2MeV注入器触发系统研制.pdfVIP

第一届高能电子学学术交流会会议文集 2MeV注入器触发系统研制 薛之春，戴光森，胡声种，章林史 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳91时自箱6219n0) 摘要：本文简介20M“直线感应加速器(LIA)2Mev注人器高压脉冲触发系统及其改进设 想，二年来运行表明．该系统满足设计要求，可在20MeVLIA脉冲功率系统中使用。 关键词：直线感应加速器，注入器，高压脉冲触发系统 1引言 “注入器”是一台为直线感应加速器提供具有特定能量、流强和品质的粒子束产生器， 它几乎集中了直线感应加速器的全部技术．其性能在很大程度上决定了加速器的性能。因 此，2MeV注入器作为20MeVLIA至关重要的预研项目，先期进行了研制。 2MeV注入器由加速组元主体部分、脉冲功率系统、束输运系统、监控系统以及辅助系 统组成。 注入器的脉冲功率系统，主要包括高功率脉冲形成系统和高压脉冲触发系统两大部分。 高压脉冲触发系统，主要是给Blumlein线(13线)主开关触发极，提供一定要求的偏置电压和 触发脉冲，以及向主Marx发生器提供触发脉冲。触发系统的整体性能，直接影响主开关的工 作状态、B线输出脉冲的电压幅值、同步时间乃至束流品质。 高压脉冲触发系统，经过二年多的运行、考核，性能已满足设计要求。 2高压脉冲触发系统的构成和结果 该系统是根据B线主开关的设计指标，即主开关对触发脉冲的要求而设计的。 13线主开关是同轴场畸变型结 构，由主电极(阳极)、触发极和阴极 构成。触发极位于阴、阳极的中位面 上，此时开关中场强分布以主电极外 表面最大。有关的主开关设计指标 是：最高工作电压300kV、额定工作 一．： 电压250kV、时间抖动(3口)5ns、触 发偏置方式是中位偏置。 2MeV注入器高压脉冲触发系统 圈l高电压脉冲触发系统方框图 主要由：高电压脉冲触发装置、偏置 —高电压脉冲触发装置{2_一主Ma州：3—偏置MaH Marx发生器、高电压脉冲发散装置等 4一高电压酥冲发散装置；5--131umleirt装置。 部件构成。系统方框图如图1，现分述如下： 2．1高电压脉冲触发装置 该装置是初级触发源，其性能好坏将直接影响触发系统的整体性能，它提供主Marx和偏 置Marx发生器触发电压。装置线路原理图如图2。 ～1…～————————一～～，——一 第一届高能电子学学木交流会会议文集 图2再电压蘼冲触发装置线路崩理囝 图中储能元件为由30个低电感陶瓷电容器构成的两级电容器组(cl、c2)：K为三电极场畸 变火花隙开关；电感L。为C。构成的充电回路又是高电压脉冲的支撑负载；T2为触发和高电压 隔离变压器，开关K受触发导通后．使C。、C2通过开关对负载串接放电产生多路输出的高电 压脉冲。 在高电压脉冲形成期间，电感L的感抗远远大于负载阻抗．对其等效线路分析后得到： 在实际应用中，高电压传输电缆足够长，负载月L上的电压可表示为 仉(f)=瓤2RL‘篱e-atoh一肛) 上升至极大值的时间为 k=去In√0+卢)_6一卢) 一 式中：R’=Rozo／阮+Zo)；a=球’+r)／2Lo；∥=√口2一I／LoC C为两组电容器的串联电容值，％为电容器所充直流电压值，，为放电主回路中的开关电 阻、接触电阻、引线电阻之和，￡曲开关电感、电容器电感、引线电感之和，凡为外接模拟 负载，马为电缆终端负载阻抗。 本装置可为6台Marx发生器和1台脉冲发散装置提供电压幅值大于70kV、脉冲前沿 脉冲。 2．2偏置Marx发生器 该装置向高压脉冲发散装置中开关提供电压75kV、周期8幽的偏蹙电压和触发脉冲。装 置原理图如图3： 图3