1.2 MV大功率直流高压电源研制

采用等边三角形结构的铁芯,次级线圈分成40级,分别进行三相全波整流,每级输出直流30 kV,串联后获得1.2 MV/A的直流高电压大功率输出。电源的能量转换效率大于95%,漏抗高达21.7%。采用无滤波电容结构,次级线圈星型/三角型接法交替使用,纹波系数小于±4%。整个电源密封在压力钢筒中,充0.8 MPa高纯度SF6气体作为绝缘介质,最大工作场强小于130 kV/cm。设计了专门的SF6气体冷却系统,气体温度控制在60 ℃以内,高电压由充气同轴传输线输出。在小负载条件下,电源各项指标满足技术要求,已经安装在1.2 MW,1.2 MeV大功率直流电子加速器上进行整机联调。     

高速分幅相机与阳加速器的精密电流同步技术

针对在阳加速器上进行Z箍缩实验时存在的同步精度低的问题,研究了一套同步触发信号取自加速器输出电流的技术。利用加速器工作电流波形与物理实验现象间的固有延迟时间关系来判断同步的时刻,时间关联的精度可到达ns量级。为了防止加速器对测量系统的影响,根据延迟时间长短的不同情况还研究了光电隔离方式和光纤传输方式,解决了在阳加速器平台上的电磁干扰问题,实现了在阳加速器上进行可靠物理实验的精密测量工作;本触发方式配合高速分幅相机的应用,稳定而可靠地以10 ns间隔、3 ns曝光时间拍摄到了Z箍缩的发展过程。     

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。     

一种陶瓷径向绝缘强流二极管耐压结构设计

对外径230 mm的陶瓷绝缘板,依据强流真空二极管径向绝缘的设计思想,设计加工了“锥-柱”型阳极外壳,并在传输线内筒和阴极杆末端位置增加了均压罩和屏蔽环结构。利用静电场有限元程序计算了陶瓷-真空界面电场分布,通过对外壳细节结构以及均压罩、屏蔽环形状和位置的调整,使得真空界面上沿面场强和三结合点处场强均得到了有效控制。在单线长脉冲加速器上进行了实验研究,结果显示,二极管能够耐受400 kV、脉宽大于200 ns的脉冲电压,运行稳定,达到了理论设计要求。     

不锈钢管道低温溅射镀TiN薄膜技术

设计了一套适用于加速器细长管道真空室的低温溅射镀TiN薄膜装置。利用该装置,对86 mm×2 000 mm的不锈钢管道真空室进行溅射镀TiN膜实验,并对镀膜实验结果进行分析,得到了适用于加速器管道真空室内壁溅射镀TiN膜的表面处理参数。样品测试结果表明：在压强为80～90 Pa、基体温度为160~180 ℃的镀膜参数下,不锈钢管道内壁获得的TiN薄膜最佳,薄膜沉积速率为0.145 nm/s。镀膜后真空室的二次电子产额明显降低。     

325 MHz低β半波长谐振腔设计

对质子加速器中半波长谐振腔（HWR）型的设计进行了研究,完成一种新型HWR超导腔的初步设计。通过对超导腔设计方法及设计原则的研究,结合相关半波长谐振腔的研究现状,充分利用电磁设计软件的功能,对325 MHz低大孔径的半波长谐振腔进行了设计研究。在建模中,针对腔体的不同部位进行比较分析,优化模型形状;在计算中,采用新型有限元网格,使计算快速而结果稳定;在后处理中,使用参数扫描,实现了腔形参数优化;在腔形分析中,计算了二次电子倍增效应,验证了腔体形状的可行性。通过此设计过程,使所设计的新型为0.12的HWR腔具有较好的电磁参数,满足质子加速器的要求,并可应用到实际工程中。     

自旋-轨道耦合系统中的自旋流定义

通常的自旋流定义在描述自旋-轨道耦合系统中的自旋输运是不完整的与非物理的.文章作者提出在这类系统中自旋流的恰当定义.新定义的自旋流克服了通常定义下的本质缺点,可通过实验直接观测.     

MV级多通道重复频率气体开关的设计及初步实验

介绍了一种高工作电压、高重复频率的多通道气体开关的工作原理、设计方法及在SINUS-700加速器上开展的实验情况。初步结果表明,开关实现了工作电压1.15 MV、峰值电流约14.4 kA、重复频率100 Hz、工作范围64.5%的最大稳定运行参数,并实现了多通道放电。     

磁芯材料脉冲间叠加复位研究

介绍了通过反向叠加长脉冲的方法,在双脉冲间隔小于1 μs的情况下对直线感应加速器磁芯进行的脉冲间复位实验,复位后波形幅度得到了明显改善,在最大伏秒值280 kV×100 ns的单脉冲感应腔上得到了两个伏秒值为200 kV×100 ns的感应脉冲。实验表明：当主脉冲脉宽小于100 ns,间隔大于500 ns时,采用脉冲间叠加复位的方法,将主脉冲叠加在一个反向的长脉冲上（脉宽大于10 μs,最大幅度约为主脉冲的20%）形成正负脉冲串,能有效提高感应加速腔磁芯的利用率,且对感应主脉冲没有明显影响,使单脉冲直线感应加速器的多脉冲改造成为可能。     

激光等离子体加速器的兴起与发展

激光等离子体加速器是近几十年来在世界范围内兴起的一种新型粒子加速器,它在科学研究和日常生活中都有着广泛的应用前景。文章分别从激光电子加速与激光离子加速两方面介绍了它的基本原理与实验发展历程。作为一个新生事物,它取得许多振奋人心的结果,同时也面临着一系列挑战。文章最后对激光等离子体加速器的发展和应用进行了归纳和展望。