螺线型爆磁压缩发生器的初始瞬态磁场分布

研究了螺线管型爆磁压缩发生器中金属套筒的一维磁扩散模型,分别导出了不同边界条件下的近似解析表达式,分析了瞬态磁场分布的特点,指出了经典趋肤深度计算公式的高频局限性,得出了能够同时反映高频与低频特性的磁场分布与相应趋肤深度的近似解析结果.     

轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器理论模型

 对轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器进行了理论模型研究，建立了爆炸管的一维爆轰驱动模型、螺线管内空间磁场强度分布模型、爆炸管外表面磁压力模型和发生器系统的等效电路模型等，对此类发生器的物理过程进行系统描述。在此基础上，编制了相应的零维数值模拟程序CEMG 1.0，利用该程序分别对四种不同模型参数的发生器进行了理论计算和参数优化，并对其中一模型发生器爆炸管外表面的磁压力及其引起的剩余电感进行了计算，给出了剩余电感与初始输入条件及负载电感的关系，从而得到该模型的输出性能极限。对理论模型的正确性进行了实例验算证明。     

轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器理论模型

对轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器进行了理论模型研究,建立了爆炸管的一维爆轰驱动模型、螺线管内空间磁场强度分布模型、爆炸管外表面磁压力模型和发生器系统的等效电路模型等,对此类发生器的物理过程进行系统描述。在此基础上,编制了相应的零维数值模拟程序CEMG 1.0,利用该程序分别对四种不同模型参数的发生器进行了理论计算和参数优化,并对其中一模型发生器爆炸管外表面的磁压力及其引起的剩余电感进行了计算,给出了剩余电感与初始输入条件及负载电感的关系,从而得到该模型的输出性能极限。对理论模型的正确性进行了实例验算证明。     

同轴型爆磁压缩发生器1维磁扩散模型

 基于１维爆轰驱动模型、爆炸管与金属固壁的１维磁扩散模型及回路等效电路模型,编制了关于轴线起爆大电流同轴型爆磁压缩发生器的数值模拟程序CEMG2.0。应用该程序对洛斯·阿拉莫斯实验室设计试验的43 cm长Ranchero发生器进行了对比模拟,结果证明CEMG2.0程序所采用的模型是合理的,可以应用于今后同类发生器的优化设计。     

用爆磁压缩发生器产生高功率脉冲高电压

利用螺旋型爆磁压缩发生器(Helical Explosive-Magnetic-Generators，简称HEMG)产生的脉冲高电压是爆磁压缩技术应用的一大方向。如何利用HEMG产生几百千伏甚至兆伏高电压脉冲一直受到人们的关注。20世纪80年代初期，利用传统变压器升压方法可以获得500-800kV的高电压，但系统输出电压受变压器耐压能力极大限制。国内外多年研究经验表明，要获得几兆伏甚至10MV以上高电压主要还是要依靠电爆炸丝断路开关(EEOS)。     

MA量级小型螺线管爆磁压缩发生器

通过等效电路方法计算了MA量级小型螺线管爆磁压缩发生器(HEMCG)各参数,得到发生器的损耗主要来自非欧姆损耗。设计的HEMCG整体外径约140 mm,长度小于550 mm,初始电感128.7 μH。实验表明,在初始电流3.6 kA条件下,在100 nH负载上输出前沿75.2 μs、峰值1.87 MA的电流脉冲,电流放大约519.4倍,能量放大约209.5倍,炸药化学能到电磁能的转换效率为6%。两发HEMCG分别经原边电感约440 nH、副边电感约4 μH、耦合系数约0.85的电缆变压器调制,在4 μH负载上得到了上升时间约80 μs、峰值72 kA的脉冲电流,变压器能量传输效率约为26.8%。     

蓄电池供电的级联型爆磁压缩发生器实验研究

一种由蓄电池作为初始能源的紧凑型螺线管爆磁压缩发生器由两级构成,其中第一级作为能量放大器,第二级通过磁通耦合对第一级输出的脉冲进行陡化以驱动较大的电感负载。初始能源由蓄电池、高压逆变器及储能电容器（220μF, 6 kV）构成。在爆磁压缩发生器运行以前,用5 min给储能电容器充上6 kV的电压。实验证明4 Ah的铅酸蓄电池可以通过高压逆变系统给220 μF的电容器充电超过五次以上,此时电池的电压仍然高于11 V。由此可见,以蓄电池加高压逆变器和储能电容器作为其初始能源,能够满足体积小、稳定提供较大的初始能量的能力。同时利用级联型爆磁压缩发生器,能够在较小的体积和重量的情况下驱动较大的电感负载(4μH),实现输出电流120kA,电流的上升时间为15 μs的预期目标。     

