譯者序

序

前言

主要符號

第1章 脈沖功率的基本概念

第2章 絕緣材料的靜態(tài)與動態(tài)耐壓強度

2.1 引言

2.2 氣體

2.2.1 靜態(tài)擊穿

2.2.2 脈沖擊穿

2.2.3 火花放電的形成

2.3 液體

2.3.1 基本過程

2.3.2 流注擊穿

2.3.3 實用上的考慮

2.4 固體

2.4.1 基本現(xiàn)象

2.4.2 電荷的傳輸、注入與擊穿現(xiàn)象

2.5 擊穿場強的統(tǒng)計學處理

第3章 能量儲存

3.1 脈沖電容器

3.2 Marx發(fā)生器

3.2.1 標準Marx發(fā)生器

3.2.2 LCMarx發(fā)生器

3.2.3 能量傳輸過程

3.3 電感儲能

3.4 轉子和單極發(fā)生器

第4章 開關

4.1 閉合開關

4.1.1 氣體開關

4.1.2 半導體開關

4.1.3 磁開關

4.1.4 小結

4.2 斷路開關

4.2.1 電爆炸絲

4.2.2 機械式斷路器

4.2.3 超導斷路開關

4.2.4 等離子體斷路開關

4.2.5 等離子體流動開關

4.2.6 半導體斷路開關(SOS)

第5章 脈沖成形電路

5.1 傳輸線

5.1.1 終端和接點

5.1.2 有損耗的傳輸線

5.1.3 脈沖電路中的傳輸線

5.1.4 無損耗傳輸線的脈沖成形

5.2 RLC網(wǎng)絡

5.3 采用LEITER軟件的電路模擬

第6章 脈沖傳輸與變換

6.1 真卒傳輸線中的磁絕緣

6.1.1 金屬表面的真空擊穿

6.1.2 磁絕緣的定性描述

6.1.3 磁絕緣的定量描述

6.2 脈沖變壓器

6.3 高壓充電器

6.3.1 電容器的充電方法

6.3.2 級聯(lián)電路

6.4 變阻抗線

第7章 功率疊加與電壓疊加

7.1 功率疊加

7.2 電壓疊加

7.2.1 傳輸時間隔離法

7.2.2 感應隔離法

7.2.3 Blumlcin發(fā)牛器

7.2.4 累加型脈沖成形線

第8章 典型的脈沖功率發(fā)生器

8.1 單次脈沖發(fā)生器

8.1.1 KALIF

8.1.2 PBFA一2與Z裝置

8.1.3 HERMES一Ⅲ

8.2 重復頻率脈沖發(fā)生器

8.2.1 RHEPP

8.2.2 采用斷路開關的脈沖發(fā)生器

第9章 診斷

9.1 電磁場傳感器

9.1.1 容量耦合傳感器

9.1.2 感應耦合傳感器

9.2 分流器

9.3 利用Faraday效應的電流測量

9.4 利用電光效應的電場測量

9.5 磁偏轉粒子能量分析器

9.6 真空電壓探測器

第10章 脈沖電場和脈沖磁場的應用

10.1 脈沖電場

10.1.1 引言

10.1.2 脈沖的產(chǎn)生

10.1.3 植物細胞處理

10.1.4 殺菌消毒

10.1.5 脈沖電場處理法的其他應用

10.2 脈沖磁場

10.2.1 引言

10.2.2 非破壞型磁場線圈的極限

10.2.3 破壞型磁場線圈的極限:單匝圓筒線圈

10.2.4 磁通壓縮

第ll章 脈沖輻射及其應用

11.1 高功率脈沖電子束

11.1.1 束流自身的作用力與傳輸極限

11.1.2 大電流脈沖電子源

11.1.3 脈沖電子束二極管

11.1.4 材料的表面處理

11.1.5 高功率KrF激光

11.1.6 閃光X射線攝影

11.2 高功率脈沖離子束

11.2.1 加速器物理

11.2.2 離子束傳輸

第12章 固體和液體介質中脈沖放電的應用

參考文獻

索引

……

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脈沖功率系統(tǒng)的原理與應用圖書目錄文獻

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1 工程常用圖書目錄（電氣、給排水、暖通、結構、建筑） 序號 圖書編號 圖書名稱 價格（元） 備注 JTJ-工程 -24 2009JSCS-5 全國民用建筑工程設計技術措施－電氣 128 JTJ-工程 -25 2009JSCS-3 全國民用建筑工程設計技術措施－給水排水 136 JTJ-工程 -26 2009JSCS-4 全國民用建筑工程設計技術措施－暖通空調 ?動力 98 JTJ-工程 -27 2009JSCS-2 全國民用建筑工程設計技術措施－結構（結構體系） 48 JTJ-工程 -28 2007JSCS-KR 全國民用建筑工程設計技術措施 節(jié)能專篇－暖通空調 ?動力 54 JTJ-工程 -29 11G101-1 混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構造詳圖（現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架 -剪力墻、框 支剪力墻結構、現(xiàn)澆混凝土樓面與屋面板） 69 代替 00G101

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脈沖功率技術指的是將低功率（電壓、電流）能量儲存在電場或磁場中，通過脈沖形成線和開關技術將其在時間尺度上壓縮，而將電壓、電流提高，以獲得極短脈沖的高峰值功率電磁能量并釋放到負載上去的一種能量壓縮技術。由此可見，脈沖功率裝置應該主要包括3大基本部分：低功率下的儲能部分——初級能源；脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)，即由低功率獲得高功率的變換部分——脈沖形成及壓縮系統(tǒng)；高功率負載——二極管系統(tǒng)。

