GBH-1纵场四倍压回路的放电调试及其特性测量

一、前 言 GBH-1是个拉长截面的环形等离子体实验装置,提高纵场(主压缩场)回路的电场强度能有效地加热等离子体.为此我们提出了一个新的倍压放电技术——二剖口四倍压放电回路[1].我们对没有真空室的GBH-1的纵场回路作了放电调试,以检验装置的力学性能和电气绝缘性能. 二、放电     

多路强脉冲同步触发系统及其调试

本文介绍了一台能同时输出48路正脉冲和48路负脉冲的强脉冲同步触发系统,供GBH-1主压缩场放电回路使用。介绍了该触发系统的性能.调试方法和测量手段。     

GBH-1单匝二倍压回路放电的短路技术

在快收缩等离子体物理实验装置中,储能电容器通过起动开关、传输电缆和集电板对负载线圈脉冲放电.由于在这样的脉冲回路中, ,所以负载内的电流是衰减振荡的.这一振荡过程使等离子体的平衡和稳定受到不利影响.为了减少这种影响,往往采用箝位电路即短路回路,使负载内的电流由振荡的变成单向的,从而延长等离子体的约束时间,提高等离子体的电子温度. 进行单匝二倍压回路短路实验.是为了研究GBH-1高比压环形等离子体物理实验装置上使用场畸变短路开关的可行性.实验结果证明,二倍压短路回路可获得较长的衰减时间(～100μs)和较小的纹波系数(～15…     

GBH-1装置垂直场形态模拟实验

为了模拟GBH-1装置的垂直场形态,用低电压电容器组和快速可控硅做开关,对GBH-1的模型线圈放电,它比同类实验更简化。测量了磁场形态和电流分布,并研究了在GBH-1装置中引入成形场线圈的方案。     

HL-2M 装置时序控制与数据采集系统设计

基于 FPGA 和 IEEE1588PTPv2 协议设计了 HL-2M 装置时序控制系统,用于在精准时刻为测控系统 提供触发。数据采集系统采用客户端/服务端双模式管理。在 HL-2M 装置初始等离子体放电实验中测试结果表明, 时序控制和采集系统具有纳秒级精度触发,实时性强,数据传输速度快,稳定可靠,方便部署和管理的特点,满 足 HL-2M 等离子体放电实验的应用需求。     

“神光”Ⅲ电光开关电源中的同步延时控制

“神光”Ⅲ装置中主放大级采用大口径等离子体电极的电光开关作系统隔离单元，主要抑制反向激光束和其他杂散光束。它主要由普克尔盒(PEPC)、两台等离子体脉冲发生器、开关脉冲发生器等组成。等离子体发生器由预燃脉冲和放电脉冲产生电路组成。预燃脉冲触发预电离后维持一定的电压和电流，持续时间0．5s。在预燃脉冲的0．4s处触发闸流管以形成脉冲放电等离子体。两台等离子体发生器要求同步，电流起点的偏离≤50ns。     

用可控硅作开关和稳压的电容储能电源

一、引 言 以电容器储能放电作脉冲电源是人们在各类物埋实验装置中经常采用的方法,因为它具有简单可靠,脉冲上升时间快等优点.在脉冲强流离子源的实验中,用电弧放电形成高密度、大体积、均匀、稳定的等离子体,需要大功率脉冲电源.该电源的参数范围是:输出电流几十-几百安培;输     

多道电容器荷电状态监测器

激光、脉冲强磁场、轨道炮、受控热核聚变等研究装置以及海底石汕勘探、桥墩无损检测等探测设备的供能系统和运行过程可以用图1表示.负载电流的峰值为imax=V(L/C)1/2,其中C为电容器组的总容量,L为负载电感(为简单明了起见,略去了放电回路中其它的电感值).为了获得足够大的电流值,常使V足够高,并使C足够大,为此揣将很多台高压电容器并联到负载上.只有当所有的电容器充到同一电压值V并同时放电时,才能得到所需的电流值.但在实验中会发现,由于种种原因(如连线断开、电容器发生故障、开关K失灵等).有些电容器或某些单元未能充到预定的电压值…     

