国际快脉冲直线变压器驱动源技术研究进展

 快脉冲直线变压器驱动源（LTD）技术是近年来快速发展起来的一种新型脉冲功率技术。概述了近年来国际上快脉冲LTD技术的研究现状，介绍了快脉冲LTD在Z箍缩和闪光照相两个应用领域的发展，重点介绍了具有代表性的装置的概念设计及研究进展；对快脉冲LTD技术所涉及的开关、触发系统等关键技术进行评述，并在此基础上提出了进行快脉冲LTD技术研究需关注的重点问题及研究途径。  

用云母弯晶谱仪探测Z箍缩等离子体X射线光谱

 为了研究Z箍缩等离子体辐射的X射线光谱，研制了可用于“阳”加速器上探测宽频谱范围的X射线椭圆弯曲晶体谱仪。该谱仪晶体分析器采用云母材料，椭圆焦距为1 350 mm，离心率为0.948 5，覆盖布拉格范围为30°~60°，可探测X射线波长范围为0.10~1.73 nm(0.86~1.00 nm除外)，用X射线胶片接收光谱信号。探测实验在中国工程物理研究院“阳”加速器上进行，实验结果表明:谱仪获取了氩的类氢共振线L_ya及其伴线、类氦共振线(1s2p¹P₁-1s2¹S₀)w线及磁四级M₂2跃迁(1s2p³P₂-1s²¹S₀)x线、互组合跃迁(1s2p³P₁-1s²¹S­₀)y线、禁戒谱线(1s2p³S₁-1s²¹S₀)z线和K­_-a线，谱线分辨率达到564。实验证明弯晶谱仪适合于Z箍缩等离子体X射线光谱学诊断。  

喷气Z-pinch高速扫描摄影技术研究

 叙述了高速摄影在阳加速器喷气Z-pinch实验中测量等离子体向心运动时的应用，用高速变像管扫描相机首次拍摄到阳加速器喷气负载为氖气状态下产生等离子体压缩过程的扫描像，该扫描像的时间分辨本领很高,可以观察到等离子体内爆压缩阶段整个过程，测得了该过程的直径随时间连续变化曲线。  

Z“箍缩”的时间分辨测量技术研究

针对在阳加速器上进行的Z箍缩内爆实验所要求的超快分幅摄影技术研究,主要利用八个微通道板构成摄影系统的快门以达到时间分辨的要求,同时解决了在阳加速器上的精密同步问题以使系统可以稳定、可靠地一次拍摄到八幅图像,图像间隔最小为10 ns,曝光时间可达到3 ns.该技术以分幅原理获得大幅面的图像数据,具有图像特征清晰、空间信息详细的特点,为Z箍缩过程的研究提供了翔实的实验数据.  

铝-钨丝混编阵的Z-箍缩实验研究

利用铝丝和钨丝混合编制的丝阵作为Z箍缩的负载，在俄罗斯Kurchatov研究所的S300强流装置上对其Z箍缩过程进行了实验研究，并与纯铝丝阵和纯钨丝阵的实验结果进行了比较.不同材料组成的丝阵的Z箍缩x射线能谱之间有明显差异，混编丝阵的铝K壳层的x射线辐射强度比纯铝丝阵的弱，在纯钨丝阵Z箍缩中没有发现波长小于1.6nm的线辐射.混编丝阵Z箍缩的x射线发光区域比纯铝丝阵的小，但比纯钨丝阵的大,混编丝阵的x射线产额比纯铝丝阵的大，但比纯钨丝阵的略低.在驱动电流为2.5—2.8MA条件下，Z箍缩的径向收缩比为4—5，x射线辐射脉冲脉宽为25ns左右，峰值为0.3—0.5TW，总能量为10—20kJ.激光探针的阴影像显示了丝阵等离子体形成的细致过程，还表明了等离子体的边界面不够清晰，其不稳定性有明显的发展，内部有丰富的结构.  

高电压脉冲功率调节系统的数值模拟

 介绍高电压脉冲功率调节系统（储能电感/断路开关）的模拟计算方法。根据使用的初始能源种类不同，分别对电容器模型和简单的爆炸磁压缩发生器（MFCG）模型作了初步计算。对于后者，分别考虑不带断路开关和带断路开关负载两种情况，从结果比较可知电流将变化20% ~31%。在电容器模型中，分别考虑了负载、初始充电电压、储能电感等因素的影响。通过计算表明，要得到理想的输出结果，必须对系统运行参数进行优化。  

1 MA直线型变压器驱动源模块设计

 介绍了输出电流幅值为1 MA，电流上升时间为100 ns的快脉冲直线型变压器驱动源（LTD）模块的设计。模块由48个子块并联组成，每个子块由2个电容器和一个多级气体开关串联组成。48个开关由8路高压脉冲触发，每路高压脉冲（100 kV/50 ns）触发6个开关。电路模拟显示，在充电 90 kV条件下，输出电流幅值为1.04 MA，电流上升时间为84.5 ns（0~100%）和52 ns（10%~90%）。电路模拟时的参数设置以实验数据为基础，开关的工作条件与已研制成功的100 kA-LTD模块中的开关工作条件近似，模块设计工作于腔体注油状态以保证高压运行安全，能够保证模块达到设计要求。  

平行面多金属钨丝Z箍缩实验研究

 利用“阳”加速器对平行面多金属钨丝（直径17 μm，丝间距1 mm，丝数3根或5根）负载进行了Z箍缩聚爆实验研究。在峰值为350 kA,上升沿约80 ns的电流作用下，使用针孔成像技术和X射线诊断技术，获得多钨丝等离子体融合图像及相应的软X射线辐射信号。对金属丝聚爆过程中负载电流变化对实验影响进行了分析，并探讨了引起聚爆过程中的等离子体柱腊肠型不稳定性、扭曲型不稳定性和“热点”及其周围弥散斑等现象的原因。  

Z箍缩丝阵烧蚀的简单模型数值模拟(英文)

丝阵烧蚀在丝阵Z箍缩动力学中扮有重要角色,透彻理解丝阵烧蚀对于丝阵Z箍缩动力学的研究至关重要。采用简单模型数值模拟了烧蚀过程,该模型物理上采用绝热、单流体、单相、磁流体力学近似,数值上采用欧拉法结合保单调输运格式来离散。数值结果很好地展示了烧蚀过程的主要特征,例如芯-冕结构、径向等离子体流、轴线上先驱等离子体柱的形成、静止丝芯的长寿命以及延长的烧蚀期,一些关键时间参数定量或定性地相符于文献报道的实验和数值结果,例如冕等离子体角向融合的时刻、等离子体首次到达轴线的时刻、丝芯静止持续的时间、最后的箍缩滞止时刻,但某些方面略有差异。  

亚纳秒脉冲高电压测量探头

 为测量紧凑型快前沿高电压脉冲源的输出电压，设计了D-dot电压探头。分别进行了刻度因素标定和频响标定，采用前沿约50 ns的高压脉冲信号对探头进行在线标定确定探头的刻度因素。将探头安装在阻抗为50 Ω的传输线上，用亚纳秒脉冲源进行频响标定，表明该探头的响应约为150 ps。高压实验结果表明该探头能够正确获取高电压快脉冲信号，工作稳定可靠。