为了满足“闪光二号”加速器材料热力学效应研究的新需求, 设计了一套电容器储能型脉冲强磁场装置。装置主要由储能电容器、半导体放电开关、磁场线圈及高压恒流充电源组成。磁场线圈中心处最大磁感应强度可达5 T, 并且可以通过调整磁场线圈与二极管的相对位置实现磁透镜比的调节。通过理论计算和数值模拟相结合的方法对脉冲强磁场的关键参数进行了分析, 然后进行了脉冲强磁场的工程设计, 最后使用该强磁场装置进行了实验研究。强磁场实验中, 当储能电容器充电21 kV时, 在磁场线圈中心处获得了5.3 T脉冲强磁场。

亥姆霍兹线圈在产生数十T的准静态脉冲磁场的装置中得到广泛应用。以自行研制的一套用于磁压剪实验技术的脉冲磁场发生系统的亥姆霍兹线圈为研究对象,结合装置的电参数,利用有限元软件ANSYS对装置放电过程中线圈的热和力进行了仿真研究。研究结果表明,当装置在线圈中产生上升时间约1.34 ms、幅值14.37 kA的放电电流和10.7 T的磁场时,线圈中的最大温升约150 ℃,最大应力近0.5 GPa,铜导线中的最大应力约0.2 GPa,线圈导线变形位移小于0.05 mm。基于分析结果,在线圈制作时,选择绝缘层耐温超过200 ℃、抗拉强度0.5 GPa的铜导线作为线圈绕线,选择抗拉强度达5.8 GPa的柴龙纤维绕制在铜导线外层进行加固,并制作了相应结构的亥姆霍兹线圈对。利用该线圈对进行的放电实验测试结果表明,在满足设计指标的情况下,线圈对结实可靠,可重复使用。

完成了小型方波脉冲磁场装置的双线圈负载设计，在一定区域内获得了近似匀强磁场。采用阻抗2 Ω的6级脉冲形成网络作为初级储能和脉冲形成单元，对匹配电阻放电产生了方波脉冲电流波形。研制了一种场畸变气体火花间隙作为主放电开关，有效减小了装置的动作时延和分散性。实验结果表明：负载中心峰值磁感应强度达到0.04 T，方波磁场平顶时间约3 μs，平顶度小于5％，上升前沿（磁感应强度峰值10％～90％）小于0.5 s，装置的动作时延抖动小于10 ns（标准偏差）。

研究受脉冲磁场处理金黄色葡萄球菌(S.aureus)细胞Ca2+的跨膜行为, 为此研究了表征S.aureus胞内Ca2+浓度变化Fura-2/AM荧光探针检测法, 并检测了不同脉冲数下经脉冲磁场处理后S.aureus细胞荧光强度的变化, 采用激光共聚焦扫描显微镜(LCSM)观察了经脉冲磁场处理前后S.aureus胞内Ca2+浓度的变化。 研究结果表明, Fura-2/AM可成功的负载于S.aureus中, 可以应用于S.aureus胞内游离钙离子浓度变化的测定。 经脉冲磁场处理后, S.aureus胞内钙离子浓度显著上升, 且与活菌数的减少高度相关, 相关度达到－0.989 15； 胞内光点显著增多, 光点荧光强度明显增大, 说明大量胞外钙离子跨膜进入胞内。 因此, 可以判断微生物细胞膜通透性的改变和胞内Ca2+浓度的上升是高强度脉冲磁场具有杀菌作用的重要原因。

理论分析了光学脉冲磁场传感器中偏振方位角对灵敏度和信噪比的影响, 提出了用偏振方位角的大小来提高脉冲磁场传感器灵敏度的方法。实验结果表明, 当偏振方位角分别为45°, 60°, 70°和80°时对应的灵敏度为1.8/T,1.9/T,2.9/T和4.6/T,因此增加偏振方位角可提高磁场传感器的灵敏度。实验结果和理论分析相吻合,验证了此方法的正确性。

设计和分析了一种新型的用于全光通信网络的高速微型1×2磁光开关，包括光学光路和高速控制．纳秒脉冲发生器的纳秒脉冲电流用于控制传输1550nm光束的磁光晶体的磁化强度．对纳秒脉冲发生器的电路设计方案和纳秒脉冲磁场设计方案分别进行计算机仿真和实验验证．结果表明：纳秒脉冲发生器能够输出上升沿1．9～3．2ns、上升幅度10～90V和脉宽4～100ns的脉冲．在单片机MCU的控制下，可以实现光束的平稳切换，目前的开关时间小于1μs．

介绍了合肥光源二期工程注入段陶瓷真空室的改进情况,采用新的镀膜技术,大大改善了脉冲磁场的延时特性,减少了储存环注入时的轨道扰动,提高了注入束流累积效速率.改进了原来的点线圈磁场测量方法,采用带有积分电路及抗干扰措施的双线圈测量装置测量了真空室内的脉冲磁场延时特性,使脉冲磁场延时误差测量的分辨率达到ns量级,给出了测量结果.

介绍了脉冲强磁场模拟器的工作原理,将微型计算机置于脉冲磁场模拟器中,通过改变脉冲磁场的幅度和上升时间,研究脉冲磁场对微电子设备的干扰途径、干扰阈值与脉冲上升时间、脉冲宽度的关系.试验结果表明,微电子设备的连接电缆是脉冲磁场干扰引入的主要途径;简单的屏蔽措施对于脉冲磁场干扰有一定的抑制作用;脉冲磁场的时间变化率越大,对微电子设备的干扰作用越强.