用于强流电子束加速器的大功率匹配负载的研制

 研制了一种电阻值为20 W的用于强流电子束加速器调试的大功率匹配负载。该负载已应用于基于水介质螺旋脉冲形成线强流电子加速器的调试。在该匹配负载上获得了较好的电压和电流波形，其电压幅值为200 kV，电流为9 kA,脉冲半高宽为150 ns。根据研制的匹配负载的几何尺寸，对该匹配负载的电感、电容进行了理论计算，得到的电感和电容值分别为2.12×10^-8 H和4.51×10^-10 F;并用PSpice软件对脉冲方波加载到匹配负载进行了模拟计算，用ANSYS软件对匹配负载的电场分布进行了模拟，理论和模拟结果与实验测量值基本一致。该匹配负载具有电感小和结构简单等特点，对匹配负载温升的理论计算表明，该匹配负载也可以用于重复频率小于10 Hz的加速器调试。     

新型大气压微波等离子体炬的仿真研究

 设计了一种新型的大气压微波等离子体炬结构。入射主频为2 450 MHz,基于HFSS软件对其进行了仿真研究。在仿真过程中,对该结构的各个参数进行了优化,并得出对场强分布的影响规律。结果表明,探针的使用对腔内场分布有很大影响。根据优化参数对微波等离子体炬进行了仿真模拟,在等离子体发生腔产生了高幅值的电场强度,品质因数达到2×10⁴,可以在大气压下激发等离子体。     

Z箍缩丝阵负载参数的优化设计

 以俄罗斯S-300 Z-pinch 装置的负载电流波形为基准，利用Z箍缩的质点模型对钨丝阵负载的初始半径和线质量进行了系统的优化计算，得到了不同电流幅值的电流波形所对应的优化丝阵负载参数。发现了负载最大内爆动能与负载电流幅值的平方成正比关系。电流上升时间对最优丝阵负载参数的影响的计算表明，随着负载电流上升时间的增大，负载的最优线质量也要增大。     

一种新型多环光路光学电流传感器的研究

本文介绍了一种采用多环光路传感头的光学电流传感器的设计方法及对其特性的研究结果。实验表明其灵敏度可增大到单环光路光学电流传感器的三倍,达到6.57×10^-5rad/A,测得的噪音等效电流为11.3mA/√Hz.     

铁电阴极电子枪的初步实验研究

 设计加工了铁电阴极电子枪,给出了模拟计算及其初步实验结果。电子枪为皮尔斯枪型,采用顺电相陶瓷Ba0.67Sr0.33TiO₂作为铁电阴极材料,电子枪电压脉宽80 ns,幅值最大可达80 kV,设计电子枪导流系数为0.15×10^-6 A·V^-3/2。电子枪电压从30 kV逐步增大到56 kV,测量到其发射电流从0.7 A逐步增大到2.5 A。根据实验结果拟合得到的电子枪导流系数为0.2×10^-6 A·V^-3/2,与设计基本符合。     

折叠型平板Blumlein线的特征阻抗

 计算了折叠型平板Blumlein线平板部分的特征阻抗；对折叠部分的特征阻抗，采用基于单位长度电感和电容概念的方法进行了理论分析，并基于等效能量概念进行了数值计算，两种方法计算得到的特征阻抗值基本一致，而且与平板部分的阻抗值相差不大。使用电磁场模拟软件计算模拟了不同折叠内半径的折叠部分的电场分布，从而确定了最佳折叠半径；采用等效电路分析方法对匹配负载上得到的电压电流波形进行了模拟。设计并制作了折叠半径为10 mm，耐压500 kV，延时100 ns，特征阻抗为4.773 Ω的折叠型平板Blumlein线。在二极管匹配负载上得到幅值为500 kV，脉宽100 ns的电压波形和幅值为50 kA的实验电流波形。结果表明平板部分和折叠部分的特征阻抗的差值对实验波形几乎没有影响。     

同轴电缆连续波电磁辐照的终端负载响应

为了揭示设备互连电缆在连续波电磁辐照条件下的耦合响应规律,以典型射频同轴电缆为受试对象,将电缆终端连接的设备（系统）等效为负载,通过对其进行连续波电磁辐照效应试验研究,分析了受试电缆长度、终端负载状态等对同轴电缆终端负载响应规律的影响。结果表明:同轴电缆对电磁辐照响应具有选频特性,终端负载响应电压的峰值出现在电缆相对长度为1/2整数倍的频点;同轴电缆受到连续波电磁辐照后,感应皮电流通过转移阻抗转化为芯线与屏蔽层之间的差模感应电压,而这一感应电压源的内阻就是同轴电缆的特性阻抗;同轴电缆终端负载阻值的变化不会对其连续波辐照响应曲线的变化规律产生影响,终端负载与等效感应电压源内阻上的电压响应满足分压原理; 同轴电缆皮电流处于谐振状态时,两波节之间的分布感应电压同向,可等效为一个感应电压源,对同轴电缆终端负载响应起直接作用的电压源是最靠近终端负载的等效感应电压源。     