脈沖功率裝置是相對論電子注器件不可分割的組成部分，它的性能直接影響著器件的輸出參數(shù)。

馬克斯發(fā)生器——脈沖形成線——二極管組合是一種最典型、使用最廣泛的脈沖功率裝置；采用直線脈沖變壓器或Tesla變壓器都可以替代馬克斯發(fā)生器產(chǎn)生初級高壓脈沖對脈沖形成線充電。直線脈沖變壓器的特點是電容器組的充電和放電過程都是并聯(lián)的，利用變壓比為1:1的脈沖變壓器使次級電壓因感應電壓疊加原理而與初級線圈電壓成N倍（N為初級線圈的個數(shù)）增長；Telsa變壓器簡單可靠，特別是它與同軸形成線在結構上一體化，十分緊湊，它還適合于重復頻率運行，但它難以獲得數(shù)兆伏電壓和大的儲能，因此適合中、小功率應用。

爆炸磁壓縮脈沖功率系統(tǒng)也是高功率微波中得到重要應用的一種高功率脈沖源，它可以在us量級的時間內(nèi)輸出MJ量級的能量。其最主要的缺點是只能一次性使用。

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1、由單次脈沖向重復的高平均功率脈沖發(fā)展。

過去脈沖功率技術主要為國防科研服務，并且大多是單次運行，而工業(yè)、民用的脈沖功率技術要求一定的平均功率，必須重復頻率工作。

2、儲能技術--研制高儲能密度的電源。

在很多應用場合下，脈沖功率系統(tǒng)的體積和重量的大小是決定性因素，如飛機探測水下物體技術、艦載電磁炮等，都要求產(chǎn)生很大的脈沖功率，而且系統(tǒng)又不能過于龐大和笨重。

3、開關技術--探討新的大功率開關和研制高重復頻率開關。

開關元件的參數(shù)直接影響整個脈沖功率系統(tǒng)的性能，是脈沖功率技術中一個重要的關鍵技術。具有耐高電壓強電流、擊穿時延短且分散性小、電感和電阻小、電極燒毀少以及能在重復的脈沖下穩(wěn)定工作的各種類型開關元件的研制，是當前國內(nèi)外脈沖功率技術中又一個十分受重視的研究課題。

4、積極開辟新的應用領域。

近年來，脈沖功率技術在半導體、集成電路、化工、環(huán)境工程、醫(yī)療等領域的應用研究，已引起各界的廣泛重視，而且在某些應用研究中，已取得了可喜的進展。憑借成功應用的經(jīng)驗，脈沖功率技術將更多地應用于民用技術方面，民用是一個巨大的市場，而市場的推動又必將給脈沖功率技術的發(fā)展帶來新的生機。脈沖功率技術是現(xiàn)代電力電子技術中的一項重要內(nèi)容，作為非平衡態(tài)等離子體中的重要方式，近年來逐漸被廣泛應用于環(huán)境工程領域內(nèi)，在處理環(huán)境污染的過程中，其具備高效、節(jié)能、清潔且便捷等優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景。

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1、脈沖功率裝置的構成。

脈沖功率技術，就是將緩慢儲存起來的具有較高密度的能量，進行快速壓縮，轉換或者直接釋放給負載的電物理技術。其實質是將脈沖能量在時間尺度上進行壓縮，以獲得在極短時間內(nèi)的高峰值功率輸出。該技術是為滿足國防科研需要而發(fā)展起來的一門新興科學技術，它是獲得強流相對性電子束或離子束的重要手段，被廣泛應用在國防科研、高新技術研究和民用工業(yè)等諸多領域中。

現(xiàn)階段常用的初級能源主要包括：以電場形式儲能的電容器或者Marx發(fā)生器、具有磁能的電感或者脈沖變壓器、具有一定轉動慣量的各類機械能發(fā)電機、化學能裝置、核能裝置。常用的中間儲能系統(tǒng)和脈沖成形系統(tǒng)包括：脈沖變壓器、容性傳輸線（形成線）、感性儲能器、磁通壓縮器（磁放大器）、磁流體發(fā)電機的通道發(fā)電系統(tǒng)、以及使用機械能的感應發(fā)電系統(tǒng)等。轉換系統(tǒng)包括了電源內(nèi)各種轉換開關，包括閉合開關和斷路開關兩類。各種開關根據(jù)其應用方式不同可以分布在脈沖電源的不同位置。高功率脈沖電源首先將能量儲存于初級能源，而后通過中間儲能和脈沖形成系統(tǒng)充電，最后經(jīng)過壓縮、脈沖成形或轉化等過程后，快速放電給負載。

2、國內(nèi)外功率脈沖技術的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀。

20世紀30年代，人們開始嘗試使用電容放電產(chǎn)生X射線，這就是功率脈沖技術的起源。從1964年，世界上第1臺強流電子束加速器SMOG（3MV，50kA，30ns）研制成功后，美、日、蘇及歐洲許多先進國家的主要實驗室都先后建造了眾多的高功率脈沖裝置。

Sandia實驗室在1986年研制出的脈沖功率裝置PBFA-II（12MV，8.4MA，40ns）是世界上第1個闖過100TW大關的脈沖功率裝置。我國的高脈沖功率技術起步相對較晚，上世紀70年代，王淦昌教授領導的研究小組正式開始高功率脈沖電子束發(fā)生器的研究。1979年北京高能物理所建成了當時我國最大的強流脈沖電子束加速器閃光-I，應用于γ射線模擬源。之后一系列強流脈沖電子束加速器的建成，為我國在集體離子加速、準分子激光、電磁軌道炮、閃光X射線照相、高功率微波等高新技術領域的研究創(chuàng)造了較好的條件。

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