小间隙异面电极结构的光导开关

介绍了应用于介质壁加速器的小间隙异面电极结构的光导开关。所用光导开关为异面结构的砷化镓(GaAs)光导开关,电极间隙5mm,偏置电压为15～22kV脉冲高压,工作在非线性(高增益)模式,由半导体激光器产生的脉冲激光触发。脉冲激光的中心波长为905nm,脉冲宽度(FWHM)约20ns,前沿约3.1ns,抖动小于200ps,峰值功率约90W。实验结果表明:光导开关的偏置电压较低时,开关寿命较长,导通性能较差;偏置电压较高、驱动脉冲激光功率较大时,开关导通性能较好,寿命较短。

介质壁加速器用固态脉冲形成线设计与实验

设计和研制了一种CaO-TiO2-Al2O3复合陶瓷平板固态脉冲形成线,以期用于介质壁加速器。该脉冲形成线的几何参数为:陶瓷介质长度300mm,宽度15mm,厚度1mm;银电极长度280mm,宽度2mm。电性能参数为:相对介电常数约23.5,特征阻抗约26Ω,电长度约4.5ns,直流耐压场强大于20kV/mm,在μs量级上升时间的脉冲电压下绝缘强度大于25kV/mm。该固态脉冲形成线设计兼顾了光导开关的使用要求、高梯度绝缘子的设计指标、带电粒子束的输运及加速器的结构设计要求。结合GaAs光导开关,开展了固态Blumlein脉冲形成线实验研究工作,在脉冲充电电压约25kV的条件下,固态Blumlein脉冲形成线实现脉冲电压输出约23kV。

介质壁加速器关键技术

质子放射用于放射肿瘤治疗有良好效果,需要用到质子加速器。介质壁加速器(DWA)是一种基于固态脉冲形成线、光导开关和绝缘介质壁等关键技术为一体的新概念直线加速器,可用于质子肿瘤治疗。为此,介绍了研发新型医疗加速器的必要和介质壁加速器用于肿瘤治疗的优势:质子用于肿瘤治疗时,有明确的射程,可以使辐射剂量主要沉淀在肿瘤区域,提高治疗效果,降低对非肿瘤区正常组织的伤害;介质壁加速器加速梯度最高可达100 MV/m,可以有效实现加速器的小型化、紧凑化,降低建造以及运行维护成本。此外,重点介绍了中国工程物理研究院流体物理研究所在介质壁加速器关键技术研究所取得的进展,包括固态脉冲形成线技术,高梯度绝缘介质壁技术,光导开关及其触发技术,以及一种300 k V的脉冲功率源等。