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行波电压叠加器的电路模型与输出特性

西安交通大学学报 2022年第12期56卷 78-85页

作者：任淑一何旭孙凤举王志国邱爱慈西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室西安710049 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

为了研究行波电压叠加器(TVA)的输出特性以及影响输出特性的因素,将传输线和放电支路进行简化,给出了传输线、放电支路、屏蔽电极与外筒体间的分布电感与分布电容等参数的计算方法,建立了8级串联TVA电路模型。通过仿真得到了8级串联TVA... 详细信息

为了研究行波电压叠加器(TVA)的输出特性以及影响输出特性的因素,将传输线和放电支路进行简化,给出了传输线、放电支路、屏蔽电极与外筒体间的分布电感与分布电容等参数的计算方法,建立了8级串联TVA电路模型。通过仿真得到了8级串联TVA驱动匹配负载时的输出特性,研究了开关闭合时序与分散性以及传输线阻抗等对输出特性的影响。仿真结果表明:当每级开关触发闭合时序为理想感应电压叠加器(IVA)时序时,传输线输出电压峰值随串联级数n的增长近似线性增长,电压脉冲前沿逐级陡化,在匹配负载上的输出电压为899 kV,脉冲前沿与第一级相比缩短10 ns;屏蔽电极上的电压峰值逐级减小,电压波形存在高频振荡;开关闭合时序对TVA传输叠加与输出特性有显著影响,TVA按理想IVA时序触发时的匹配负载电压前沿比同时触发时要陡,相差约50 ns,随着触发时序系数增大(>1),脉冲前沿逐渐陡化;当开关触发闭合分散性增大时,输出脉冲重复性变差;随着传输线阻抗从匹配阻尼增大至3倍阻尼,匹配负载电压峰值增大,前沿缩短约30 ns,波尾时间增大约200 ns。研究结果可为TVA型脉冲功率源装置的结构优化和研制提供一定的参考。

关键词：脉冲功率源行波电压叠加器电路模型开关闭合分散性输出特性

箍缩反射离子二极管产生的强流脉冲离子束特性

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原子能科学技术 2001年第5期35卷 456-459页

作者：石磊何小平邱爱慈西北核技术研究所陕西西安710024

通过对离子束流密度分布的测量和对被离子束轰击的铜箔不同半径处表面微观形貌的分析 ,研究了 2 0 0kV箍缩反射离子二极管产生的离子束特性。结果表明

关键词：箍缩反应离子二极管偏压离子收集器阵列离子束斑强流脉冲离子束加速器

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一种非轴对称磁绝缘电子鞘层边界的计算方法

物理学报 2017年第3期66卷 347-354页

作者：魏浩孙凤举呼义翔梁天学丛培天邱爱慈西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

长距离磁绝缘传输线内电极偏心、感应腔注入电流非均匀分布引起电子鞘层边界偏心等非对称磁绝缘特性.电子鞘层边界是研究非轴对称磁绝缘特性的重要参数.本文提出一种计算非轴对称磁绝缘电子鞘层边界的方法.通过引入角向非均匀分布的模数... 详细信息

长距离磁绝缘传输线内电极偏心、感应腔注入电流非均匀分布引起电子鞘层边界偏心等非对称磁绝缘特性.电子鞘层边界是研究非轴对称磁绝缘特性的重要参数.本文提出一种计算非轴对称磁绝缘电子鞘层边界的方法.通过引入角向非均匀分布的模数,将经典一维轴对称Creedon稳态磁绝缘理论推广应用于圆柱坐标系下二维(r,θ)平面.建立了感应电压叠加器次级非轴对称磁绝缘的二维Creedon物理模型,给出了非轴对称磁绝缘电子鞘层边界的数值计算方法和计算误差.当阴极角向磁场(阴极电流)角向分布满足余弦函数时,电子鞘层边界接近高斯分布.阴极电流角向不均匀程度越大,电子鞘层边界偏心程度越严重,计算误差越大.

