出电极都是半球电极,直径分别是8 cm和5 cm;无预脉冲屏蔽板结构开关为针-板结构,输入电极为平板电极,输出电极为直径3 cm的电极棒.Marx发生器充电70 kV,开关的击穿电压为3 MV,放电电流为450 kA.在3 MV等级的击穿电压下,有预脉冲屏蔽板结构开关的抖动约6 ns,没有预脉冲屏蔽板结构开关的抖动减小至3 ns.