蓄电池供电的级联型爆磁压缩发生器实验研究

 一种由蓄电池作为初始能源的紧凑型螺线管爆磁压缩发生器由两级构成,其中第一级作为能量放大器,第二级通过磁通耦合对第一级输出的脉冲进行陡化以驱动较大的电感负载。初始能源由蓄电池、高压逆变器及储能电容器（220μF, 6 kV）构成。在爆磁压缩发生器运行以前,用5 min给储能电容器充上6 kV的电压。实验证明4 Ah的铅酸蓄电池可以通过高压逆变系统给220 μF的电容器充电超过五次以上,此时电池的电压仍然高于11 V。由此可见,以蓄电池加高压逆变器和储能电容器作为其初始能源,能够满足体积小、稳定提供较大的初始能量的能力。同时利用级联型爆磁压缩发生器,能够在较小的体积和重量的情况下驱动较大的电感负载(4μH),实现输出电流120kA,电流的上升时间为15 μs的预期目标。     

基于爆磁压缩发生器的紧凑脉冲功率源

为了满足某脱离电网的应用需求,研究了一种基于爆磁压缩发生器的紧凑脉冲功率源。该脉冲功率源设计目标是对等效电容为65 pF的电容负载快速充电至数百kV。考虑到爆磁压缩发生器与负载之间的阻抗匹配,该脉冲功率源采用了一种主要由电爆炸断路开关、脉冲变压器和中间储能电容器组成的脉冲调制模块。详细介绍了该脉冲功率源的具体设计和实验研究,并对实验结果进行了分析,在此基础上讨论了下一步可能的改进优化。研究结果表明,利用该脉冲源对电容负载充电电压达到了-352 kV,电压上升时间约10 ns。     

级联型爆磁压缩发生器的等效电路计算

动态级联型爆磁压缩发生器由多级构成,后一级俘获前一级的磁通进而将能量放大。用镜像电流法计算装置等效电感和电阻,用磁通俘获模型计算两级间磁通耦合,并假设损耗电阻正比于直流电阻。用该等效电路方法计算了一种两级动态级联型爆磁压缩发生器的静态和动态电路参数,并对其输出电流波形进行了模拟,同实际测量和实验结果进行了比较,同时对该装置通过脉冲变压器对脉冲形成线的充电过程进行了简单的模拟计算。结果表明,该计算方法对级联型爆磁压缩发生器的优化设计和应用研究具有较好的指导作用。另外两级磁通俘获模型对于间接馈电（线圈或永磁体）装置模拟计算也有一定的参考价值。     

螺旋型爆炸磁压缩发生器的性能分析

 在无损条件下, 利用五段模型法详细地研究了间接馈电、螺旋型爆磁发生器的工作原理,分析了系统的能量放大系数和磁通量放大系数对装置结构参数的依赖关系,讨论了锥角、套筒与螺旋线圈的偏心率等对回路电流放大的影响。这些结论对间接馈电、螺旋型爆磁发生器的设计和实验结果的理解会有一定参考意义。     

带铁磁屏蔽的高场磁体系统磁场计算与优化设计

In this paper, an optimization design method for high field superconducting magnet with ferromagnetic shield is discussed. Firstly, the analytical formula for calculating the magnetic field at any space point is derived based on the equivalent magnetic charge model. Then the validity and accuracy of the formula are discussed by comparing the results with that of the finite element method (FEM)for the same model. Finally, a joint optimization of MRI magnet system with ferromagnetic shielding is carried out in order to improve the homogeneity of magnetic field in the DSV(diameter of spherical volume)region and enhance the field intensity in the center.     

几组特殊形状永磁体的磁场及梯度COMSOL分析

利用COMSOL"静磁场,无电流"的应用模式给出了相对放置的永磁条、具有磁回路结构的磁轭磁极、环形磁体的磁场分布图,并分析了这3组磁体的磁场和梯度情况,更关注于均匀磁场和恒梯度磁场的分布情况。     

磁场可调永磁离子源

研制了一台磁场可调微波离子源, 在离子源放电室处需要的磁场由一组永久磁铁产生, 永久磁铁外部安装了铁磁回路, 铁磁回路的结构可以很容易的手动调整, 通过调整铁磁回路的结构, 可以在放电室产生要求的磁场. 在调试过程中, 也可以调整铁磁回路以改变离子源内部磁场结构, 有利于获得最佳放电条件. 该源在测试中, 从3mm直径的引出孔引出了17mA的离子束.     

