紧凑型X-pinch装置探头标定

介绍了紧凑型X-pinch脉冲功率装置的电流电压测量设计方法。根据该装置的同轴传输线结构特点,研制了一种利用金属膜连接传输线外筒与负载外筒,构成回路测量负载电流的探头。在传输线末端设计电容分压器作为测量负载电压的探头,并利用电路模拟软件对此过程进行模拟,同时这两个探头需要进行在线标定。实验研究结果表明,该探头性能稳定、响应快,是测量负载电流与电压的理想工具。

紧凑型X箍缩脉冲功率发生器

为研究丝阵负载对X箍缩的影响,设计了一台紧凑型脉冲功率发生器。介绍了该脉冲功率发生器的设计及初步实验。根据装置的结构特点,研制了一种利用金属膜连接传输线外筒与负载内筒,构成回路测量负载电流的探头。结果表明:在对Marx电容器充电60kV时,输出电流峰值117kA,脉宽60ns,上升沿22ns,该装置已经成功箍缩出X射线。

天光Ⅱ-B装置的诊断刻度

设计并制作了天光Ⅱ-B脉冲功率装置的电流电压诊断设备,根据天光Ⅱ-B脉冲功率装置的同轴传输线结构特点,在传输线末端设置了用于测量负载电压的电容分压器。利用金属膜连接传输线外筒与负载外筒构成回流来测量负载的电流,并利用电路模拟软件对此过程进行模拟,两个诊断探头采取直接标定的方法,测定电容分压器的分压比和回流器的灵敏度。实验结果表明,该探头性能稳定、时间响应快、功率负荷大,是测量脉冲电流与电压的一种理想工具。

天光Ⅱ-B光源的初步实验

天光Ⅱ-B是在天光Ⅱ-A的油箱侧面建立而成,利用原有的Marx发生器,以及新建的脉冲形成线、主开关、脉冲传输线、负载腔构成一条新的实验线路。在保留装置原有泵浦激光能力的基础上,可同时进行X-pinch相关实验研究。脉冲形成线内导体为同轴线结构,特征阻抗6Ω,工作介质为去离子水,研制了一种真空水压的方式对形成线进行灌注,有效消除形成线内水中的气泡。采用Rogowski线圈对流过金属丝负载的电流进行测量。本文进行了天光Ⅱ-B在真负载下的初步实验。结果表明,在对Marx电容器充电70kV时,输出电流269kA,脉宽约50ns,上升沿≤30ns,丝负载对电流利用率约80%。

基于X-pinch丝负载的背光照相研究

以天光Ⅱ-B装置(250kA/50ns)作为实验平台,在装置负载的阴阳极和回流盘上同时安装X-pinch丝负载,利用天光Ⅱ-B驱动X-pinch丝负载,通过背光照相实验获得箍缩发展不同时刻的序列图像。在序列图像中可观察到箍缩叉点处等离子体的内爆及外爆消散。实验结果有助于进一步理解丝负载箍缩等离子体发展的物理机制。

混合式电极结构X-pinch的研究

X-pinch作为X射线源进行背光照相,具有较高的空间分辨率和时间分辨率,可用于拍摄快速变化的过程,如丝阵负载的内爆过程。为了得到同一组丝阵负载内爆过程的多幅背光成像图片,需多个X射线源对其进行背光成像,在天光Ⅱ-B（~250kA,50ns）脉冲功率装置的驱动下,通过实验选择了一种混合式电极结构X-pinch。实验结果表明：此种混合式电极结构X-pinch可箍缩产生X射线,所辐射出的X射线光子能量主要在2~4keV之间,因其固有的空间对称性及出光电流较小,可完成多路背光照相。

准点X光源成像实验台架的研制

为了研究医学系统中乳腺癌早期诊断的关键技术,研制了一台用于准点X光源成像实验台架。该实验台架由脉冲触发器电源和脉冲X射线管组成,其中脉冲触发器电源由Marx发生器、火花隙开关、电容分压器及输出段构成,采用紧凑可移动化的设计;脉冲X射线管利用冷阴极反射轰击阳极靶韧致辐射出X射线的机理,该方法可有效提高辐射出X射线点源位置的重复率,并且根据不同的驱动电压可调节阴阳极的材料及距离,保证在脉冲X射线管输出X射线光子能量≥15 keV的情况下,X射线点源尺寸可以达到≤100μm的设计指标。Simplorer模拟结果表明:在脉冲X射线管阻抗为57Ω时,脉冲触发器输出指标为电压169 kV,上升时间≤10 ns,脉宽≤100 ns。