关键词：磁绝缘感应电压叠加器注入电流非均匀分布非轴对称磁绝缘电子鞘层边界

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铜丝电爆炸等离子体对含能材料的驱动特性

高电压技术 2017年第12期43卷 4026-4031页

作者：周海滨张永民刘巧珏景龑韩若愚邱爱慈中国船舶工业系统工程研究院北京100094 西安交通大学电气工程学院西安710049

水中冲击波技术应用广泛,冲击波的能量和重复频率是其实际应用的重要指标。金属丝电爆炸驱动含能材料的方法,可实现保证重复频率工作的前提下,提高冲击波能量,增强其破坏效应。为此研究了不同系统初始储能下铜丝几何参数对驱动效果的影... 详细信息

水中冲击波技术应用广泛,冲击波的能量和重复频率是其实际应用的重要指标。金属丝电爆炸驱动含能材料的方法,可实现保证重复频率工作的前提下,提高冲击波能量,增强其破坏效应。为此研究了不同系统初始储能下铜丝几何参数对驱动效果的影响,分析了金属丝包覆含能材料后的放电特性,并通过对金属丝放电波形和冲击波波形的对比分析,研究了不同系统初始储能下,铜丝几何参数对驱动效果的影响。研究结果表明:覆于金属丝外部的含能材料会吸收丝爆产生冲击波的能量,从而减小冲击波峰值压力,但会增大冲击波冲量,增强了冲击波的破坏效应;系统储能较低时,存在最优金属丝参数,一定条件下使其对含能材料的驱动效果最佳,产生的冲击波最强;当系统储能较高时,金属丝直径等参数对驱动效果的影响不显著;金属丝电爆炸驱动含能材料的机制可能是强冲击波、等离子体和强辐射等因素的联合作用。

关键词：金属丝电爆炸含能材料沉积能量水中冲击波等离子体驱动

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长寿命铜钨合金气体开关电极的烧蚀形貌

中国电机工程学报 2017年第8期37卷 2465-2478页

作者：吴佳玮韩若愚丁卫东周海滨邱爱慈电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

研究密闭腔内结构紧凑、长寿命、大通流能力且能重复频率稳定工作的气体开关,对于油气开发中应用的脉冲功率装置意义重大。从工程实际出发,开展了对铜钨电极烧蚀形貌与相关特性的系统研究。搭建了开关实验平台,模拟实际工程中开关的变... 详细信息

研究密闭腔内结构紧凑、长寿命、大通流能力且能重复频率稳定工作的气体开关,对于油气开发中应用的脉冲功率装置意义重大。从工程实际出发,开展了对铜钨电极烧蚀形貌与相关特性的系统研究。搭建了开关实验平台,模拟实际工程中开关的变化过程。通过接触式非球面测量仪、共聚焦显微镜等设备完成对不同寿命阶段电极表面形貌的观测,得到表面轮廓线、平面显微图像,以及3维重建模型等数据,定量表述电极表面烧蚀形貌。结果表明,随着累计转移电荷量的增加,阳极、阴极的表面粗糙度均明显增加,且边缘区较中心区具有更高的粗糙度;对于同一区域,阴极都具有更高的粗糙度;20000次自击穿放电后,表面粗糙度增加至7.752?m(阴极,边缘)与5.573?m(阳极,边缘)。总体而言,阴极较阳极烧蚀更为严重,多次放电后表面形貌复杂,难以用简单模型描述。该研究是对传统气体开关技术的重要补充,具有相当的科研价值,同时也对油气开发等工业应用实际具有重要借鉴意义。

关键词：二电极开关铜钨合金电极烧蚀共聚焦显微镜页岩气开发

大电流气体火花开关聚四氟乙烯绝缘子绝缘劣化产物分析

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电工技术学报 2018年第2期33卷 459-466页

作者：吴佳玮韩若愚周海滨丁卫东邱爱慈电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049

开关自击穿放电过程中高温电弧等离子体将对电极材料产生不可避免的烧蚀作用,电极熔融、喷溅并在高温大电弧作用下与绝缘子材料、绝缘气体等发生一系列复杂多变的化学反应,生成烧蚀产物附着于绝缘子表面,造成绝缘性能降低乃至失效。针... 详细信息

