一种全控型高稳定性一秒螺线管磁场电源

为了使用准稳态磁场引导电子束以实现高功率微波发生器运行在重复频率下,介绍了一种基于开关电源原理的全控型高稳定一秒螺线管磁场电源。其能量储存单元由分为4组的32个分子电容器串、并联组成,总电容量为16.8 F,输出电压最高500 V,总储能2.1 MJ;电容器组充电由4个独立的15 A直流电源完成,充电时间约5min;储存在电容器上的能量通过由IGBT组成的开关整流器向螺线管线圈释放。实验表明,螺线管线圈阻抗≤0.35Ω时,利用脉宽调制器控制磁场电流,磁场线圈电流变化<5%,螺线管线圈最大电流900 A。     

低抖动Marx型触发源系统设计与实验

设计了一套具有低输出抖动的小型Marx型触发源系统。将充电、触发电源等进行了整体集成,结合高储能密度的四端型薄膜电容器设计,实现了系统的紧凑化,体积仅0.20 m3。将场畸变气体开关电极设计为环形轨道状,采用平面触发方式,以利于开关的低抖动输出和稳定工作。该系统输出电压、工作频率分别在10~90 kV,1~30 Hz范围内独立可调。以30 Hz重复频率工作300次,输出抖动的最大偏差(极差)仅为13.0 ns。相比30 Hz、30次结果,工作时间延长了9倍,输出抖动极差仅增加了38%,表现出极低的输出抖动和高的稳定性,是一种理想的高压触发源系统。     

一种同轴高压电容分压器的设计

叙述了电容分压器的电路原理,分析并推导出同轴电容分压器的容值计算公式,给出了波形无畸变条件;在此基础上,设计出适用于强流电子束加速器的电容分压器,并应用于实验测试中。实验结果表明,设计的高压同轴电容分压器满足测量要求。     

基于Marx发生器的紧凑型宽谱辐射源

采用Marx发生器作为脉冲功率源,用螺旋天线作为辐射系统,设计了一种紧凑型宽实验结果为:辐射场中心频率为171 MHz,2 m处最大辐射场为10.5 kV/m。谱辐射源,用于宽带天线技术研究。充电系统采用24 V锂电池逆变倍压产生几十kV的交流高压,给脉冲功率系统供电。10级Marx发生器设计为同轴结构,最大输出电压200 kV,整个Marx发生器尺寸为ф150 mm×550 mm。Marx发生器产生的脉冲经过辐射系统,最后通过螺旋天线辐射出去。     

相对论扩展互作用腔振荡器重复 频率稳定运行研究

 分析了相对论扩展互作用腔振荡器(Relativistic Extended Interaction Cavity Oscillator)初次实验中存在的模式竞争和重复频率运行不稳定等问题.通过改进扩展互作用腔振荡器的长度,抑制了模式竞争问题;优化设计和选择了三轴提取腔和收集极结构与材料,解决了重复脉冲REICO的高功率稳定运行问题,减轻了脉冲缩短问题,稳定运行重频从15Hz提高到100Hz,辐射微波脉宽由20ns增加到38ns.采用900kV/16kA/45ns的电子束驱动REICO,实现了峰值功率4.1GW、频率2.85GHz、脉宽38ns、重频100Hz的辐射微波稳定输出,功率效率26％,能量效率22％,辐射微波平均功率16kW.     

MV级重复频率三电极气体开关系统的研制

介绍了一个结构紧凑的重复频率三电极气体开关系统的设计及初步实验结果,用 ANSYS软件优化设计开关的电极和绝缘结构,采用高速气流通过开关放电间隙以加快等离子体放电通道的绝缘恢复,开关的触发高压脉冲信号通过一个与传输线一体化的开环铁芯变压器产生。实验结果表明,开关已实现工作电压1 .1 MV、峰值电流约13. 8 kA、重复频率100 Hz的运行参数。     

Development and experimental study of large size composite plasma immersion ion implantation device

Plasma immersion ion implantation(PⅢ) overcomes the direct exposure limit of traditional beamline ion implantation, and is suitable for the treatment of complex work-piece with large size. PⅢ technology is often used for surface modification of metal, plastics and ceramics. Based on the requirement of surface modification of large size insulating material, a composite full-directional PⅢ device based on RF plasma source and metal plasma source is developed in this paper. This device can not only realize gas ion implantation, but also can realize metal ion implantation, and can also realize gas ion mixing with metal ions injection. This device has two metal plasma sources and each metal source contains three cathodes. Under the condition of keeping the vacuum unchanged, the cathode can be switched freely. The volume of the vacuum chamber is about 0.94 m~3, and maximum vacuum degree is about 5?×?10~(-4) Pa. The density of RF plasma in homogeneous region is about 10~9 cm~(-3), and plasma density in the ion implantation region is about 10~(10) cm~(-3). This device can be used for large-size sample material PⅢ treatment, the maximum size of the sample diameter up to 400 mm. The experimental results show that the plasma discharge in the device is stable and can run for a long time. It is suitable for surface treatment of insulating materials.     

L波段相对论速调管束流实验研究

介绍在L波段强流相对论速调管研究中,强流相对论短脉冲空心电子束的产生、传输、束流调制及其诊断等方面的初步实验研究情况。在直线感应加速器上,利用66mm、壁厚3mm的石墨空心阴极,加上约5kGs的准直流引导磁场,引出了约500kV、4.5kA、脉宽100ns、54.5mm、厚度4.5mm的空心电子束。注入500kW的微波调制,束流经过输入腔后,得到了约6％的最大基波电流调制深度,经过中间腔后,得到了约23％的基波电流调制深度。     

同轴结构快Marx发生器设计及实验

设计了一种紧凑型同轴结构快前沿Marx发生器,该发生器采用3.3 nF陶瓷电容器作为储能电容,用螺旋形空芯电感作为充电电感,通过各级气体火花开关迅速放电在负载上产生电压脉冲。为使整个Marx发生器结构紧凑,将电容器、气体开关、充电及隔离电感设计为同轴一体化结构,并放置在一个密封的金属圆筒内,通过充氮气和六氟化硫的混合气体来绝缘。采用理论及电路模拟的方法,分析了开关导通状态、分布电容、回路电感等因素对输出波形的影响。Marx发生器的基本运行参数为：十二级Marx发生器在负载50 Ω时输出电压150 kV,开路电压达240 kV,负载输出波形脉冲宽度25 ns,上升时间约10 ns,脉冲功率源能量为7.9 J。