ns 级快脉冲电源研制

Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｏｆ ｎｓ Ｐｕｌｓｅ Ｗ ｉｄｔｈ Ｕｌｔｒａｆａｓｔ Ｐｕｌｓｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ
ＣＨ ＥＮ Ｊｉｎ ｈｕｉ，ＨＡ Ｎ Ｑｉａｎ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈ ｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉ ｇ １０００４９ ，
感应叠加线路是多个同轴变压器集总元件次级相互串联叠加而成欲将每一级同轴单元视为集总元件则每一级同轴结构的高度必须足够小原子能科学技术第48卷1861ghz带宽来设计则要求l15mm利用变压器等效模型进一步分析种线路结构经一系列等效变换后可得到个多级lc低通滤波网络变压器次级漏感同轴变压器结构的初级漏感的电感和电容
．
。ｓｅａｒｃｈ， ａ ｔｅｎ—ｇｒａｄｅ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｄｄｅｒ ｐｕｌｓｅｄ ｐｏｗ ｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｗ ａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ． Ｔｈｅ ｐｒｅｌｉｍ ｉｎａｒｙ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｗａｓ ｃｏｍ ｐｌｅｔｅｄ Ａ ｔｅｎ－ｇｒａｄｅ ａｄｄｅｒ ｃａｎ
动 电路 技 术 ，并 在 此 基 础 上设 计 研 制 了 １台 １０级 感 应 叠 加 的快 脉 冲 电源 性 能 样 机 。
经 初 步 测 试 ，１０级
叠加性能样机在
５００ Ｈｚ低
频
工
作ห้องสมุดไป่ตู้
条
件
下
，输
出
脉
冲
幅
度
＞
４．３ ｋＶ，脉
冲前
沿
＜２ ．
８ ｎｓ，脉
冲
宽
度
＜
９ ｎｓ，
基 本 达 到 了预 期 目标 。
Ｃｈｉ “）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｈ ｉｇｈ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ，ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｆａｓｔ ｐｕｌｓｅｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐ１ｙ ｉｓ ａ
ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｂｅ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｆｏｒ ｐａｒｔｉｃｌｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｆａｓｔ ｋｉｃｋｅｒ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｉｅｃｔｉｏｎ
ｎｓ级快 脉 冲 电源 研 究 项 目来 源 于 国 际 直 线对 撞 机 （ＩＩ Ｃ），一 台 未来 计 划 建 造 的质 心 能 量 为 ２００～ ５００ ＧｅＶ 的 高 亮 度 正 负 电 子 对 撞 机 。根 据 ２００７年 ８月发 布 的 ＩＬＣ概 念 设计 报
告 （ＩＩ Ｃ—ＲＥＰＯＲＴ ２００７—００１），为 了 尽 可 能 缩 小 ＩＩ Ｃ阻 尼环 的周 长 以降低 造价 ，阻 尼环 的注Ａ ／ 引 出 ｋｉｃｋｅｒ将 采 用 超 快 ｋｉｃｋｅｒ以 单 圈 单 次 的 方 式 ，将 束 团逐 一 注 入／引 出 阻尼 环 ；在 每 次 注
摘 要 ：高 重 复 频 率 ｎｓ级 快 脉 冲 电 源 是 粒 子 加 速 器 超 快 ｋｉｃｋｅｒ注 入 引 出 技 术 中 有 待 攻 克 的 关 键 技 术 难
题 。本 工 作利 用 计 算 机 仿 真 和 桌 面 实 验 等 手 段 从 理 论 上 研 究 了感 应 叠 加技 术 、 射 频 ＭＯＳＦＥＴ 开 关 及 驱
．
