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强激光与粒子束 2016年第1期28卷 44-47页

作者：杨莉杨实来定国黄种亮邱孟通丛培天徐启福任书庆西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

研制了一台200kV/200kA脉冲源,脉冲源由初级储能单元、水介质整形与传输单元、气体开关和负载组成。通过优化设计由2Ω到1Ω的水介质变阻抗线、高压气体主开关和陡化开关,使得脉冲功率源在匹配负载下产生输出电压200kV、电流200kA、前沿... 详细信息

研制了一台200kV/200kA脉冲源,脉冲源由初级储能单元、水介质整形与传输单元、气体开关和负载组成。通过优化设计由2Ω到1Ω的水介质变阻抗线、高压气体主开关和陡化开关,使得脉冲功率源在匹配负载下产生输出电压200kV、电流200kA、前沿40ns、脉宽40ns的高压脉冲。在此脉冲源平台上已开展了低阻抗1Ω二极管发射特性研究,并且将在高压气体开关、同步触发、二极管等离子体发射诊断等方面发挥作用。

关键词： 200kV/200kA脉冲源高压气开关硬X射线源

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两种不同线栅结构的水平极化辐射波模拟器

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强激光与粒子束 2021年第3期33卷 38-44页

作者：肖晶吴刚王海洋谢霖燊程乐石凌西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

比较了末端收拢和均匀拉线的双锥-平面线栅水平极化辐射波模拟器辐射场的分布规律,讨论了拉线根数和收拢组数对辐射场的影响。结果表明,双锥中心正下方测点辐射场基本不受线栅结构变化的影响。对于其他位置,两种结构的模拟器各有特点:... 详细信息

比较了末端收拢和均匀拉线的双锥-平面线栅水平极化辐射波模拟器辐射场的分布规律,讨论了拉线根数和收拢组数对辐射场的影响。结果表明,双锥中心正下方测点辐射场基本不受线栅结构变化的影响。对于其他位置,两种结构的模拟器各有特点:拉线根数相同时,末端均匀拉线的模拟器可令辐射场强提高约5%~20%,但前沿会变慢10%左右;末端收拢的模拟器场强幅值相对较低,但具有较快的前沿,并且架设相对容易。增加拉线根数和收拢组数有利于提高辐射场强,但场强增加的幅度逐渐减小。拉线根数由24增加到96时前沿可加快约10%,半宽变化不大。增加收拢组数会使前沿变慢。综合辐射场变化规律及施工难易程度,可令末端均匀拉线模拟器的拉线根数取48,此时对收拢结构的天线,可令收拢组数取16。

关键词：电磁脉冲模拟器水平极化辐射波双锥天线线栅

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冲击绝热曲线上单质固体最大压缩比及相应热力学量

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高压物理学报 2015年第2期29卷 136-142页

作者：段耀勇郭永辉邱爱慈西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024

在三项式状态方程概念框架内构建了单质固体材料的通用状态方程模型,以绝对零度Thomas-Fermi模型结果的一部分近似作为被压缩固体的冷能和冷压,并利用Cowan模型和Faussurier类氢平均原子模型得到离子与电子的热能和热压。数值计算证实,... 详细信息

在三项式状态方程概念框架内构建了单质固体材料的通用状态方程模型,以绝对零度Thomas-Fermi模型结果的一部分近似作为被压缩固体的冷能和冷压,并利用Cowan模型和Faussurier类氢平均原子模型得到离子与电子的热能和热压。数值计算证实,在材料压缩比大于2的条件下,该模型具有通用的特点。利用该模型计算了原子序数从3到70的所有单质固体在冲击绝热曲线上的最大压缩比及相应的温度和压强,并与其他模型所得的结果进行了比较。这些数值结果可供强激波压缩实验参考。

关键词：稠密等离子体状态方程激波

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快前沿电流产生气化铝单丝Z箍缩负载的研究

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物理学报 2014年第12期63卷 210-218页

作者：吴坚李兴文李阳杨泽锋史宗谦贾申利邱爱慈西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室西安710049 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

为了抑制丝阵Z箍缩单丝电爆炸过程产生的核冕结构,分析了激光探针诊断的物理内涵,并基于约30 ps激光探针研究了负极性快前沿脉冲(90—170 A/ns)下铝丝的电爆炸特性.直径15μm,长2 cm的铝丝,阻性电压峰值为35—50 kV,电压击穿前金属丝电... 详细信息

