基于前沿约100 ns、电流约100 kA的快前沿直线脉冲变压器(FLTD)平台, 开展了单丝电爆炸相关实验研究。围绕FLTD平台搭建了激光探针和可见光分幅相机等离子体图像诊断系统, 采用可见光PIN和XRD分别测量了单丝电爆炸的辐射特性。实验获得了不同时刻对应的W丝(15 μm)和镀膜W丝(15 μm W+2μm 聚胺亚胺)电爆炸的物理图像, 呈现了两种情况下金属丝融蚀过程以及等离子体不稳定性发展的过程。实验结果表明, 镀膜能够增加电流初始阶段的能量馈入, 进而改善金属丝的电爆炸特性。

研制了一种电晕放电均压的小型多间隙串联气体开关, 分析了电晕放电在开关工作过程中的作用, 开展了开关自击穿特性、电晕放电伏安特性、针尖烧蚀以及开关寿命测试等特性实验。结果表明: 老练后开关自击穿电压标准偏差小于3.5%, 电晕均压效果明显; 随着放电次数增加, 电晕针尖逐渐钝化, 触发性能变化不大; 开关电晕放电电流随耐受电压升高增大, 增长趋势逐渐变快; 开关充400 kPa干燥空气, ±100 kV工作电压下开关放电50 000次以上, 触发性能稳定, 触发击穿时延抖动约4.3 ns, 自放电概率低于1×10-4。

针对快前沿直线脉冲变压器驱动源(FLTD)系统中放电开关自击穿性能劣化的问题, 模拟计算了带电线缆、FLTD模块结构对开关间隙电场分布的影响规律, 研究分析开关自击穿性能下降的主要原因, 开展了电晕针均压和电阻均压两种方式下开关自击穿性能对比实验, 获得了不同电晕针长度、不同阻值开关自击穿电压的变化规律: 两种均压方式下开关自击穿电压分别提高3.2%和4.3%。FLTD系统中放电开关有均压措施的情况下, 系统自击穿电压提高8.9%, 自放电概率降低60%, 系统短路输出电流的稳定性明显提高, 电流幅值提高8.1%, 标准偏差减小30.8%。

在工作气压和火花间隙固定的条件下, 针对稍不均匀场的圆饼形电极开关开展了不同电极材料下开关自击穿实验, 开关间隙距离为5 mm, 工作气压为0.25 MPa, 击穿电压平均值为40 kV。分别选取了不锈钢、黄铜、钨铜合金和石墨材料作为实验对象, 对比了不同电极材料下电极质量损失、电极表面形貌和开关静态特性的差异。实验结果表明, 石墨电极质量损失速率略高于金属电极, 但是由于石墨电极烧蚀产物多为气体, 因此石墨电极绝缘子污染程度远小于金属电极。石墨电极开关在低欠压比下自击穿概率也远小于金属电极开关。三种金属电极开关, 其静态特性差异不大, 但钨铜电极烧蚀程度显著低于不锈钢和黄铜电极开关。

电子束焦斑偏离轴线中心的现象严重影响器件辐射效应实验的效率.介绍了一种简单有效的抑制电子束焦斑偏心的方法,研制了一种小尺寸不锈钢阴极,比较了不锈钢阴极和传统环形天鹅绒阴极在“强光一号”装置上的实验结果.实验结果表明对于小尺寸不锈钢阴极,最大辐射剂量位于靶面中心的概率为67%,位于35 mm圆圈内的概率为100%.相比传统环形天鹅绒阴极(最大剂量落于中心位置的概率约20%,有60%以上概率偏离中心2~3 cm)的实验统计数据,焦斑的偏心现象得到明显的抑制.

在不同短路电流条件下，进行了不锈钢(1Cr18Ni9Ti)电极气体火花开关连续多次自击穿放电实验，通过测量电极质量损失、表面粗糙度和自击穿电压的变化，研究电极烧蚀特性及其对自击穿性能的影响。实验结果表明: 随着放电电流峰值和周期增大，电极材料烧损速率与电容电荷量呈线性增加，而电极表面烧蚀粗糙度与电流峰值呈线性增大，自击穿电压变化达到峰值和稳定区的放电次数减少，但稳定阶段的自击穿电压值及其相对标准偏差同时减少，五种放电电流情况下，自击穿电压概率密度分布均遵循高斯函数。

介绍了一种多间隙轨道式气体开关的结构及其自击穿实验研究结果。通过对开关放电的理论分析，并结合实验数据，获得一个适合该开关自击穿工作特性的表达式。研究结果发现,在高气压条件下，开关静态特性曲线与空气击穿的经验式曲线存在较大的差别，并且击穿电压随气压增加并不完全呈线性变化。经过对实验条件和数据的分析，认为在高气压、高电压条件下，电极表面形成的电晕可能是导致该开关静态特性曲线出现此现象的原因。由于开关的特殊结构，电极电晕不仅未起到均压的作用，反而减小了电极之间有效的绝缘距离，从而导致开关自击穿电压实验值与经验理论值的偏离。

针对堆栈式六间隙串联气体开关，建立了6个放电间隙的光信号测量系统，实验获得了不同触发电压和气压时开关统计时延和形成时延的变化规律。统计时延占总时延约42%，形成时延占总时延约58%，触发电极相邻的两个间隙击穿时延占总时延约75%，是开关触发时延的主要组成部分。利用四分幅纳秒高速相机拍摄开关的放电通道图像，初步分析了放电通道的形成和变化过程，得到了不同实验条件下放电通道数量的变化规律。开关最底部间隙可以形成多通道放电，其他间隙以单通道为主。随着触发电压提高，触发间隙的放电通道数量明显增加，但是其他间隙变化不大。在放电过程中，没有观察到放电通道合并或熄灭的现象，间隙击穿后仍然有可能形成新的放电通道。

利用实测的多间隙气体开关自击穿电压，比较了高斯正态函数和威布尔函数在分析气体开关自击穿概率方面的异同。检验了自击穿电压的正态性和威布尔性，通过参数估计分别确定了自击穿电压的正态分布和威布尔分布函数。计算表明: 两种概率分布得出的概率分析结果基本一致，在相同电压下放电概率差别一般不大于1%，最大为2%(当放电概率大于90%时); 在电压高于威布尔分布的阈值参数时，两种方法在相同概率下的放电电压计算结果差别不超过0.3%。