4-2 加速器的预脉冲电压研究 曹文彬 李 欣一 般情况下，用普通等效电路近似分析和粗略估算强流脉冲电子束加速器Marx发生器向Blumlein脉冲形成线充电时，Blumlein内筒接地电感上的电压VG(t)，以及经开关S1、S2降低之后，出现在二极管阴阳极之间的预脉冲电压VP–KA(t)。在实际运行中，当脉冲问题比较严重时，需要了解预脉冲的真实情况。因此，必须实测预脉冲波形。用容性电压探测器实现了对二极管阴阳极之间预脉冲电压VP–KA(t)的测量。比较实测波形和近似分析的波形之后，发现实际的VP–KA(t)是增幅振荡，振荡基线略向下（负）变化，最大峰值VP–KA是第二个负幅值。近似分析的VP–KA(t)是近似等幅振荡，振荡基线向上（正）变化，最大负峰值VP–KA是第一个负幅值，并且比实测的低很多。说明近似分析和估算存在较大缺陷。 图 1 改进的等效电路图（只有开关S1时） 图 2 接地屏蔽盘和管尾屏蔽罩示意图 将普通等效电路中作为集中参数处理的Marx串联电感LM和分布电容CP细分为51个小段，并考虑Blumlein中筒端部与二极管尾部之间存在的直接耦合电容CBD，重新建立改进的等效电路模型。用MSIM61电路模拟软件计算了改进的等效电路，得到的VP–KA(t)波形与实测波形在振荡频率、幅值、形状上都基本相符。例如，在闪光I Marx充电 ± 70kV，只有S1，辐照二极管运行时，实测的预脉冲最大负峰值VP–KA为（260±50）kV。用改进的等效电路计算的结果与实测结果相符，约260kV。说明用改进的等效电路模型分析预脉冲可以更好地反映实际的预脉冲波形特性。在闪光I现有条件下，设法增大二极管对地电容CDE、减小Blumlein中筒端部与二极管尾部之间的直接耦合电容CBD，可以提高开关S1抑制预脉冲的能力、减小CBD造成的预脉冲振荡基线向下（负）变化的程度，达到进一步减小预脉冲的目的。在Blumlein和二极管之间的过渡区内设置接地屏蔽盘，可以同时达到增大CDE、减小CBD的目的，如图2所示。例如，同样在Marx充电 ±70kV，有S1，辐照二极管时，如果采用接地屏蔽盘，使CDE从120pF增大到300pF，CBD从约5pF减小到约1pF时，用改进的等效电路计算，阴阳极间预脉冲最大负峰值VP–KA将从260kV降低到90kV。因此，这将是在现有条件下进一步降低预脉冲的有效措施。 |