Magnetic Field Effect on the Volt‐Equivalent of Arc Spot Heat Flux

The results of an experimental study of the arc spot heat flux on the copper cathode of a coaxial Electric Arc Heaters (EAH), with magnetically driven arc, in air are presented. The three rings method was used for indirect separation of arc spot heat flux from total heat entering the electrode. As a result of joint generalizing new and previously published data, the linear dependence of the volt equivalent of arc spot heat flux on magnetic field was obtained for the range B = 0.01 – 1 Tesla and atmospheric pressure. A method, which allows to improve the measurement of the volt equivalent in highly unsteady arc spots, is proposed. (© 2005 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

磁感应发电仪的制作

实验教具利用变化的磁场可以产生感应电流之一原理制成。设计巧妙,现象奇特,紧紧围绕物理学科知识,取材于生活,制作简单,便于学生亲手完成,可以让学生锻炼动手能力的同时,理解感应电流是如何产生的,进而改变实验条件,激发学生思考,加深对知识的理解。     

垂向磁场变化量对高温超导块材悬浮力特性的影响

高温超导体因其无源自稳定的特性,受到许多学者的重视,具有广阔的应用前景.目前针对高温超导块材悬浮性能的研究主要集中于由永磁体产生的低磁场环境.本文基于超导磁体平台提供的强磁场环境,通过改变高温超导块材不同的场冷高度,实验研究了高温超导块材悬浮力与垂向磁场变化量的关系.研究结果表明随着垂向磁场变化量的增加,高温超导块材的悬浮力增长趋缓,并最终出现悬浮力饱和的现象.本文还对比了YBCO和GdBCO两种不同材料超导块材的悬浮性能,结果发现GdBCO的悬浮力在强磁场环境中表现出更大的潜力.这为高温超导磁浮在强磁场中的应用奠定了基础,通过更加合理地调节磁场的分布,可以更好地发挥高温超导块材的悬浮性能潜力.     

强场物理中自生磁场的实验研究

为了获得飞秒激光与固体靶相互作用中自生磁场的大小与空间分布情况, 利用光学多道分析（OMA）谱仪（谱分辨0.1nm ）加电荷耦合器件（CCD）相机（11521242）探测设备, 用消色差的相机镜头作为空间分辨,在固体靶前表面测量了激光的高次谐波（n0）光谱, 观测到了n0光谱的精细结构及其频率间隔,由此推出激光与固体靶相互作用中产生的等离子体内的自生磁场达60-70特斯拉（T）量级, 且越接近靶法线方向磁场越强,其一维空间分布为环形。 这一结果为进一步研究强场物理中自生磁场的特性及等离子体的整体行为提供了依据。     

Magnetic and Magneto-Optical Properties in Paramagnetic NdF3 Under High Magnetic Field

In this paper, we first theoretically report the magnetic and magneto-optical properties in paramagnetic media under high external magnetic field. Considering the action of the external magnetic field H_e and indirect exchange interaction H_v, the characteristic of the magnetic saturation and the property of the Faraday rotation to be nonlinear with external magnetic field are presented in paramagnetic NdF₃. In terms of our theory, the indirect exchange interaction plays an important role in the magnetization M and the Faraday rotation θ in NdF₃ under high external magnetic field. The theory is in good agreement with experimental results. On the other hand, a reasonable explanation for the temperature dependence of the ratio of the Verdet constant to the magnetic susceptibility V/χ is obtained.     

基于磁开关的全固态、高功率、长脉冲发生器的初步研究

大多数电容储能型脉冲功率装置的共同特点是采用了气体开关, 由于气体绝缘恢复的限制和电极的烧蚀, 使得其重复频率都不太高, 而且寿命有限. 而目前广泛研究的磁脉冲压缩技术在脉冲功率系统的长寿命、高平均功率和高重复频率运行方面具有很大的应用前景. 通过对BOOST电路、LC谐振电路和磁脉冲压缩电路详细的理论分析和计算机模拟, 设计了由BOOST电路, LC谐振电路, 脉冲变压器, 磁压缩系统, 负载五大部分组成的脉冲发生器电路系统模型, 使用Pspice软件对系统进行了模拟、优化, 得到了电压幅值为55kV, 脉宽为500ns的输出脉冲.