百千伏紧凑型Marx发生器的研制

研制了一种百千伏紧凑型Marx发生器,介绍了紧凑型Marx发生器的工作原理和设计原则。依据设计原则采取单边充电,陶瓷电容作为储能元件,开关和绝缘腔体一体化设计,功能模块化等措施使得Marx发生器结构紧凑。该发生器前级部分集成了触发、充电和气路控制模块,只需提供气源和市电即可实现可靠工作;该发生器输出电压范围为15~100 kV,通过不同的负载转接结构已用于高压触发装置和电磁脉冲模拟装置脉冲源等应用。     

CXF-1型功率超声波发生器的研制

本文详细地介绍了为蔗糖结晶而研制了一种可调式的功率超声波发生器，对该电路的工作原理和设计进行了讨论，并对研制结果作了些分析。     

超声波电发生器的最大输出功率和效率

本文从电路理论中的最大功率传输定理出发，分析了超声波电发生器与普通电源的异同，提出了最大功率传输定理的扩展条件，从而将一般电源的匹配和超声波发生器的匹配这两种概念统一起来。文章应用扩展后的最大功率传输定理，从一个新的角度对超声波电发生器的最大输出功率和效率进行了分析，得到与图解法等其他方法相同的结果。     

300 kV高压脉冲发生器

介绍了脉冲X光机驱动源300 kV高压脉冲发生器的研制,高压脉冲发生器选择双边充电回路的Marx发生器结构,采用紫铜火花隙开关和隔离电感为发生器的结构元件,低感陶瓷电容为储能元件,这种结构不仅减小了回路电感,同时实现了脉冲发生器的小型化与模块化。所设计的高压脉冲发生器在75 负载上获得脉冲半高宽小于等于100 ns、幅值200～300 kV可调的输出电压。高压脉冲发生器内可直接安装X光管也可通过高压电缆与X光管连接,很好地满足了X光机的需要,研制的高压脉冲发生器具有性能稳定、结构紧凑、使用方便等特点。     

连续脉冲X光摄影

单次脉冲X光摄影,已有四十多年的发展历史,较为广泛地应用于各种瞬态过程的分析。但连续脉冲X光摄影,仍是一项尚未完全成熟的技术。特别是单X光管,单发生器的连续摄影装置,更是方兴未艾。本文介绍了脉冲X光高速连续摄影的国内外研制现状,对几种摄影机结构形式作了比较。以作者几年来的科研实践为基础,重点介绍其中一种-单X光管单发生器的连续脉冲X光机,包括它的原理结构、用途和技术特点,以及存在问题和发展动向。     

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60 kV时,输出电流峰值117 kA,脉宽 60 ns,上升沿22 ns,该装置已经成功箍缩出X射线。     

核磁共振脉冲序列发生器研究进展

介绍了核磁共振脉冲序列发生器的基本结构和工作原理,从系统集成度、数据传输速率和序列存储容量等方面出发,着重探讨了近年来核磁共振脉冲序列发生器研究的进展情况,分析比较了商用和自主研发的脉冲序列发生器的优点和亟待解决的问题,并针对这些问题提出了基于USB 3.0的模块化脉冲序列发生器设计方案,该方案可以为多收发通道核磁共振成像仪的研制提供参考.     

双喷嘴乳粒发生器的研制及初步应用

 叙述了双喷嘴乳粒发生器的工作原理、设计关键点及设计思路,利用该发生器开展了双层乳粒的制备实验研究工作。研制的双喷嘴乳粒发生器在喷嘴处的3层管的位置能够通过简单调节达到同心,使得双层乳粒包覆的可靠性得到提高。研究了制备的乳粒的分散性和稳定性,并分析了形成双层乳粒的油相和水相的流速比,结果证明：利用所研制的双喷嘴乳粒发生器可以容易地制备出单分散性双层乳粒,油相与水相的流速比为0.3~15.0时,可形成双层乳粒。     

