闪光i加速器的预脉冲电压研究new

《闪光i加速器的预脉冲电压研究new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第11卷　第3期强激光与粒子束Vol.11,No.31999年6月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSJun.,1999文章编号:1001-4322(1999)03-0371-05X闪光-I加速器的预脉冲电压研究曹文彬,李　欣(中国工程物理研究院应用电子学研究所,成都527信箱610003)　　摘　要:分析了闪光2I的预脉冲电压和降低预脉冲电压的效果,采用容性电压探测器实现了对阴阳极之间预脉冲电压的测量。在比较实测波形和预计波形后,提出了改进的等效电路模型,并指出了Blumlein中筒与二极管之间耦合

2、电容的影响,提出了进一步降低预脉冲电压的途径。　　关键词:强流脉冲电子束加速器;预脉冲电压;电路模拟分析;容性电压探测器　　中图分类号:TL503.5文章标识码:A　　闪光2I是一台高阻抗型强流脉冲电子束加速器,投入运行以来,作为瞬时C辐射模拟器和[1]高能闪光X射线照相装置,在国防科研中发挥了重要作用。　　在闪光2I中,主脉冲电压到来之前,二极管阴阳极之间已经有较高的预脉冲振荡电压出现。通常用这个振荡电压的最大负峰值来衡量预脉冲的高低。过高的预脉冲将影响主脉冲到来时二极管内束流的正常行为,破坏二极管工作的稳定性、重复性,甚

3、至导致管阻抗过早崩溃。因此,必须降低预脉冲。二极管处于辐照状态时,在Blumlein脉冲形成线内筒与二极管尾部之间设置了油间隙预脉冲开关S1来降低预脉冲;二极管处于聚焦状态时,在阴极杆上增加了介质沿面闪络开关S2,再一次降低预脉冲。　　为了充分发挥闪光2I的设备能力,需要将Marx发生器充电电压从常规的±70kV提高到±(80～85)kV,但是,随着运行电压的升高,预脉冲将升高,这将成为影响辐照状态稳定运行和聚焦状态焦斑质量的重要因素之一。为此,必须寻求进一步降低预脉冲的途径。1　闪光2I预脉冲电压的分析　　闪光2I的Mar

4、x由N=102级储能电容器分正负两路并联充电至V0,通过51对火花隙开关串联放电,串联标称电压VM=NV0,对Blumlein谐振充电。充电等效电路如图1所示,图中Marx的串联等效电容CM=6220pF,串联等效电感LM=65LH,串联等效电阻RS=158,并联等效电阻RP=3.6k8,对地分布电容CP=1020pF;Blumlein内线电容CB1=1990pF,外线电容CB2=3180pF;接地电感LG=4LH。忽略LG、RP,令CB=CB1+CB2+CP,求解回路方程,得Marx向Blumlein谐振充电电压波形CM-

5、DtVM-B(t)=-VM(1-ecosX0t)(1)CM+CB1ö2式中D=RSö2LM,X0=1ö(LMC0),C0=CMCBö(CM+CB)。VM-B(t)是一个衰减振荡电压,如图2中上图所示。当t=PöX0≈1.4Ls时VM-B(t)达到幅值VM-B=-2CMVMö(CM+CB)。实际上,在充电接近幅值时,主开关击穿,Blumlein开始形成主脉冲的过程。因此,t=PöX0之后的曲线X国防科技基础研究资助课题1999年2月20日收到原稿,1999年4月20日收到修改稿。曹文彬,男,1939年7月出生,高级工程师©19

6、95-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.372强激光与粒子束第11卷对预脉冲电压的分析是无意义的。　　由(1)式给出的VM-B(t)可以求得接地电感LG上电压波形VG(t)的近似表达式CMVM1422-Dt2VG(t)=2[-X0+DX1sin(X1t-W1)+eX0sin(X0t-W2)](2)CM+CBX11ö22式中X1=1ö(CB1LG),W1=arctan(X0öX1),W2=arctan(X0ö2D)。VG(t)是一个频率比VM-B(

7、t)高3～4倍的近似等幅振荡,如图2中下图所示。VG(t)只在0

8、极间预脉冲最大负峰值VP,KA≈VG=0.04VM-B;如果Blumlein内筒与二极管尾部之间有开关S1,则由S1的开关电容CS1与二极管对地电容CDE构成电容分压,使预脉冲降低到VP,KA=K1VG,K1=CS1ö(CS1+CDE);如果在阴极杆上增加开关S2,则由S2的开关电容CS2