为了抑制丝阵Z箍缩单丝电爆炸过程产生的核冕结构,分析了激光探针诊断的物理内涵,并基于约30 ps激光探针研究了负极性快前沿脉冲(90—170 A/ns)下铝丝的电爆炸特性.直径15μm,长2 cm的铝丝,阻性电压峰值为35—50 kV,电压击穿前金属丝电阻率增加至30—40μΩ·cm.电压峰值时刻沉积能量为1.5—2.5 eV/atom,欧姆加热功率下降至峰值一半时的沉积能量为2.5—4.0 eV/atom,接近铝丝从室温加热至完全气化所需的能量约4.0 eV/atom.快前沿脉冲可增加金属中的欧姆能量沉积速度,提高负载击穿电压.激光纹影图像可以观察到气体通道和等离子体通道,得到冕等离子体的平均电离度约为0.3.由于极性效应,电极附近区域的能量沉积超过负载中部区域,电极附近负载基本完全气化,而负载中部区域仍存在液态或团簇状颗粒.一些发次中,实现了轴向均匀且完全气化的铝蒸气,在电压击穿后的约127 ns,70%的初始质量分布在直径1 mm的区域内,100%的初始质量分布在直径2 mm的区域内.

关键词：电爆炸丝核冕抑制激光探针

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50 kV紧凑型自动化纳秒脉冲源的研制

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强激光与粒子束 2022年第7期34卷 145-148页

作者：谢霖燊石凌王伟西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

介绍了一种50 kV紧凑型自动化纳秒脉冲源,输出脉冲幅值1~50 kV连续可调,输出前沿约2 ns,脉宽约21 ns,搭配有界波导波天线,可建立满足IEC61000-2-9标准要求的电磁环境。该脉冲源采用电容直流充放电的方法实现输出电压连续可调,通过改变... 详细信息

介绍了一种50 kV紧凑型自动化纳秒脉冲源,输出脉冲幅值1~50 kV连续可调,输出前沿约2 ns,脉宽约21 ns,搭配有界波导波天线,可建立满足IEC61000-2-9标准要求的电磁环境。该脉冲源采用电容直流充放电的方法实现输出电压连续可调,通过改变储能电容大小的方法实现输出脉冲脉宽可调。研制了一套远程光控的控制系统实现脉冲源的全自动化运行。该脉冲源可用于绝缘材料击穿特性试验,以及外接导波天线可产生特定的电磁环境等。通过设计和选用更高耐压的储能电容、充电绝缘子等部件,脉冲源可输出更高的电压。

关键词：电磁脉冲快前沿高压脉冲源脉冲功率

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“闪光二号”5 T脉冲强磁场装置

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强激光与粒子束 2017年第6期29卷 41-44页

作者：杨实任书庆杨海亮丛培天来定国张玉英西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

为了满足"闪光二号"加速器材料热力学效应研究的新需求,设计了一套电容器储能型脉冲强磁场装置。装置主要由储能电容器、半导体放电开关、磁场线圈及高压恒流充电源组成。磁场线圈中心处最大磁感应强度可达5T,并且可以通过调... 详细信息

为了满足"闪光二号"加速器材料热力学效应研究的新需求,设计了一套电容器储能型脉冲强磁场装置。装置主要由储能电容器、半导体放电开关、磁场线圈及高压恒流充电源组成。磁场线圈中心处最大磁感应强度可达5T,并且可以通过调整磁场线圈与二极管的相对位置实现磁透镜比的调节。通过理论计算和数值模拟相结合的方法对脉冲强磁场的关键参数进行了分析,然后进行了脉冲强磁场的工程设计,最后使用该强磁场装置进行了实验研究。强磁场实验中,当储能电容器充电21kV时,在磁场线圈中心处获得了5.3T脉冲强磁场。

关键词：脉冲强磁场 “闪光二号”加速器热力学效应磁感应强度

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双绞铝丝纳秒电爆炸实验研究

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物理学报 2014年第20期63卷 247-252页

作者：盛亮李阳吴坚袁媛赵吉祯张美彭博栋黑东炜西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

在快前沿放电装置(约2 k A,12 ns)上对四种绞合波长(λt=0.37,0.5,0.75,1.0 mm)的双绞铝丝开展了纳秒电爆炸实验研究.实验结果表明,特定绞合波长会对能量沉积、膨胀过程、光辐射产生显著影响,当绞合波长为0.5 mm时,能量沉积为原子化焓的... 详细信息

