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匀场环绝缘支撑技术研究

王勐  
【摘要】: 匀场环绝缘支撑技术在脉冲功率系统中有较为广泛的应用。与常规的绝缘 方法相比,它具有更好的绝缘效果,将大大减小脉冲功率系统的尺寸。可应用 到直线感应加速器的电子注入器二极管区、Z-pinch装置以及其他的脉冲功率装 置上。 本文采用理论与实验相结合的方法,开展了真空中固体绝缘的理论研究并 进行了一系列基础性实验,对影响真空固体表面闪络电压的一些重要因素,如: 夹角θ、厚度、材料及外加电压波形等等进行了详细的分析和实验研究,得到了 一些重要的规律和结论,为匀场环绝缘整体结构设计提供了重要的理论和实验 依据。 将上述理论研究和基础性实验研究成果应用到流体物理研究所的2MeV注 入器二极管区的改造中,在阴阳极头部设计了一种多层的匀场环径向绝缘支撑 结构,在保证可靠绝缘的基础上,改善了阴阳极的对中性能,提高了束、场、 机械三轴的同一性,从而可以减小束的Corkscrew运动幅度。每一个绝缘单元 表面与外加电场方向成45°夹角。整个绝缘结构运行在10~(-3)Pa左右的真空度下, 且外加电压的脉冲半高宽约为90ns,幅值约为±1MV。实验表明,该匀场环绝 缘支撑设计能满足实验要求。 在2MeV注入器绝缘支撑设计获得成功的基础上,已将该技术应用到“神 龙一号”加速器3.5MeV注入器的设计中。


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