双极晶体管微波损伤效应与机理

结合Si基n⁺-p-n-n⁺外延平面双极晶体管, 考虑了器件自热、高电场下的载流子迁移率退化和载流子雪崩产生效应, 建立了其在高功率微波(high power microwave, HPM)作用下的二维电热模型. 通过分析器件内部电场强度、电流密度和温度分布随信号作用时间的变化, 研究了频率为1 GHz的等效电压信号由基极和集电极注入时双极晶体管的损伤效应和机理. 结果表明集电极注入时器件升温发生在信号的负半周, 在正半周时器件峰值温度略有下降, 与集电极注入相比基极注入更容易使器件毁伤, 其易损部位是B-E结. 对初相分别为0和π的两个高幅值信号的损伤研究结果表明, 初相为π的信号更容易损伤器件, 而发射极串联电阻可以有效的提高器件的抗微波损伤能力.     

爆磁压缩发生器通过脉冲变压器对脉冲形成线充电的理论分析

 将爆磁压缩等效为电流源的方法，对爆磁压缩发生器通过脉冲变压器对脉冲形成线充电进行了理论分析，得出爆磁压缩发生器在负载上产生电流波形（简称负载电流）为直线情况和任意电流波形情况下充电电流和充电电压的表达式。分析表明变压器耦合互感与负载电流随时间变化增长率是脉冲形成线充电的两个重要参数，脉冲形成线第一个充电电压峰值与变压器的耦合互感和负载电流波形斜率成正比，负载电流波形斜率的变化可以改变充电电压峰值的时间，斜率不断增加可以延长第一个充电电压峰值时间，从而可能增加充电电压的幅值，提高爆磁压缩发生器能量的利用效率。     

长脉冲高阻抗强流电子束二极管

 介绍了强光一号加速器长脉冲功率系统；分析了强光一号加速器长脉冲轴向绝缘高阻抗电子束二极管的管绝缘体和真空磁绝缘传输线的结构与绝缘性能；阐述了二极管工作阻抗和阴阳极的设计原则，给出了设计参数。实验研究表明：二极管电压0.75~2.6MV，电流65~85kA，电压幅值对应的工作阻抗14~44Ω，输出轫致辐射脉冲宽度100~400ns，100 cm²输出窗口的轫致辐射剂量率10⁸~2×10⁹Gy/s。     

太阳能电池板负载特性的实验研究

通过对太阳能电池板内阻随光照强度变化和电池板输出功率随负载电阻变化的研究,分析了光照强度和负载电阻对输出功率的影响机制,得到电池板最佳输出功率的负载值.     

硅太阳能电池负载对功率的影响

针对硅太阳能电池输出功率受条件约束的问题,讨论负载对硅电池的影响.通过测定硅电池的开路电压U∝、负载电压UL,计算不同负载RL下的输出功率PL?利用origin软件对数据进行处理,分析出最大功率时的负载.重点针对追求硅电池的功率最大输出和硅电池功率稳定输出以及硅电池电源效率3种情况,给出了负载相应的范围.     

Uncontrollable multichannel commutator in the output cascade of the SNOP-3 generator

A multichannel uncontrollable submersible commutator is described. The commutator is tested in the output cascade of the SNOP-3 generator in the discharge of a signal-forming line with a wave resistance of 0.65 Ω to a transmission line with the same wave resistance and an inductive load of 30 nH. The inductance and ohmic resistance of the commutator are determined (15–20 nH and 0.2 Ω, respectively). With the inductive load of 30 nH, a rate of current increase of 3·10¹³ A/sec is obtained. A special commutator design with a screened grounded plane is tested; this design permits reduction in the prepulse voltage at the load to 0.25% of the voltage at the signal-forming line. Institute of High-Power Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences. Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 12, pp. 67–72, December, 1995.     

气体火花开关放电的数值模拟

 基于Rompe-Weizel火花动态电阻公式，数值计算了电容器经火花开关放电时负载电阻上的输出电压。在相同电参数条件下，计算所得的峰值电压为54 kV，前沿为2.0 ns，与实验所得的55 kV和2.3 ns基本吻合。基于Braginskii火花动态电阻公式，在假定火花开关电导率恒定与电导率渐变的条件下，利用传输线放电电路数值计算了气体火花开关的非线性动态电阻。与已有实验测量结果(0.7～0.9 Ω)对比，发现电导率渐变模型(0.5～0.8 Ω)更适合用于反映火花开关的动态电阻变化过程。进而在此模型中引入了负载电阻项，通过计算负载端的透射电流，数值计算得单脉冲形成线对负载放电时的电压脉冲前沿为7～9 ns，而利用单线经高压氢气自击穿火花开关放电得到初步实验结果为8 ns。     

