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第1章 总论 1

1.1 脉冲功率技术的内涵与特点 1

1.1.1 脉冲功率技术的内涵 1

1.1.2 脉冲功率技术的主要特点 1

1.2 脉冲功率装置 2

1.2.1 脉冲功率装置的基本构成 2

1.2.2 脉冲功率技术的关键部件 4

1.3 脉冲功率技术应用概述 11

1.3.1 核爆辐射效应模拟 11

1.3.2 惯性约束聚变 13

1.3.3 X光闪光照相 13

1.3.4 高功率微波驱动源 14

1.3.5 高功率激光 15

1.3.6 材料科学及其他领域 15

第2章 强流脉冲带电粒子束产生与应用 17

2.1 低阻抗强流脉冲电子束加速器 17

2.1.1 总体设计 17

2.1.2 基本构成 18

2.1.3 关键单元的技术要求 19

2.2 高功率脉冲驱动源 20

2.2.1 Marx发生器 20

2.2.2 水介质同轴线 27

2.2.3 水介质主开关 30

2.2.4 多级多通道气体主开关 31

2.2.5 预脉冲抑制电感与抑制开关 34

2.3 低阻抗大面积电子束二极管系统 36

2.3.1 强流脉冲电子束的产生 36

2.3.2 强流脉冲电子束的输运 45

2.3.3 强流脉冲电子束的控制 54

2.3.4 低阻抗二极管 57

2.3.5 高能注量二极管 60

2.4 加速器结构设计要点 62

2.4.1 大电流下的机械结构连接 62

2.4.2 水中气泡的处理 63

2.4.3 电水锤效应卸载 66

2.5 强流脉冲电子束的测量 67

2.5.1 强流脉冲电子束总能量的测量 67

2.5.2 强流脉冲电子束总束流的测量 69

2.5.3 强流脉冲电子束束流密度分布的测量 70

2.5.4 强流脉冲电子束能注量及其分布的测量 72

2.5.5 强流脉冲电子束有效入射角的测量 73

2.6 强流脉冲电子束的应用 77

2.6.1 X射线热-力学效应研究 77

2.6.2 大面积电子束泵浦气体准分子激光 77

2.6.3 强流脉冲电子束产生高功率微波 77

2.7 强流脉冲离子束的产生与应用 78

2.7.1 强流脉冲离子束的产生 78

2.7.2 强流脉冲离子束的应用 84

第3章 强脉冲轫致辐射产生与应用 84

3.1 多功能强流脉冲电子束加速器 91

3.1.1 系统组成及状态转换 91

3.1.2 直线变压器 92

3.2 短脉冲高剂量率轫致辐射 102

3.2.1 脉冲传输线及水介质开关 102

3.2.2 等离子体断路开关 108

3.2.3 短脉冲高阻抗电子束二极管设计 111

3.2.4 高剂量率短脉冲轫致辐射源实验结果 114

3.3 脉冲宽度可调的长脉冲轫致辐射源 116

3.3.1 电爆炸断路开关 116

3.3.2 长脉冲高阻抗电子束二极管 118

3.3.3 脉冲宽度可调的长脉冲轫致辐射源实验结果 119

第4章 Z箍缩等离子体辐射源 123

4.1 快Z箍缩等离子体脉冲驱动源 123

4.1.1 Z箍缩驱动惯性约束聚变对驱动源的要求 123

4.1.2 Z箍缩脉冲功率源 124

4.1.3 多级串联直线变压器脉冲源的电路模型及触发时序影响 130

4.1.4 一种基于模块支路和角向线的直线变压器新型触发技术 136

4.1.5 基于1 MA直线变压器模块的20 MA直线变压器驱动源的概念设计 140

4.1.6 基于快Marx发生器串并联20 MA／300 ns直接驱动脉冲源的概念设计 142

4.2 磁绝缘传输线技术 143

4.2.1 磁绝缘传输线的基本概念和特点 144

4.2.2 磁绝缘传输线的理论模型 144

4.2.3 磁绝缘传输线的数值模拟 146

4.2.4 磁绝缘传输线的实验研究 147

4.2.5 磁绝缘传输线的实际应用 149

4.3 Z箍缩等离子体的产生 150

4.3.1 Z箍缩的基本过程 150

4.3.2 影响Z箍缩辐射输出的因素 153

4.4 丝阵Z箍缩 156

4.4.1 丝阵负载构型 156

4.4.2 圆柱型钨丝阵Z箍缩实验研究 157

4.4.3 圆柱型铝丝阵Z箍缩实验研究 162

4.4.4 平面型铝丝阵Z箍缩实验研究 166

4.5 喷气负载Z箍缩 170

4.5.1 喷气负载 170

4.5.2 喷气负载的内爆压缩 178

4.5.3 辐射性质与箍缩状态参数 190

4.6 X箍缩 200

4.6.1 X箍缩研究概况 201

4.6.2 兆安级电流X箍缩实验研究 203

4.6.3 X箍缩诊断Z箍缩早期行为 209

第5章 小焦斑闪光X光产生与应用 226

5.1 感应电压叠加型闪光照相装置 226

5.1.1 原理与组成 226

5.1.2 感应电压叠加器感应腔电磁模型和电路模型 233

5.1.3 单／双路馈入叠加器感应腔角向传输线的优化 237

5.1.4 感应电压叠加型闪光照相装置的典型实例 246

5.1.5 感应电压叠加型闪光照相装置的发展趋势 249

5.2 剑光一号感应电压叠加型闪光照相装置 253

5.2.1 Marx发生器及触发系统 253

5.2.2 水介质同轴线 254

5.2.3 叠加器的感应腔 257

5.2.4 磁感应腔和平板传输线 258

5.3 小焦斑脉冲电子束二极管 259

