螺旋Blumlein脉冲形成线的放电分析研究.pdfVIP

第22卷第8期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．22，No．8 HIGHPOWERLASERAND BEAMS 2010年8月 PARTICLE Aug．．2010 文章编号： 1001’4322(2010)08—1964—05 螺旋Blumlein脉冲形成线的放电分析’ 程新兵， 张瑜， 张洪波， 刘金亮， 钱宝良 (国防科学技术大学光电科学与工程学院，长沙410073) 摘要： 利用拉普拉斯方法严格求解双电报方程，得到了内外线传输时间不相同的螺旋Blumlein脉冲 形成线在纯电阻负载上输出电压波形的解析表达式，分析并讨论了螺旋Blumlein脉冲形成线内线传输时间等 于外线、小于外线和大于外线等3种情况下输出电压的特点，同时与波过程分析方法进行了比较，结果完全一 致。研究结果表明，对于内外线非等传输时间的螺旋Blumlein脉冲形成线，与传统Blumlein脉冲形成线相比， 具有其显著的特点。 关键词： 脉冲功率技术； 螺旋Blumlein脉冲形成线；脉冲宽度； 电报方程 中图分类号：TL503 文献标志码： A doi：lO．3788／HPLP1964 目前获得长脉冲是脉冲功率技术发展的一个重要方向，采用螺旋线取代加速器中的同轴线型脉冲形成线， 可以在不增加加速器体积的情况下得到脉宽更长的电压脉冲[1。3]。国防科学技术大学[4屿]、中国工程物理研究 院[6叶]以及西北核技术研究所[8]，都对螺旋脉冲形成线进行了相应的研究，但主要集中在螺旋线脉宽加长以及 相应的实验研究，对其放电过程没有较为详细的解析分析。实际上以螺旋中筒代替传统Blumlein脉冲形成线 充电电压仅是单同轴线的一半，在一般情况下，螺旋Blumlein脉冲形成线内外线的传输时间是不同的，因此， 其在负载上的输出脉冲具有和传统Blumlein线不同的性质。本文利用拉普拉斯方法严格求解双电报方程，得 到了内外线传输时间不相同的螺旋Blumlein线在纯电阻负载上输出电压波形的解析表达式，并与波过程分析 方法进行了比较，结果一致。同时通过对比，得到了螺旋Blumlein脉冲形成线输出波形的新特点。 l 理论分析 1．1 螺旋Blumlein脉冲形成线的基本结构 基于螺旋型Blumlein脉冲形成线一般有两种：一种是中筒为螺旋线型；一种是中筒为螺旋带型。对于螺 旋带型Blumlein脉冲形成线，基本结构如图1所示，主要由同轴的金属内筒、外筒以及螺旋带中筒组成。研究 表明：通过调整螺旋带宽W，螺旋角妒，整个形成线的长度z，以及内筒、中筒和外筒的直径，便可以对脉冲形成 线的各电参数进行调整。 ideal Blumlein BIumIein line(PFL) Fig·2Eq咖lent。ircui‘of8Piral Fig．1 ofspiral pulseforming Diagram Into1086 discharging 图1 螺旋带型BIumlein脉冲形成线结构图PFL 图2理想Blumlein脉冲形成线放电等效电路 1．2螺旋Blumlein脉冲形成线对负载放电 为了计算加速器放电过程变压器输出端的电压，建立理想Blumlein脉冲形成线的等效放电模型，如图2 -收穑日期：2009—06—26； 修订日期：2010—04—08 基金项目：国家自然科学基金项目；国防科学技术大学优秀研究生创新基金项目 作者简介：程新兵(1983一)，男，