在快前沿放电装置(约2 k A,12 ns)上对四种绞合波长(λt=0.37,0.5,0.75,1.0 mm)的双绞铝丝开展了纳秒电爆炸实验研究.实验结果表明,特定绞合波长会对能量沉积、膨胀过程、光辐射产生显著影响,当绞合波长为0.5 mm时,能量沉积为原子化焓的3.2倍,而其他三种绞合波长能量沉积变化不大,约为原子化焓的1.8倍;绞合波长为0.5 mm时膨胀速度达3.8×103m/s,光辐射相对强度也最高,在膨胀过程中较好地保持了初始结构,在t=246ns时,形成了密度约为1019cm-3,直径约为1.6 mm的中性原子柱,并且在表面形成了波长约为0.5 mm,幅值约为0.3 mm的周期性结构.

关键词：双绞铝丝电爆炸能量沉积 Z箍缩

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模块化Marx发生器机芯的力学环境适应性分析及优化设计

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强激光与粒子束 2022年第4期34卷 132-138页

作者：肖晶王海洋谢霖燊程乐孙楚昱石凌西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

为研究Marx发生器机芯在公路运输条件下的力学环境适应性,基于随机振动理论和有限元分析方法对Marx机芯进行了仿真分析和随机振动试验。首先,建立了八级模块化Marx机芯的有限元动力学仿真模型,模拟确定了机芯的应力集中点;然后,通过振... 详细信息

为研究Marx发生器机芯在公路运输条件下的力学环境适应性,基于随机振动理论和有限元分析方法对Marx机芯进行了仿真分析和随机振动试验。首先,建立了八级模块化Marx机芯的有限元动力学仿真模型,模拟确定了机芯的应力集中点;然后,通过振动台运输振动摸底试验修正了有限元模型,对机芯结构进行了优化设计,使Marx机芯整体一阶频率由15.4 Hz提高到19.7 Hz,降低了整机垂向的动力学响应,提高了机芯的力学环境适应性。试验结果表明,Marx发生器结构设计需要重点考虑其在垂直方向的可靠性;振动过程中,机芯整体连接稳定,振动应力集中于机芯与U型支撑杆连接处、支撑杆与支撑板连接的角片处,以及开关连接件处,是结构设计的薄弱环节。

关键词： Marx发生器随机振动有限元分析优化设计

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百千伏紧凑型Marx发生器的研制

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强激光与粒子束 2016年第4期28卷 152-155页

作者：谢霖燊贾伟郭帆陈维青张国伟金廷军西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

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... 详细信息

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15-100kV,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.

关键词： Marx发生器紧凑型脉冲功率系统模块化

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一种非轴对称磁绝缘电子鞘层边界的计算方法

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物理学报 2017年第3期66卷 347-354页

作者：魏浩孙凤举呼义翔梁天学丛培天邱爱慈西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

长距离磁绝缘传输线内电极偏心、感应腔注入电流非均匀分布引起电子鞘层边界偏心等非对称磁绝缘特性.电子鞘层边界是研究非轴对称磁绝缘特性的重要参数.本文提出一种计算非轴对称磁绝缘电子鞘层边界的方法.通过引入角向非均匀分布的模数... 详细信息

长距离磁绝缘传输线内电极偏心、感应腔注入电流非均匀分布引起电子鞘层边界偏心等非对称磁绝缘特性.电子鞘层边界是研究非轴对称磁绝缘特性的重要参数.本文提出一种计算非轴对称磁绝缘电子鞘层边界的方法.通过引入角向非均匀分布的模数,将经典一维轴对称Creedon稳态磁绝缘理论推广应用于圆柱坐标系下二维(r,θ)平面.建立了感应电压叠加器次级非轴对称磁绝缘的二维Creedon物理模型,给出了非轴对称磁绝缘电子鞘层边界的数值计算方法和计算误差.当阴极角向磁场(阴极电流)角向分布满足余弦函数时,电子鞘层边界接近高斯分布.阴极电流角向不均匀程度越大,电子鞘层边界偏心程度越严重,计算误差越大.

关键词：磁绝缘感应电压叠加器注入电流非均匀分布非轴对称磁绝缘电子鞘层边界

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