ｐｒｏｄｕｃｅ ａ ｓｈｏｒｔ ｐｕｌｓｅ ｏｆ ｐｕｌｓｅ ａｍ ｐｌｉｔｕｄｅ Ｓ＞ ４ ３ ｋ ，ｆｒｏｎｔ ｅｄｇｅ％ ２．８ ｎｓ，ａｎｄ Ｄｕ１ｓｅ ｗｉｄｔｈ ．
＜ ９ ｎｓ ｉｎｔｏ ５０ Ｑ ａｔ ５００ Ｈ ｚ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｏｌｉｄ—ｓｔａｔｅ ｐｕｌｓｅｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ；ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ；ｈｉｇｈ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ；ｕＩｔｒａｆａｓｔ ｐｕｌｓｅ； ｋｉｃｋｅｒ
第 ４８卷 第 ｌ期 ２０１４年 １月
原 子 能 科 学 技 术
Ａｔｏｍ ｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ ｏ１．４８，Ｎ ｏ．１ Ｊａｎ． ２Ｏ１４
ｎｓ级 快 脉 冲 电 源 研 制
陈锦晖，韩 谦
（中 国科 学 院 高 能 物理 研究 所 ，北 京 １０００４９）
（６．６ Ｍ Ｈ ｚ）。
ｎｓ级 电脉 冲的频 谱 宽度 达 １ ＧＨｚ以上 ，已 超 出高频 的范 畴 ，拓展 到 了微 波 的领域 。因此 ， 对 于 ｎｓ级 的 快 ｋｉｃｋｅｒ，无 论是 磁 铁还 是 脉 冲源 都 和 常规 的 ｋｉｃｋｅｒ有 很 大 的差 别 ，在 研 究 方 法 上 ，原 来“路”和 “集 总 参 数 ”的分 析 方 法 已不 能 完 全 适用 ，必 须引 入“波”和“分 布参 数 ”的概 念 。 本 工 作 以 ＩＬＣ参 考 设 计 报 告 ＿】］提 出 的 阻 尼 环 注 入 ／引 出 ｋｉｃｋｅｒ脉 冲 电 源 的 技 术 指 标 为 目 标 ，开 展 ｎｓ级快 脉 冲 电源性 能样 机 的研制 。
收 稿 日期 ：２０１２ ０９—１０；修 回 日期 ：２０ｌ３一Ｏ４—０８ 基 金 项 目 ：国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（１０８７５１ ３９） 作 者 简 介 ：陈 锦 晖 （１ ９７６ ），男 ，福 建 泉 州 人 ，高 级 工 程 师 ，博 士 ，从 事 高 能 粒 子 加 速 器 脉 冲 功 率 技术 研 究
第 １期 陈锦 晖 等 ：ｎｓ级 快 脉 冲 电 源 研 制
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入 或 引 出过 程 中 ，ｋｉｃｋｅｒ脉 冲 不 能 对 环 中 的循 环 束 有 任 何 扰 动 ，若 环 中束 团 的 间距 为 ６ ＤＳ （３ ｎｓ），则 要 求 ｋｉｃｋｅｒ脉 冲 的 宽 度 ＜ １２ ｎｓ （６ ｎｓ）。 考 虑 到 ３０ ｃｍ 长 ｓｔｒｉｐ—ｌｉｎｅ ｋｉｃｋｅｒｌ＿】 的 电传 输延 迟 时 间 约 ２ ｎｓ，则要 求 ｋｉｃｋｅｒ脉 冲 电 源 电脉 冲宽度 ＜ １０ ｎｓ（４ ｎｓ）。脉 冲 电源工 作在 ｂｕｒｓｔ工作 模 式 下 ，最 高 重 复 频 率 为 ３．３ ＭＨｚ
．
Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｄｄｅｒ ｔｏｐｏｌｏｇｙ， ｔｈｅ ＲＦ Ｍ ＯＳＦＥＴ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｒｉｖｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔａｂｌｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｏ ｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅｏｒｖ
关 键 词 ：固 态 脉 冲 电 源 ；大功 率 ；高 重 复 频 率 ；超 快 脉 冲 ；ｋｉ ｋｅｒ
中 图 分 类 号 ：ＴＬ５４．３
文 献 标 志 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１０００—６９３１（２０１４）０１—０１８４ ０５
ｄｏｉ：ｌ０．７５３８／ｙｚｋ．２０１４．４８．０１．０１８４