研制了一台紧凑重频脉冲形成网络(PFN)-Marx脉冲发生器, 由PFN-Marx发生器、脉冲充电单元、重频触发单元等组成。PFN-Marx发生器模块采用全电感隔离, 直径为480 mm, 长度为700 mm。脉冲充电单元采用中储电容加脉冲变压器方法, 单次充电可以满足10次输出。重频触发单元采用变压器和磁开关一体化设计的全固态Marx发生器技术, 输出电压大于50 kV, 前沿小于100 ns。脉冲发生器早期输出电参数为单次10 GW, 脉冲宽度100 ns, 前沿10 ns, 阻抗40 Ω。重频工作时输出功率7 GW, 频率5 Hz。后期调整后电参数更改为单次10 GW, 脉冲宽度70 ns, 前沿10 ns, 阻抗50 Ω。重复频率工作时稳定输出功率8 GW, 频率10 Hz, 单串10个脉冲。初步的应用研究中, 利用改进后的平台, 在5 GW条件下驱动磁控管获得了S波段约1 GW的微波输出。

通过理论分析研究了一种高能量转换效率(高于50%)的紧凑重频空心脉冲变压器.这种脉冲变压器可以应用于PFN-Marx发生器的重频充电.通过深入分析脉冲变压器的等效模型,得到了脉冲变压器能量转换效率、次级电压峰值、初级电流峰值以及初级电流变化率最大值的表达式,并与Pspice软件的模拟结果进行比较.结果表明:理论计算的电压、电流波形与模拟计算结果基本一致,验证了理论分析的正确性.同时,通过理论分析得到了能量效率大于50%的脉冲变压器结构尺寸.

对折叠型同轴螺旋脉冲调制器开展了研究，该调制器将螺旋线与折叠线两种产生长脉冲的技术相结合，使得调制器结构更为紧凑。利用求解电报方程的方法，对调制器负载电压进行了解析求解，利用PSpice软件进行了仿真研究。最后在高压情况下开展了实验研究，开关导通电压720 kV时，在负载上得到了电压360 kV，电流24 kA，脉宽264 ns的高压脉冲，装置设计达到了预定指标要求。

通过处理强流电子束加速器主开关导通之后所形成的高压电脉冲，得到了二极管等离子体光学诊断的同步时间基准。采用高压电脉冲延时结合二极管等离子体光信号延时的方案，实现了相机曝光过程与等离子体发光过程的ns级精度同步。综合采取屏蔽、滤波等措施，实现了整个系统的电磁兼容，最终稳定地拍摄到了ns时间分辨的二极管等离子体发光过程。

利用超高速相机，在曝光时间100 ns时，对不同能量下激光在氮气气体开关中形成的火花通道进行拍照，得到了不同焦距下激光波长266 nm时激光火花通道长度与激光能量的关系。开展了激光触发气体火花开关的实验研究，激光触发开关延时、抖动随激光能量的增加而减小。将火花通道长度与激光触发开关的特性进行了分析，气体开关的抖动随着激光火花通道长度的增加而减小，当火花通道沿电极间轴向长度达到开关电极间距40%时，开关的抖动为亚ns量级。

建立了精确的激光触发变压器型脉冲调制器的同步触发系统。分别对脉冲调制器初级电脉冲触发控制信号与电脉冲输出时刻之间、变压器充电起始时刻与激光器Q开关触发信号之间、激光信号与脉冲调制器放电时刻之间的延时进行了测量, 并分析其相互间时序关系；通过对变压器输出电压信号进行采样滤波后, 利用比较器输出逻辑门电路(TTL)信号作为激光器Q开关触发信号, 实现了脉冲形成线充电时间与激光触发主开关放电过程的同步控制。开展了激光触发脉冲功率调制器主开关的实验研究, 在形成线充电电压-590 kV时, 在假负载上得到-305 kV, 20 kA的电脉冲, 脉冲宽度126 ns, 激光到达主开关时刻与开关导通时刻间延时35 ns。

利用光纤传感器与光电二极管相结合的方法, 对强流电子加速器中气体火花开关以及真空二极管的发光特性进行了研究, 对影响光电二极管测量的因素进行了理论计算与模拟研究。在气体开关导通电压1.7 MV, 二极管电压1.07 MV, 电流18 kA时, 进行了多次实验, 得到了发光特性与击穿电压、电流的关系。同时,对利用光学检测方法测量主开关或真空二极管电压、电流大小得可行性进行了分析。

采用螺旋线和折叠线技术相结合的方法，设计了一种基于水介质高功率脉冲调制器。该调制器采用了两个开关，通过控制两个开关的导通时刻，可以在两个负载上得到脉冲长度相等的两个脉冲。对该种折叠型传输线的波过程进行了详细分析，给出了过渡段部分阻抗等参数对负载电压的影响；用Pspice电路软件对脉冲形成线的充电电压和二极管电压、电流进行了模拟；最后利用高压同轴电缆，对该种类型调制器进行了低压情况下的验证实验，实验结果与理论分析、模拟研究一致。此种类型的调制器具有结构紧凑、可同时输出两个脉冲的优点。

研制了一种自积分型Rogowski线圈,从电路理论和电路仿真角度分析了信号电阻的寄生电感和线圈对地电容对测量信号的影响。采用电阻并联的方法,制作了小电感信号电阻。在定标和大电流测量实验中,小电感信号电阻的使用,消除了测量信号的平顶振荡和波形畸变,验证了理论分析的正确性。经定标,采用小电感信号电阻的Rogowski线圈对方波脉冲前沿的响应为11 ns,灵敏度为4.25 mV·A-1。该线圈性能稳定,已用于测量长脉冲强流电子束加速器二极管的电流,测得的电流波型平顶较好,半高脉宽为180 ns,幅度约为15.36 kA。

采用有限元方法,针对水介质Blumlein结构的Spark-03加速器进行了相关参数的计算。给出了准确的2维CAD模型,对各个部分做了介绍,计算出加速器内部电场分布;利用对电场能量积分的方法,当Blumlein传输线的内筒、中筒分别充电时,对传输线各个部分进行能量积分,给出了加速器各个部分电容的数值;将计算结果与理论值、实验结果相比较,证明了此方法可以更准确的计算加速器电容。应用此方法,可以对不同类型的电容储能型加速器进行参数的模拟计算。