开关自击穿放电过程中高温电弧等离子体将对电极材料产生不可避免的烧蚀作用,电极熔融、喷溅并在高温大电弧作用下与绝缘子材料、绝缘气体等发生一系列复杂多变的化学反应,生成烧蚀产物附着于绝缘子表面,造成绝缘性能降低乃至失效。针对聚四氟乙烯绝缘子材料在大电流气体火花开关中满足长寿命要求条件下,共计进行20 000次自击穿放电实验,主要采用X射线光电子能谱仪与气相色谱仪作为检测手段,研究自击穿放电过程中固态与气态烧蚀产物的化学成分研究。研究表明:阳极、阴极绝缘子烧蚀产物成分相近;绝缘子内、外表面固态烧蚀产物的化学成分近似而含量却大不同;阳极与阴极绝缘子内外表面均损失大量氟元素,绝缘子外表面氟元素损失更为剧烈;气态产物中可检测到四氟化碳气体CF4,虽含量较少但因其强电负性,亦将对开关绝缘性能与工作性能造成较显著影响等。

关键词：脉冲功率技术气体开关等离子体聚四氟乙烯绝缘子 X射线光电子能谱仪

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准分子激光用矩形脉冲磁场线圈的研制

强激光与粒子束 1996年第4期8卷 589-594页

作者：王丰石磊姚东升刘晶儒赵学庆易爱萍邱爱慈西北核技术研究所

叙述用于准分子激光实验的矩形磁场线圈的设计、加工工艺及实验结果。该线圈内表面尺寸为９２５×４２５×１００ｍｍ３，用此线圈在激光腔内得到了磁感应强度为０．２２５Ｔ的磁场，在准分子激光实验中明显地改善了电子束的均匀性。

关键词：准分子激光磁场线圈电子束均匀性

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一种高温等离子体X射线参数诊断方法

强激光与粒子束 2000年第6期12卷 703-706页

作者：王文生龚建成黑东炜邱爱慈何多慧中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230026 西北核技术研究所西安69信箱12分箱710024

介绍了高温等离子体中用滤波荧光法测量 X射线能谱、用散射法测量 X射线总剂量的原理 ,建立了 X射线能谱、总剂量的数据处理方法 ,成功获得了实验结果 ,测点处总的辐照剂量不确定度为± 2 3 %。

关键词：等离子体诊断 X射线能谱 X射线总剂量

真空中聚乙烯膜在纳秒脉冲电压下的沿面闪络特性

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强激光与粒子束 2003年第10期15卷 1019-1022页

作者：汤俊萍邱爱慈陈维青何小平任书庆黄建军李洪玉西安交通大学电气学院陕西西安710049 西北核技术研究所陕西西安710024

　在高功率离子束二极管中,当利用阳极膜沿面闪络产生的等离子体作为离子束引出源时,其特性对产生离子束的大小和品质有着很大的影响,因此要深入研究阳极膜的沿面闪络特性。主要介绍了所研制的一套适用于沿面闪络特性研究的实验装置和... 详细信息

　在高功率离子束二极管中,当利用阳极膜沿面闪络产生的等离子体作为离子束引出源时,其特性对产生离子束的大小和品质有着很大的影响,因此要深入研究阳极膜的沿面闪络特性。主要介绍了所研制的一套适用于沿面闪络特性研究的实验装置和测量诊断系统。对离子束二极管中使用的三种厚度聚乙烯薄膜在脉冲电压下的沿面闪络特性进行了实验研究,并对沿面闪络过程中薄膜表面的发光现象作了初步的诊断。

关键词：沿面闪络聚乙烯薄膜离子束二极管