雪崩三极管串联的纳秒脉冲发生器

雪崩三极管因其快速性、高重复频率等特点被广泛应用于纳秒脉冲发生器。为了提高输出电压,常采用多管串联Marx电路。采用二极管代替传统多管串联Marx电路中的部分限流电阻以减少能量损耗,加快充电速度,提高重复频率,并分析了主电容和限流电阻对输出脉冲幅值和频率的影响。通过雪崩三极管的单管击穿实验,单个三极管的导通内阻最小约为2.5 Ω,多管串联Marx电路中的等效内阻使负载侧的输出电压降低,故采用多路Marx并联电路以提高输出电压幅值。通过改变Marx并联模块数量,研究了电路等效内阻对输出脉冲的影响;通过改变负载电阻值,验证了Marx并联电路在小负载下升压效果更佳。实验结果表明,通过相同的4路Marx并联电路进行放电实验,在50 Ω负载侧输出上升沿为3.4 ns、幅值为2.5 kV、可在15 kHz下稳定工作的脉冲。     

聚光光强对光伏电池阵列输出性能的影响

基于槽式聚光热电联供系统,深入分析晶硅电池阵列和砷化镓电池阵列在高倍聚光下的输出特性及输出功率的影响因素.研究结果表明,聚光光强下砷化镓电池阵列输出性能优于晶硅电池阵列,高光强会导致光伏电池禁带宽度变窄,短路电流成倍增加,增加输出功率,但同时耗尽层复合率变大,开路电压降低,制约阵列的输出功率;高光强还引起电池温度升高,电池阵列串联内阻增加.分析表明聚光作用下电池阵列串联内阻对输出功率影响巨大,串联内阻从0 Ω增加1 Ω,四种电池阵列输出功率分别损失67.78%,74.93%,77.30%和58.01%. 关键词： 热电联供 太阳电池阵列 串联内阻 输出功率     

Synthesis and characterization of DSSC by using Pt nano-counter electrode: photosensor applications

Pt electrode prepared by chemical method has been employed as counter electrode in dye-sensitized solar cell. TiO₂ nanomaterial was deposited on fluorine-doped tin oxide substrate to be used as photoanode. Structure of the TiO₂ and Pt films was investigated by atomic force microscope. The effect of illumination intensity on the photovoltaic parameters such as open circuit voltage, short circuit current density, output power, fill factor and efficiency of these cells was investigated in the range 2.5–130 mW/cm^?2. The cell efficiency is stable above 70 mW/cm². The fill factor is almost constant all over the studied range of illumination intensity. Impedance spectroscopy of the studied device as the summary measurements of the capacitance–voltage, conductance–voltage and series resistance–voltage characteristics were investigated in a wide range of frequencies (5 kHz–1 MHz). At low frequencies, the capacitance has positive values with peak around the origin due to the interfaces. At 200 and 300 kHz, the capacitance is inverted to negative with further increasing of the positive biasing voltage. Above 400 kHz, C–V profile shows complete negative behavior. Also, the impedance–voltage and phase–voltage characteristics were investigated. This cell shows a new promising device for photosensor applications due to high sensitivity in low and high illuminations.     

A novel method for simultaneous measurement of current and voltage using one low-birefringence fiber

A novel method for simultaneous measurement of current and voltage employing a single monomode low-birefringence (Lo-Bi) fiber is described. This uses the Faraday effect for detection of current and the Kerr effect for detection of voltage. The waveform of the output light intensity due to the Kerr effect has been detected and the Kerr constant was measured as 5.4×10⁻¹⁶ m/V⁻² at 25°C. Theoretical analysis shows that the current component can be measured free from the influence of the voltage component and the two components can be easily separated.     

Electrostatic spraying of membrane electrode for proton exchange membrane fuel cell

In order to improve the performance of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), the optimization of electrostatic spraying of membrane electrode was conducted. The influence of the spraying voltage on morphology, elemental composition of catalyst layer, and performance of the PEMFC were investigated. The results show that increasing spraying voltage could reduce agglomeration of the carbon-supported platinum particles, leading to more uniform pore distribution. High voltage did not accelerate oxidation of platinum catalyst. A high electrochemical active surface area of 26.18 m²/g_pt was obtained when the platinum-carbon catalyst layer was deposited in cone jet mode. With further increasing spraying voltage, the total ohmic resistance and catalytic activity were changed slightly, whereas the charge transfer resistance was increased. Using the optimized electrostatic spraying parameters (injection rate = 100 μL min⁻¹, spraying voltage = 8.5 kV, and working distance = 12 mm), a peak power density of 1.408 W cm⁻² was obtained with an output voltage of 0.451 V.