5.3.1 概述 259

5.3.2 阳极杆箍缩聚焦二极管 259

5.3.3 预充等离子体阳极杆箍缩聚焦二极管 264

5.3.4 其他类型强聚焦二极管的性能与适用范围 267

第6章 高空电磁脉冲模拟器 273

6.1 高空电磁脉冲环境 273

6.1.1 高空电磁脉冲的产生机制 273

6.1.2 高空电磁脉冲的环境标准 274

6.2 高空电磁脉冲模拟器 276

6.2.1 导波式电磁脉冲模拟器 277

6.2.2 偶极子电磁脉冲模拟器 281

6.2.3 混合型电磁脉冲模拟器 283

6.3 脉冲驱动源 283

6.3.1 电容直接放电型电磁脉冲模拟器 284

6.3.2 一级陡化型脉冲源 286

6.3.3 二级陡化型脉冲源 292

6.3.4 双向二级陡化型脉冲源 301

6.3.5 多功能电磁脉冲模拟器 302

6.4 电磁脉冲模拟器天线设计 302

6.4.1 天线设计的时域有限差分法 302

6.4.2 辐射波模拟器的天线设计 311

第7章 高功率微波驱动源简介 315

7.1 单次高功率微波驱动源 315

7.1.1 平面型虚阴极振荡器驱动源 315

7.1.2 同轴型虚阴极振荡器驱动源 315

7.1.3 爆炸磁通压缩发生器 317

7.2 低重复率高功率微波驱动源 318

7.2.1 特斯拉变压器驱动源 318

7.2.2 陡化-截波型驱动源 319

7.3 高重复率高功率微波驱动源 319

7.3.1 基于磁开关的驱动源 319

7.3.2 基于半导体断路开关的驱动源 319

7.4 长脉冲型驱动源 320

7.4.1 Marx-PFN型长脉冲驱动源 320

7.4.2 使用螺旋线的长脉冲驱动源 320

7.4.3 快前沿直线脉冲变压器型长脉冲驱动源 320

7.4.4 Tesla-PFN型长脉冲驱动源 321

第8章 高功率气体激光泵浦源 323

8.1 强流电子束准分子激光泵浦源 323

8.1.1 强流电子束泵浦源总体要求及关键技术分析 323

8.1.2 强流电子束准分子激光泵浦源及应用 328

8.2 脉冲放电气体激光泵浦源 332

8.2.1 脉冲放电气体激光概述 332

8.2.2 脉冲放电泵浦源关键技术 334

8.2.3 脉冲放电泵浦源典型应用实例 336

8.3 表面放电准分子激光泵浦源 341

8.3.1 表面放电激光概述 341

8.3.2 表面放电光泵浦源技术 343

8.3.3 表面放电光泵浦应用实例——XeF（C-A）激光器 350

8.4 重频高功率气体激光泵浦源 352

8.4.1 重频强流电子束泵浦源 352

8.4.2 重频脉冲放电激光泵浦源 356

8.4.3 重频表面放电光泵浦源 360

第9章 脉冲大电流与放电等离子体 365

9.1 脉冲大电流在电磁发射技术中的应用 365

9.1.1 电磁发射基本概念 365

9.1.2 电磁发射用脉冲电流源 369

9.1.3 电磁发射器 373

9.1.4 电磁发射技术的发展趋势 375

9.2 脉冲等离子体源及其在地球物理勘探方面的应用 375

9.2.1 高电导率水中脉冲电晕放电原理 375

9.2.2 基于半导体开关的脉冲电流源 380

9.2.3 多电极等离子体发射阵列 382

9.2.4 在海洋高分辨率浅地层地质勘探方面的应用 385

9.2.5 海洋／陆地勘探电火花震源 385

9.3 用于化石能源开发的脉冲大电流源 390

9.3.1 概述 390

9.3.2 冲击波产生设备 391

9.3.3 应用研究 394

9.4 脉冲等离子体环境应用 397

9.4.1 脉冲等离子体脱硫和脱硝 397

9.4.2 脉冲静电除尘 405

9.4.3 脉冲等离子体用于有机废气处理 408

9.4.4 脉冲放电用于汽车尾气处理 410

9.4.5 脉冲放电用于废水处理 412

9.4.6 脉冲等离子体助燃及重整 416

9.5 脉冲等离子体源在航空领域的应用 417

9.5.1 等离子体流动控制技术 418

9.5.2 等离子体点火助燃技术 424

9.5.3 小结 427

第10章 标定、触发技术 431

10.1 纳秒级高电压、大电流测量标定 431

10.2 用于纳秒级电压脉冲测量标定的高压脉冲源 432

10.2.1 高压快沿方波脉冲源 432

10.2.2 高压非方波脉冲源 437

10.3 快前沿触发脉冲及其产生 437

10.3.1 触发系统的指标参数 437

10.3.2 触发脉冲产生技术的比较 438

10.3.3 电容快放电型触发器及其电路分析 439

10.3.4 mini-Marx型触发器 443

10.3.5 变压器型触发器 445

10.3.6 传输线型触发器 446

10.3.7 Pichugin型触发器及小结 447

10.4 大型脉冲功率装置的同步与触发 448

10.4.1 Marx型驱动源的同步与触发 448

10.4.2 直线脉冲变压器型驱动源的同步与触发 450

10.5 多开关脉冲电流电压源 455

10.5.1 引言 455

10.5.2 多开关电路的基本原理 455

10.5.3 多开关纳秒脉冲电源 457

10.5.4 多开关脉冲电路拓展 463

索引 467

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