四级串联共用腔体MA级FLTD的设计与仿真

目前MA级快脉冲直线变压器驱动源(FLTD)模块一般引入2~4路快前沿(约20 ns)高幅值(100 kV)电脉冲触发,百TW级数十MA的FLTD驱动源含有数千个模块,其触发系统非常庞大,并且要求触发脉冲按照精确时序到达各级串联模块,以便实现与次级行波同步的感应电压高效叠加,触发系统成为大型FLTD驱动源的瓶颈之一。在之前提出的一种利用一路外触发脉冲实现数十模块串联FLTD与次级行波同步的感应电压高效叠加触发方式基础上,设计了4级串联共用腔体的MA级FLTD模块组,每级共24支路,其中1个用作触发支路,主放电支路由2只100 nF双端引出电极电容器和1只GW级气体开关组成;建立了16级串联、次级为水线的单路FLTD电路模型,数值仿真研究了支路开关自放电、触发支路开关闭合时序与分散性,以及次级传输线阻抗对驱动源的影响。     

十万焦耳θ-收缩实验装置

为了研究θ-收缩(θ-pinch)等离 子体的物理性质,发展快脉冲、高电压 储能放电技术和各种高温等离子体诊 断技术,设计和建造了十万焦耳直线型θ-收缩实验装置.单匝线圈的内径为8.2厘米,长20匣米,装置的主要参数是:电容量乃微法拉,最高充电电压50千伏,最大峰值电流1.6兆安培,最大峰值磁场82千高斯,最大磁场上升率 4 ×10～(10)高斯/秒,半周期 6.5微秒,能量转换效率～50%.另外还有450千周的预电离与±3.5干高斯的偏磁场电容器组.在初步的实验中,进行了D-D聚变反应中子的探测、高速扫描照相、内部磁探针测量、用软X-射线吸收比较法测量电子温…     

一 种 新 的 倍 压 回 路

理论和实验均表明,快磁压缩等离子体的离子温度,随着等离子体柱的角向电场强度Eθ增加而增加,而Eθ又正比于感生此场强的放电线圈两端的电压.为了提高Eθ,可以采用倍压放电技术,将放电线圈两端的电压倍增.本文提出了一种新的倍压回路.一、倍压回路的基本原理及其短路性能1.基本原理:本回路的基本形式如图1(a)所示.其中Gs为起动开关,Gc为低气压间隙去耦式短路开关,负载为原GBH-1的主场线圈,电感为L1,传输电缆共六根,每根长为15m,分为两组.图1(b)为该倍压回路的等效回路,其中R1为负载线圈的电阻,Rc和Lc分别为短路开关的电阻和电感,R2和L…     

DPF-300脉冲X射线源同步触发系统研制

 DPF-300脉冲X射线源的同步触发系统采用三级触发：第一级由初级脉冲产生器触发氢闸流管；第二级由氢闸流管输出脉冲触发多路触发开关；第三级由多路触发开关和触发箱组成，触发主放电场畸变开关。该触发系统中多路触发开关产生负极性脉冲信号，通过耦合电容，到达开关的触发脉冲上升沿，约为40 ns，脉冲半高宽约60 ns，上升陡度大于0.67 kV/ns。能够同时触发40个同轴型场畸变开关，电压工作范围20～40 kV，不同发次触发箱输出的触发脉冲信号时间分散性小于4 ns，同一发次不同开关的放电时间分散性小于20 ns。在工作电压20 kV，主放电开关充0.115 MPa氮气时，整机负载电流达到约1 MA。     

稠密等离子体焦点装置研制

研制了一台用作脉冲中子源的稠密等离子体焦点装置(DPF),其放电室为Mather型结构。介绍了整个装置的工作原理及系统组成,详细论述了放电室的设计方法。实验结果表明,在550~600 Pa充氘压力范围下,当储能电容充电电压大于19 kV时,装置的平均中子产额大于5.0×108(D-D)中子/脉冲,中子脉冲宽度(FWHM)为(40±5) ns。该装置能用于中子、伽马辐射诊断中探测系统灵敏度实验研究,也可用于开展快中子照相、中子活化分析以及单粒子效应等方面的研究工作。     

毛细管放电软X光激光预-主脉冲延时电路

 以预-主脉冲方式工作的激励软X光激光毛细管放电装置，其预-主脉冲先后触发时间间隔的控制，直接影响了泵浦能量转换为X射线激光能量的效率。运用光电耦合及脉冲变压器隔离等技术，将集成芯片构成的延时电路用于快速高压放电装置中。实验结果表明，预-主脉冲协调工作，延时触发2～50μs，为产生软X光激光提供了条件。     