可调增益的纳秒脉冲发生器

本文描述采用火花隙开关和一小段水线的中间储能器(简称短水线中储)的纳秒脉冲发生器。通过改变短水线中储的溶液电阻便可获得不同的电压增益(输出电压对直流充电电压之比)。文中讨论了电参数对电压增益系数K影响;给出了短水线输出电压相对值的数学表达式;并在考虑和忽略开关等效孤道电阻的情况下估计了K值。在同轴的模拟装置上进行过一系列试验研究,电压增益可达1.6倍。该装置是一种可以调节增益的高压纳秒脉冲发生器。实验表明该发生器储能 2.7J时可获得50kV的三个触发脉冲,其抖动τ_j<3ns,上升时间τ_R<30ns。作为一种精密触发用的新的纳秒脉冲发生器在此基础上已建立。它可以在重复频率从0.5Hz,1Hz,直到20Hz的条件下连续工作,所达累计充放电次数已分别为 10~7次,5×10~4次和10~8次。这个新的脉冲发生器工作稳定、可靠。加大储能可输出更多的脉冲。本文对研制小型光脉冲电离激光器的脉冲泵浦装置用发生器有参考价值。     

正电子湮没时间信号模拟发生器——观测脉冲复合、反复合及全复合过程的实验电路

介绍研制的一种模拟正电子湮没事件起始和终止信号的信号发生器,可用于正电子湮没寿命谱仪的调整及相关内容的近代物理实验教学。     

紧凑重频PFN-Marx脉冲发生器

研制了一台紧凑重频脉冲形成网络(PFN)-Marx脉冲发生器,由PFN-Marx发生器、脉冲充电单元、重频触发单元等组成。PFN-Marx发生器模块采用全电感隔离,直径为480 mm,长度为700 mm。脉冲充电单元采用中储电容加脉冲变压器方法,单次充电可以满足10次输出。重频触发单元采用变压器和磁开关一体化设计的全固态Marx发生器技术,输出电压大于50 kV,前沿小于100 ns。脉冲发生器早期输出电参数为单次10 GW,脉冲宽度100 ns,前沿10 ns,阻抗40 。重频工作时输出功率7 GW,频率5 Hz。后期调整后电参数更改为单次10 GW,脉冲宽度70 ns,前沿10 ns,阻抗50 。重复频率工作时稳定输出功率8 GW,频率10 Hz,单串10个脉冲。初步的应用研究中,利用改进后的平台,在5 GW条件下驱动磁控管获得了S波段约1 GW的微波输出。     

紧凑型纳秒高压脉冲发生器研制

研制了一台紧凑型纳秒高压脉冲发生器。该发生器主要由铁芯变压器、脉冲形成线、油间隙自击穿开关组成。在变压器和形成线之间加入了一个50 pF的谐振电容和1.15 mH的谐振电感,通过三谐振设计,使发生器在不降低输出电压的情况下,降低了变压器次级绕组的电压,实现了脉冲发生器小型化。对该发生器进行了详细的设计、模拟和实验,结果表明:该发生器可在二极管上输出峰值约500 kV、脉宽2.2 ns的高压脉冲;电子束二极管产生的X射线在距二极管靶窗20 cm处辐射剂量为20 mR,可用于辐射探测系统闪烁体的时间响应测量。     

中子发生器束流传输光学系统研究及模拟计算

 束流传输系统是中子发生器研制、调试和技改等工作顺利进行的重要依据。为此开展了中子发生器束流传输系统研究工作,阐述了传输系统光学特性和组成。以ns-200中子发生器为代表实例,详尽地分析了传输系统的组成和各光学透镜的特性。根据LEADS软件要求,生成该器束流传输系统数据输入卡,调用软件相应各光学元件计算模块,进行了模拟计算,给出了束流传输包络图。束流传输模拟计算结果与原设计要求基本一致。     

全同轴型Marx发生器的研制与场路协同仿真

针对Marx发生器小型化的应用需求和快前沿脉冲下Marx发生器内部存在波过程的实际情况,开展了全同轴结构Marx发生器的研制和场路协同仿真。Marx发生器采用基于环形电容器、环形开关、锥形隔离电感、轴心单边充电的全同轴结构方案,避免结构偏心带来的局部场增强效应。在CST软件中建立了Marx发生器实际结构模型,利用时变材料和场路协同仿真功能实现了充放电过程的动态仿真,仿真结果显示出快前沿脉冲下Marx发生器内部存在波过程。据此可以对绝缘设计进行优化,并分析结构参数对输出脉冲的影响。研制的5级Marx发生器体积小于0.015 m3,可在10 μs内充电至88 kV,对40 Ω传输线输出峰值电压210 kV的高压脉冲,峰值功率约1.1 GW,脉冲前沿5.3 ns,半高宽11.2 ns。     

