为满足不同尺寸效应物抗强电磁脉冲（EMP）性能试验的需求，产生覆盖范围更全面、波形更理想的模拟电磁环境，对基于Marx发生器的一级脉冲陡化EMP模拟器驱动源的基本构成与工作原理进行了介绍。结合实际设计与调试经验，分析了设计该类装置时可能遇到的一些问题以及解决的方案。给出了研制的电压等级在100~600 kV的中小型EMP模拟器驱动源的结构、参数与输出指标。通过紧凑型Marx发生器、低电感平板型薄膜电容器、低电感输出开关等关键部件与连接结构优化、器件参数选取，获得在驱动源接120~180 Ω负载时可输出前沿1.2~2.7 ns、半宽32~41 ns的双指数波。

绝缘体表面结构和微观形貌对提高器件真空闪络特性有重要影响。首次提出了表面具有均匀分布纳米级空穴聚合物绝缘子的化学制备方法。通过本体聚合制备纳米级二氧化硅颗粒均匀分布的交联聚苯乙烯复合材料, 机械加工成聚合物绝缘子后, 采用氢氟酸化学腐蚀的方法将绝缘子表面氧化物颗粒去除。采用透射电子显微镜、表面电阻率和短脉冲高压测试平台分别对处理前后绝缘子的表面形貌和绝缘等性能进行了表征, 结果表明: 处理后的交联聚苯乙烯复合材料绝缘子的表面形成了20~50 nm直径的空穴, 空穴的大小和数量分布分别由二氧化硅颗粒的粒径和加入量控制。这种具有特殊表面结构的新型绝缘子的沿面闪络电压较纯交联聚苯乙烯绝缘子提高了15%~20%, 并保持了较好的力学及加工性能。研究方法和实验结果对聚合物绝缘子的表面结构设计及高性能绝缘子的研制提供了一种新的途径。

采用快开通功率MOSFET，通过优化驱动电路、磁芯参数以及耦合结构，设计了基于半导体开关和直线变压器驱动源(LTD)技术的高重频快沿高压脉冲源。该脉冲源由四级LTD串联而成，可实现单次脉冲和最高频率2 MHz脉冲串输出。脉冲最高幅值约2.3 kV，上升沿约7 ns，脉宽约90 ns，下降沿约20 ns，输出电压效率约95%。该脉冲源结构紧凑，输出脉冲稳定，实现了模块化设计，可作为重频电磁脉冲模拟源使用。

交联聚苯乙烯具有优异的电气性能、力学性能和可加工性能，已作为高压绝缘材料得到了重要应用。随着脉冲功率技术向小型化方向发展，对交联聚苯乙烯真空沿面闪络性能提出了更高要求。以苯乙烯为单体，二乙烯基苯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，采用超声波分散技术将不同质量分数的云母均匀分散于溶液体系中，通过原位自由基聚合制备出云母/交联聚苯乙烯复合材料。采用红外光谱、电子扫描显微镜等对材料组成和形貌进行了表征，采用短脉冲高压测试平台研究了云母对交联聚苯乙烯真空沿面闪络性能的影响。结果表明，当云母质量分数低于5%时，复合材料中云母为均匀分散状态，随着掺杂量进一步提升，出现了明显的团聚现象；当云母质量分数为3.5%~5%之间时，真空沿面闪络击穿电压和耐电寿命较交联聚苯乙烯得到了明显提升。

强流电子束二极管是强脉冲辐射环境模拟装置和高功率微波技术中的重要研究方向, 通过时间分辨光谱诊断研究阴极等离子体的特性是分析强流脉冲电子束二极管工作性能的可靠方法之一。 介绍了具有纳秒级时间分辨能力的光谱诊断系统及其工作原理、 系统组成和性能参数, 并阐述了低抖动同步触发系统的实现方法和时序关系。 同时, 针对强脉冲辐射模拟装置产生的强脉冲电磁辐射和强X、 γ射线辐射对光谱诊断系统造成严重干扰的情况, 设计了电磁屏蔽室和铅屏蔽室对诊断系统进行保护。 对黄铜阴极的等离子体进行时间分辨光谱测量, 实验结果表明, 随着二极管脉冲电压和电流的上升, 参与形成阴极等离子体的元素和物质成分明显增多。 该光谱诊断系统的时间分辨能力为10 ns, 最小可达2 ns, 同步触发系统的抖动小于4.0 ns, 为深入研究二极管的阴极发射机理开辟了新的技术途径。

在不同温度下对交联聚苯乙烯绝缘子进行了表面氟化处理，在脉宽0.5 μs的脉冲电压下对绝缘子的真空沿面闪络性能进行测试。结果表明：在50~60 ℃下对交联聚苯乙烯进行表面氟化能将绝缘子沿面闪络电压提高40%~60%。通过在绝缘子表面层规律地嵌入多个薄膜导电层，制备了新型结构的高梯度绝缘子，新型高梯度绝缘子沿面闪络电压较相同材料的普通绝缘子提高40%~50%，并保持了较好的力学及加工性能。

采用数值模拟法和有限元网格细化法对比给出电场的合理参考范围，分别选取距离阴极三结合点(0.005)(21/2d)处(d是绝缘体的厚度)和距离阳极三结合点(0.008 5)(21/2d)处的电场强度为参考点。通过优化均压环形状，采用阴极激发闪络和阳极激发闪络两种模型来控制三结合点处的场强，优化得出阴极三结合点处场强值为2.55 kV/mm，阳极三结合点处场强值为23 kV/mm。

研制了10 kV高压反向开关晶体管(RSD)开关组件。在重复频率0.2 Hz、峰值电流约107 kA、峰值功率约1 GW、单次传输电荷约20 C、单次传输能量约100 kJ条件下，实验次数达50 000多次；主要研究了RSD开关的静态伏安特性随实验次数的变化趋势。采用数值分析的方法，统计拟合得到了长脉冲大电流条件下RSD开关的寿命模型，并依据失效判据初步预估RSD开关的寿命可达107次。

介绍了反向触发双极晶闸管(RSD)开关的结构和触发工作原理,分析了RSD组件设计要求,利用两级触发原理研制了12 kV高压RSD组件及其触发系统,工作电压10~12 kV。试验结果表明:该高压RSD 串联组件触发稳定,工作可靠,12 kV工作电压下峰值电流可达133 kA,传输电荷24 C,电流变化率可达4.12 kA/μs,导通的峰值功率可达1.6 GW。