感应电压叠加器驱动阳极杆箍缩二极管型脉冲X射线源.pdfVIP

第22卷第4期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．22，No．4 POWERLASERANDPARTICI。EBEAMS Apr．，2010 2010年4月HIGH 文章编号： 1001～4322(2010)04-0936—05 感应电压叠加器驱动阳极杆箍缩 二极管型脉冲X射线源+ 孙凤举， 邱爱慈， 杨海亮， 曾江涛， 盖同阳， 梁天学， 尹佳辉， 孙剑锋， 丛培天， 黄建军， 苏兆峰， 高 屹， 刘志钢， 姜晓峰， 李静雅， 张 众， 宋顾舟， 裴明敬， 牛胜利 (西北核技术研究所，西安710024) 摘 要： 介绍了白行研制的用于闪光照相且基于感应电压叠加器和阳极杆箍缩二极管的X射线源的组 成、结构和主要参数。输出电压3MV的Marx发生器给阻抗7．8n水介质脉冲形成线充电，产生脉宽约70 US，电压约1MV的高功率脉冲，经过峰化开关和预脉冲开关后分成3路馈入三级感应电压叠加器感应腔进行 电压叠加，感应电压叠加器次级采用真空绝缘传输线，阻抗从40Q变成60Q，驱动阳极杆箍缩二极管，二极管 阴极为石墨，阳极为直径1．2mm的钨杆，石墨阴极产生的电子束在电流自磁场作用下发生箍缩，轰击阳极，产 生小焦斑脉冲X射线。该装置在Marx充电电压为士35kV时，二极管电压约2．0MV，二极管电流约为50 kA，半高宽约80ns；X射线半高宽约为40US，剂量约为28mGy，焦斑约为0．95mm。利用该X射线源拍摄到 了炸药爆炸产生的层裂碎片不同飞行时间的图像。 关键词：感应电压叠加器； 阳极杆箍缩二极管； 闪光照相；层裂碎片；脉冲X射线 中图分类号i TM274 文献标志码： A doi：10．3788／HPLP0936 高能脉冲X射线闪光照相可以透视高速运动物质的结构、状态及演化过程，是高性能爆炸流体力学试验 诊断需求的关键技术，可用于诊断材料在高温、高压下的流体力学特性[11]。感应电压叠加器(IVA)采用模块 化结构，增加串联级数可方便提高输出电压，次级采用真空绝缘或磁绝缘同轴传输线，很容易与强聚焦电子束 二极管连接，而其绝缘要求和电感比相同电压单级结构绝缘堆小[41；阳极杆箍缩二极管(RPD)可在单间隙同时 完成电子束的产生、加速、聚焦及打靶，获得焦斑直径小于1 光照相加速器是国际上近年发展起来的一种新型脉冲X射线闪光照相技术，代表性装置为美国Cygnus双轴 MV，并需要研制新型高阻抗高效多脉冲 照射亮度和亚mm直径的X射线焦斑，二极管电压要求达到10～20 MV，70US，150 合闪光照相试验RITS装置、指标为16 MV，140kA，60 置n¨。英国AWE与美国SNL等研究机构合作，制定了研制14 ns的三轴IVA型照相装置 MV的IVA及 HRF研究计划[1…。本文给出了西北核技术研究所自行研制的三级感应腔串联输出电压2 RPD型脉冲X射线源的组成、结构、主要参数和调试结果。 1 IVA／RPD脉冲X射线源的组成 自行研制的感应电压叠加器驱动的阳极杆箍缩二极管(IVA／RPD)型脉冲X射线源照片和组成分别如图 3|、真空绝缘传输 1和图2所示，主要由低电感Marx、水介质脉冲形成线(PFL)[12]、平板传输线、IVA感应腔n 线(VITI。)和RPD二极管组成。Marx发生器标称输出电压3．3MV，采用变压器油绝缘，正负充电，由33个 kV／O．44 火花开关和66个高压电容器(50 8F)按S型排列串联构成。