小直径石油测井中子发生器研制

为满足国内油田石油测井的迫切需要, 对小直径测井中子发生器进行了研发。 该发生器离子源采用微型化冷阴极Penning离子源, 离子光学采用结构简单的单极加速系统。 经实验室测试和用户现场刻度及测井表明, 研制的中子发生器具有耐高温、 产额高、 稳定性好等特点, 是目前国内研制的最小直径的工业测井中子发生器。 所测数据与其它测井方法相比较, 地质资料符合性好, 满足了用户测井要求, 现已用于油田生产测井。 A small neutron generator has been developed for meeting the need of well logging in oil fields. The miniature cold cathode Penning ion source and single electrode ion optics system are used in neutron generator. The good performance of the generator has been proved in the laboratory test and well logging in oil field. The generator has good characteristics, such as small diameter, high temperature resistant,high neutron output and good stability. At present, the neutron generator is the smallest logging generator in China, which has been used in oil field generally for conforming the geological data.     

150kV快前沿低抖动Marx发生器研制

研制了一种主要用于脉冲功率系统前级触发用的Marx发生器,介绍了其工作原理和主要参数。该Marx发生器采用单边充电技术路线和同轴紧凑型结构,高压脉冲采用柔性高压同轴电缆输出,在75Ω匹配负载上获得了超过170kV的高压脉冲输出,脉冲宽度超过200ns,在140~160kV工作区间内其前沿小于3ns,抖动不超过1.5ns。该Marx发生器工作范围宽,稳定可靠,很好地满足了高功率脉冲触发系统的要求。     

全电感隔离型重复频率Marx发生器

 介绍了发生器的结构特点,采用有限元数值方法对开关腔体内静电场进行了3维模拟计算,通过理论分析和实验研究,研制了1台12级重复频率Marx发生器,该发生器采用正负双边恒流充电方式及全电感隔离,其主要元器件间基本呈无感排列,结构简单、紧凑。实验结果显示：发生器输出电压为532 kV,脉冲前沿约40 ns,建立时间约32 ns;开关腔内充纯净SF6气体,可以在重复频率1~50 Hz下稳定运行。     

远程控制高时间分辨多通道脉冲发生器设计

基于FPGA为四分幅相机研制了高时间分辨的多通道脉冲发生器;该系统具有4个独立的输出信号,配合高压快门电路实现对分幅相机4个通道曝光时间和延迟的控制;采用FPGA内部计数方法实现各个通道输出脉冲的宽度和延时的精确调节,同时采用光纤通信的方式实现远程控制,并利用高速高压输出驱动接口提高了系统的输出能力;研制的同步脉冲发生器最小时间分辨可达4 ns、输出幅度可达7.5 V、传输距离大于10 km。     

爆炸磁通量压缩发生器设计的几点考虑

通过分析提出了爆炸磁能量压缩发生器（ＭＦＣＧ）接触磁能损损失的模型和ＭＦＣＧ电感线圈设计的基本原则，并在ＭＦＣＧ设计中得到应用和实验检验。     

基于可编程数据发生器的高精度同步系统的研制

对于高精度的大型激光驱动系统、医疗设备、地面核试验等装置，同步机是一个非常重要的、必不可少的环节，同步机的精度会影响这些装置的运行效率和运行精度。由于这类装置是要求进行光同步，因此，微米级分辨率是基本要求，从物理上要求同步机具有纳米、皮米量级的分辨率。目前国内同步系统的研制水平很难满足这些高精度同步对象对同步触发信号的要求，特别是很难实现大范围延迟和小触发晃动的要求。另外，国内研制的同步机，特别是纳米精度的同步机，其稳定性、可靠性和电磁兼容性不能满足工程使用要求。考虑到国内的研制现状，提出了利用进口的可编程数据发生器进行二次开发，实现基于可编程数据发生器的高精度同步系统的研制。