1.5特斯拉脉冲磁场装置的研制

本文介绍了用于控制强流相对论电子束能通量密度和均匀性的脉冲磁场装置。该装置由磁场电源、磁场线圈及电子束漂移管等组成。脉冲磁场是由储能电容器通过六个触发真空开关对线圈放电产生的。电容器总储能为180kJ,最大充电电压为10.0kV,脉冲磁场上升前沿约为8.38ms。在充电电压为7.0kV时,测得磁感应强度为1.81T。本文还对不同靶材料对磁感应强度分布的影响进行了研究,并简单介绍了主机与磁场的同步装置。脉冲磁场装置已用于闪光Ⅱ号加速器中,经过上百炮运行证明其工作比较可靠,并达到了控制电子束能通量密度和改善束均匀性的目的。     

快前沿直线脉冲变压器驱动源多间隙气体开关

进行了一种可用于快前沿直线脉冲变压器驱动源系统的多间隙气体开关的设计和实验,给出了开关的静态放电实验结果,获得了静态击穿电压平均值及标准偏差随气体压强的变化规律。开关充0.15 MPa干燥空气时,最高耐压可以达到200 kV。研究了开关在不同欠压比和不同触发脉冲幅值下的触发特性。开关工作电压150 kV、欠压比78.5%、触发电压70 kV时,开关的触发延迟时间34.4 ns,抖动1.6 ns。开关经过5 000余次放电,击穿点分布均匀,可以形成多通道放电。开关结构新颖,安装操作简便,装配精度大大提高,实用性强。     

较大体积的大气压空气介质阻挡放电特性研究

利用三电极介质阻挡放电装置, 在主放电区产生了较大体积的大气压空气均匀放电. 利用光学与电学方法, 对主放电特性进行了研究, 发现随驱动功率的不同, 主放电存在等离子体羽和等离子体柱两种模式, 等离子体羽的击穿电压随外加电压峰值的增加而减小. 利用光电倍增管对两种放电模式进行了空间分辨测量, 发现等离子体羽是以发光光层的形式传播, 而等离子体柱是连续放电. 通过采集两种放电的发射光谱, 对其振动温度和转动温度进行了测量. 发现两种放电模式的振转温度均随着U_p的增大而降低. 关键词： 介质阻挡放电 等离子体羽 等离子体柱 发射光谱     

HL-2M 装置初始等离子体放电磁场电源实时控制系统设计

为满足 HL-2M 装置初始等离子体放电参数的需求,根据磁场电源的主回路拓扑结构设计了一套实 时控制系统。系统硬件架构基于 NI PXI 与 CompactRIO 控制器,采用基于共享内存网络的千兆光纤网络传输数据, 并在本地将中控传输的控制数据处理为对应的触发脉冲,具备很强的实时性与准确性。经过首次等离子体放电实 验的验证,磁场电源实时控制系统可完全满足首次等离子体放电的需求。     

新的快脉冲倍压放电技术

一、前言 在收缩型高温等离子体实验装置上,往往采用高电压快脉冲放电技术来提高角向电场强度Eθ。此值直接影响等离子体动力学过程和其后的等离子体参数。在工程上已采用了各种倍压方式来提高Eθ值,比较常用的是一个放电线圈有多个剖口,采用多馈点方式供电,还有的采用脉冲变压器升压方式来实现倍压,有的采用高压成形线来供电。但这些方法中有的工程结构上比较麻烦,有的电气绝缘要求较高。下面介绍一个比较简单但又能得到较高倍压效果的倍压方式,我们称它为2N倍压放电(N为一个放电线圈的剖口数目)。     

预脉冲在毛细管快放电软x射线激光中的作用

在一台毛细管快放电软x射线激光实验装置上，在相同主脉冲条件下（电流峰值18—30kA，半周期80ns），通过观测放电产生的软x射线辐射，研究了该装置固有的高幅值（2—5kA）和外加的低幅值（10—20A）两种预脉冲，对聚乙烯毛细管和高纯度陶瓷毛细管（99.9%）放电的管壁烧蚀及等离子体状态的影响.采用装置固有的几kA预脉冲和聚乙烯毛细管，放电 过程中产生了大量的管壁烧蚀，并且这种情况下的等离子体均匀性差，没有可能获得激光输 出.而采用20A的预脉冲和高纯度陶瓷毛细管，管壁烧蚀量大大减少，预电离等离子体的均匀 性好，在这种情况下，实验上利用x射线二极管观测到了激光尖峰信号. 关键词： 预脉冲 毛细管放电 软x射线激光