一種200 kV 的多功能脈沖輻射系統(tǒng)研制

呂澤琦 謝彥召 茍明岳 陳曉宇 周金山 李梅 周熠

(西安交通大學電氣工程學院, 電力設備電氣絕緣國家重點實驗室, 西安 710049)

(2021 年3 月29 日收到; 2021 年5 月24 日收到修改稿)

1 引 言

脈沖電子束和脈沖X 射線在越來越多的領域發(fā)揮了重要作用, 如輻射效應、輻射成像、材料加工改性等[1-4]. 脈沖電子束和脈沖X 射線作用于效應物時都會發(fā)生能量的傳遞, 對其表面或內(nèi)部造成影響, 而兩者的作用機理不同, 迫切需要一套既能產(chǎn)生電子束又能產(chǎn)生X 射線的輻射系統(tǒng). 本文研制了一套峰值電壓200 kV、負載等效阻抗2 Ω、負載電流半高寬30 ns 的脈沖電子束和脈沖X 射線產(chǎn)生系統(tǒng), 僅更換陰極和陽極即可完成工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換, 利用此系統(tǒng)可以對脈沖電子束和脈沖X 射線的產(chǎn)生機理、作用效應等方面進行研究. 目前對系統(tǒng)電磁脈沖效應的研究主要集中于理論研究[5],本模擬系統(tǒng)可以為理論結果和物理模型的驗證提供實驗平臺.

為全面監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)和效應參數(shù), 需要建立包括電壓電流等運行參數(shù)以及脈沖電子束和脈沖X 射線狀態(tài)參數(shù)的測量系統(tǒng), 并克服強電磁干擾環(huán)境的影響. 系統(tǒng)工作在脈沖電子束狀態(tài)時,為了獲得電子束的束流強度和總能量, 需要研制全吸收法拉第筒, 實現(xiàn)對電子束參數(shù)監(jiān)測; 在脈沖X 射線工作模式中, 為了在后續(xù)實驗中更好的研究X 射線效應, 應降低輻射場中電子數(shù)目占比, 需要研制復合型陽極靶, 并配備羅氏線圈測量, 達到減少電子并在復……