短脉冲线圈电流励磁是高频电真空器件中实现超强磁场的重要技术途径之一，此时器件内将不可避免地产生涡流并进一步对内部磁场分布构成影响。针对使用短脉冲磁场时涡流对电真空器件内磁分布的影响进行了研究，分析了线圈电流脉冲宽度、金属电导率和金属厚度等对涡流的影响，结果表明：随着线圈电流脉冲宽度的减小、金属电导率和金属厚度的增加，涡流对内部磁场的影响也随之增加，导致管内空间无法有效励磁。提出了两种抑制涡流影响的措施，包括采用高电阻率导体进行薄层电镀和对管壁金属纵向切槽开缝。计算结果表明，这两种方法能够有效抑制涡流对器件内部磁场分布的影响，具有良好的实用性。

为检验雷电脉冲磁场辐射环境下无人机系统的安全可靠性，以某型无人机为试验对象，利用亥姆霍兹线圈和雷电浪涌发生器模拟雷电脉冲磁场，开展了无人机雷电脉冲磁场效应试验。实验结果表明，GB50057-94推荐的8/20 μs雷电脉冲磁场不会干扰无人机通信而导致数据链失锁，但是机载三轴磁航向传感器受磁场干扰严重，产生零点漂移并造成已知方向上读数偏差，且放电极性决定航向角变化趋势。经过机理分析发现，在线性工作区间内磁航向传感器能够利用各向异性磁阻效应引起电阻阻值变化的规律正常工作，但高峰值雷电脉冲磁场会导致坡莫合金电阻内部磁畴排列紊乱而出现磁化，改变了传感器磁敏感度以及输出特性，且只出现在磁敏感方向上。

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。

介绍了一种重复频率脉冲磁场作为高功率微波源的导引磁场的设计, 该磁场电源具有功耗低、发热量小、结构紧凑等优点, 符合高功率微波朝重复频率方向发展的需求。从产生脉冲磁场的电流表达式出发, 根据涡流损耗不能太大、品质因数要高和电容储能要小的原则, 给出了脉冲磁场产生系统的储能电容和充电电压的优化设计方法。最后将此方法应用于Ka波段返波振荡器导引磁场的设计, 确定出产生脉冲磁场电路的电容和充电电压的值, 并进行了仿真和实验研究, 结果与理论要求吻合较好, 在重复频率10 Hz条件下能稳定运行, 验证了设计的合理性。

为产生重复频率脉冲磁场的螺线管,研制了一种新型的初级能源,它采用半桥串联谐振恒流充电拓扑结构,可在0～2.5 kV范围内实现输出可调,最大平均充电功率达4.7 kW。该电路最大特色在于无需使用外加谐振元件,只利用变压器的漏感和半桥桥臂电容组成谐振元件。简要分析了电路的工作过程,给出了电路参数设计方法和设计实例,并进行电路仿真和初步实验研究,结果表明,该设计基本达到要求。最后,进行了带螺线管负载的实验研究,实验证明该能源在重复频率10 Hz条件下运行稳定可靠。

根据220 GHz回旋管的工作要求,设计了其所需的脉冲磁场系统与电子枪。脉冲磁场系统采用哑铃状结构,具有均匀区长、电阻小与电感小等优点,可以在较低电容与电压下获得更高的脉冲峰值磁场,并分析了其脉冲放电特性。电子枪采用双阳极磁控注入枪,用EGUN对其进行了设计优化,电子注纵横速度比为1.53,速度零散为3.1%。实验研究表明,脉冲磁场峰值强度达到8 T,电子注电流达到2 A,电子电流基本传输到靶片,控制极与阳极没有截获到电子,脉冲磁场系统与电子枪工作正常,达到设计要求。

实验研究了脉冲磁场对小鼠皮层细胞的瞬时外向钾离子通道的影响。采用频率为15 Hz、强度为1.4 mT的超低频脉冲磁场对小鼠的脑皮层神经细胞进行刺激,而后应用全细胞膜片钳技术测量其瞬时外向钾电流特性。实验发现,超低频脉冲磁场对瞬时外向钾电流I_A有一定的抑制作用,脉冲磁场作用可显著地影响通道的激活,对照组和脉冲磁场作用组通道半数激活电压分别为(13.25±2.22)mV和(30.98±4.11)mV(n=6,P<0.05),斜率因子分别为(24.00±2.05)mV和(23.30±2.13)mV(n=6,P>0.05)。结果表明,脉冲磁场作用皮层神经细胞可以改变其瞬时外向钾通道的特性,调节神经元的生理功能。