强激光与粒子束
2023, 35(7): 075002
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
2 哈尔滨工业大学 电气工程系,哈尔滨 150001
3 哈尔滨工业大学 空间环境与物质科学研究院,哈尔滨 150001
空间环境地面模拟装置是哈尔滨工业大学承建的国家重大科技基础设施项目,其包含的空间等离子体环境模拟与研究系统是用于提供磁重联过程等基本物理过程的时空演化规律研究的平台。在研究地球磁尾三维磁重联时,使用处于真空环境内的偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈来提供研究所需的模拟背景磁场,其中偶极场线圈为一个总电感为17.4 mH、总电阻为30.25 mΩ的单个线圈,而磁镜场线圈为两个线圈镜像对称设置并串联连接,总电感30.16 mH,总电阻58.81 mΩ。为了产生实验所需背景磁场的幅值和持续时间,研制并测试了两套总能量3.36 MJ的脉冲电源,在进行地球磁尾三维磁重联实验时两套电源需要同时工作。用于驱动偶极场线圈的脉冲电源按照实验需求可以在充电压不大于20 kV的情况下,能够提供超过9 kA的峰值电流,95%峰值电流的持续时间超过了5 ms,由峰值时刻降低到10%峰值时刻的时间不超过130 ms;用于驱动磁镜场线圈的脉冲电源按照实验需求可以在充电压不大于20 kV的情况下,能够提供超过8 kA峰的值电流,95%峰值电流的持续时间超过了5 ms,由峰值时刻降低到10%峰值时刻的时间不超过130 ms。
地球磁尾 三维磁重联 偶极场线圈 磁镜场线圈 脉冲电源 earth’s magnetotail three-dimensional magnetic reconnection dipole coil magnetic mirror coil pulsed power supply 强激光与粒子束
2022, 34(12): 125003
强激光与粒子束
2022, 34(9): 095015
强激光与粒子束
2022, 34(9): 095016
强激光与粒子束
2021, 33(5): 055005
1 哈尔滨工业大学 电气工程系, 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学 空间基础科学研究中心, 哈尔滨 150001
3 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
为满足脉冲磁窗技术对磁体激励电流的需求(平台期时间1~10 ms可调, 最小值约24 kA), 研究了一种能量利用率高、能库小的多电容器组分时放电电源。设计了脉冲电源的拓扑结构, 基于仿真分析了电源参数与电流纹波、电容器组路数之间的关系, 及其对放电回路参数变化的敏感性, 给出了6路电容器组分时放电的优化结构, 并通过实验进行了验证。实验过程中通过晶闸管串联提高了其关断的可靠性, 通过二极管三串两并的方式解决了重频模式下二极管承受反向电压能力下降的问题, 进一步提高了电源放电的可靠性。
脉冲电源 电容器放电 平台期 功率晶闸管 续流二极管 pulsed power supply capacitor discharge flattop power thyristor crowbar diode 强激光与粒子束
2019, 31(4): 040018
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
特种电源技术是电源技术研究领域中极为活跃的研究方向, 与存在广泛市场需求的通用电源技术相比, 其与物理、化学、材料科学与工程、环保、生物医学、高新装备、航空航天等科研、**、工程领域的发展关系更为紧密。近年来, 在大科学工程、高新装备等的需求推动下, 特种电源技术研究综合应用电工、电子、材料和计算机技术等多个学科的科技成果取得显著技术进步, 研发投入和产业规模迅速增长。本文结合流体物理研究所特种电源研究成果, 对特种电源近年来的研究进展作简要分析。
特种电源 基础技术 应用技术 发展趋势 special power supply fundamental techniques application techniques trend 强激光与粒子束
2019, 31(4): 040001
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生院, 四川 绵阳 621999
为了探索杆箍缩二极管(RPD)在冲击加载下物质低密度区成像应用中的可行性,开展了低电压(≤500 kV)运行条件下RPD箍缩物理特性模拟研究。基于Particle-in-cell(PIC)模拟方法,从二极管加载电压幅值、阴极盘厚度、阴阳电极孔径比等方面开展了二极管模拟,从电子箍缩效率、质子流、电子利用率、电场和磁场分布等角度对箍缩物理过程进行了分析。模拟表明:低电压运行条件下普通结构二极管电流较低,不能为电子提供足够的磁场力从而导致较低的电子箍缩效率;采用组合杆结构,并优化阳极杆到轫致辐射靶区的过渡区设计,是在低电压条件下实现小焦斑、高剂量辐射光源的值得探索的技术途径。
杆箍缩二极管 PIC模拟 闪光照相 箍缩效率 辐射成像 rod-pinch diode PIC simulation flash radiography pinch efficiency radiation imaging 强激光与粒子束
2018, 30(5): 055003
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 北京大学 物理学院, 北京 100871
在脉冲电路设计中, 需要根据实际应用的波形要求和负载特性选择、设计其电路构型。工程设计中常用的时域波形叠加和参数扫描等波形构型设计方法存在较大局限性, 难以形成对脉冲波形构型的物理本质、脉冲电路结构对负载的适应性等方面的系统认识。从分析影响脉冲波形构型的基本要素入手, 从时域和频域角度对脉冲波形构型及其电路实现方法进行系统的分析和归纳, 给出时域和频域的电路构型设计方法及相应的电路参数解算方法, 使设计人员可采用解析分析方法判断电路中元器件参数的调整方向, 同时推动电路设计创新。
脉冲 电路设计 波形构型 时域分析 频域分析 pulse circuit design structure of waveform analysis in time-domain analysis in frequency-domain 强激光与粒子束
2017, 29(12): 125002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
采用砷化镓光导开关和Blumlein型脉冲形成网络以级联的拓扑形式构建平顶输出功率源, 驱动工业X光二极管产生X射线。提出了一种轮辐状金属-陶瓷沿面阴极, 并与普通金属阴极工业X光二极管重复频率实验结果进行比较。研究表明: 受限于阴极重复频率下的电流发射能力, 普通金属阴极工业X光二极管难以实现1 kHz重复频率, 采用新型阴极二极管实现了1 kHz重复频率2猝发脉冲X光输出, 这两个脉冲的二极管功率、X射线信号基本一致。
闪光X光机 光导开关 级联Blumlein型脉冲形成网络 X光二极管 重复频率 flash X-ray generator photo conductive semiconductor switches stacked Blumlein pulse forming network X-ray diode repetitive rate 强激光与粒子束
2016, 28(7): 075008