微波测量实验实验报告4

电子科技大学物电学院

标 准 实 验 报

微波测量实验

电子科技大学教务处制表

告

（实验）课程名称电 子 科 技 大 学

实 验 报 告

学生姓名： 詹朋璇 学 号：201522034032 指导教师：胡标 实验地点： 物电楼701 实验时间：2016 5 一、实验室名称：科研楼701室

二、实验项目名称：强流电子束的产生及其应用 三、实验学时：2 四、实验原理

强流电子束加速器，又称脉冲功率系统，其是指进行脉冲能量压缩，获得高功率、短脉冲的实验装置。大多数强流加速器系统包括产生电子束的二极管在内，也有的一些系统不涉及二极管，仅指获得高功率脉冲而言，简称高功率脉冲电源；包括二极管部分的简称为高功率粒子束。上述两种系统都是以脉冲功率技术为基础，将各种形式的初始储能（如：Marx发生器，电容器组，单级发电机，超导储能，高能炸药等）经过脉冲形成系统和转换开关，快速释放出高功率、短脉冲的能量，再经过传输和能量变换器而提供所需要的应用。通常强流电子束加速器装置由马克斯发生器对传输线进行脉冲充电系统，其结构原理如图1所示。该系统大概包括三大部件和四个系统。三大部件为Marx发生器、传输线和二极管；四个系统为电源系统、真空系统、油系统和控制系统。

Marx发生器的原理

脉冲形成线原理

匹配负载上的脉宽就等于该脉冲的脉宽，其幅值等于0.5U。负载上出现了一个电压为初始电压 ，脉宽为 的电压脉冲，因此该阻抗被称为Blumlein线的匹配阻抗。

二极管原理

为了将传输线所形成的高功率脉冲能量转换为粒子束（包括电子束或离子束）或内爆等离子体，需要一个高电压、低电感的真空二极管来作为传输线的负载。传输线对二极管负载放电的过程，也就是二极管中形成高电压产生大电流的过程，最终实现把Marx发生器中所储存的能量，在时间尺度上经过压缩后，有效地交给二极管负载。

爆炸发射阴极原理

五、实验目的：

1、理解强流电子束加速器的基本原理及其特点。

2、掌握高电压、大电流、短脉冲信号测试技术，掌握低真空、高真空的测试技术。

六、实验内容： 加速器特性参量测试

1.短脉冲百千伏特电压测量

2.短脉冲千安培电流

3.低真空、高真空测量

七、实验器材（设备、元器件）：

1、EPA90加速器 2、示波器

3、机械泵、分子泵及相应电源系统 4、电压、电流和真空等检测设备 5、工控计

八、实验步骤：

加速器系统框图

粒子加速器电压脉冲实际链路测量框图如图所示，安装高压分压器，连接线缆和电压衰减器，最后连接到示波器上等待测量。

粒子加速器电流脉冲实际链路测量框图如图所示，安装电流环，连接线缆和电压衰减器，最后连接到示波器上等待测量。

九、实验数据及结果分析：

强流脉冲电子束加速器主要由三个部分组成，即冲击电压发生器、脉冲成形线与脉冲传输线和场致发射二极管。从冲击电压发生器输出的微秒级上升时间的高压脉冲经脉冲成形线成形为几十纳（10-9)秒上升时间的高压脉冲，并由传输线输运至场致发射二极管，二极管起着将电磁能转变为电子束的能量的作用。

十、实验结论与分析：

强流电子束是束流强度达几十万以至上百万安培的束流。它比通常加速器的束流密度高几万倍以至几十万倍。电子流密度约为质子流密度的43倍，强流离子二极管的工作原理是利用电场或磁场抑制电子到达阳极，使二极管的能量大部分为离子所带走。

十一、总结及心得体会：

因为安全与只有一个实验平台的原因，如何让学生能够有效的动手参与实验是一个需要值得探讨的问题。另外，一些测试方法是否合理，是否有更进一步精确的余地。

十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：无

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