TomaChan装置的改进与利用

论文摘要

TomaChan系统是一台电感储能型脉冲功率装置,可用来进行反射三极管虚阴极振荡器的研究。本文主要研究了针对装置使用过程中出现的问题进行的改进,探索了利用爆炸丝产生纳米粉末和镀膜来开发利用装置的新途径,内容包括以下两个方面:对装置的触发开关、充电系统和二极管阴极进行改进:在触发开关方面,设计了电性能参数与原开关一致的同轴型场畸变开关替换原来的沿面放电开关,解决了后者因放电间隙暴露在空气中引起的受外界环境影响大、运行不稳定及击穿时噪音大等弊端。在充电系统方面,通过设计新的触发电路与应用新型变压器,去掉了一套对触发系统充电的设备,减小了充电装置的体积。在二极管阴极方面,为提高虚阴极振荡器束波转换的效率,利用碳纤维阴极替换原来的不锈钢阴极来改善电子束质量。通过在装置上做的两种阴极的对比实验,结果显示:碳纤维阴极的使用,改善了电子束质量,使辐射微波的脉宽增加了30%以上,辐射主瓣方向上的功率密度提高了3dB以上,频谱分布较纯净,实现了微波的高效输出。利用装置的电爆炸丝断路开关(EEOS)产生纳米粉末和用于镀膜研究:通过深入研究电爆炸丝断路开关工作机制和材料分析,认为电爆炸丝产生的颗粒是纳米粉末。粉末在扫描电镜下观察的结果显示:颗粒尺寸绝大多数≤100nm,属于纳米材料。因此,纳米粉末可作为装置运行的副产品生成。此外,利用装置的初级能源系统,设计了利用爆炸丝在真空腔中镀膜的装置。实验结果表明:玻璃基体表面被镀上一层致密的铜膜,具有与金属类似的导电性。在扫描电镜下观察,膜厚约为2μm。上述探索为进一步开展相关研究工作打下了一定的理论和实验基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及选题依据
• 1.2 TomaChan 装置的结构及工作原理
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 触发开关改进的研究
• 2.1 沿面放电开关
• 2.2 场畸变开关的结构及原理
• 2.3 场畸变开关的设计
• 2.4 开关性能测试
• 2.5 小结
• 第三章 充电系统改进的研究
• 3.1 原充电系统
• 3.2 改进后的充电系统
• 3.3 小结
• 第四章 阴极改进的实验研究
• 4.1 反射三极管虚阴极振荡器
• 4.2 碳纤维阴极与不锈钢阴极的对比实验
• 4.3 小结
• 第五章 爆炸丝产生纳米材料和用于镀膜
• 5.1 电感储能功率调节系统
• 5.2 纳米材料的制备方法
• 5.3 爆炸丝法制备纳米粉末
• 5.4 对爆炸丝产生粉末的鉴定
• 5.5 爆炸丝法用于镀膜研究
• 5.6 小结
• 第六章 结语
• 6.1 主要工作成果和结论
• 6.2 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录