磁绝缘线中电子流的产生和演变特性研究

磁绝缘传输线（MITL）在高功率脉冲装置中起电流传输和汇流作用，其传输特性直接影响装置的能量传输效率，进而影响装置的整体性能和造价。MITL的一个重要特征是电极间存在电子流，这使其传输特性不同于一般真空传输线。目前，对电子流产生起关键作用的电子发射阈值尚不明确；描述MITL中损失电子流和运行阻抗的物理模型对电子流演变特性做了较大简化甚至忽略，离定量计算的要求尚有差距；实验上也还未对这一演变过程展开系统的研究。因此，对MITL中电子流的产生和演变过程进行实验诊断，探索电子发射阈值、损失电子流和MITL运行阻抗等与相关参数关联性，从源头发展新的更接近实际的物理模型是非常有意义的。通过本课题的研究，不仅可加深对磁绝缘过程的理解，明确MITL典型工况的电子发射阈值、发展新的磁绝缘理论，为MITL的定量计算和设计提供依据，而且有助于加深对MITL电极等离子体产生机制和真空功率传输极限的认识。

修正电路模型，编写计算程序，开展了磁绝缘传输线电路模拟与分析。分析了磁绝缘建立后电子流密度分布特性，指出明在Z箍缩试验中，空间电荷限制流损失和判断磁绝缘的临界电流的描述方法对负载电流影响不大，由于MITL大部分时间运行在磁绝缘状态，因此因阻抗过匹配引起的电流损失需重点关注。根据修正的电路模型和传输线编码，编写了相关计算程序，对10级LTD磁绝缘电压叠加器功率流的电路计算方法进行了研究，并与实验结果进行了比较；基于电报方程，完成了基于差分算法的电路计算程序研制。建立了“聚龙”装置从Marx发生器至负载的全电路模型，完成了该装置的全电路计算工作，并针对Angara-5-1和“聚龙”装置进行了计算，计算结果与实验结果符合较好；基于10级LTD装置，进行了锥形磁绝缘传输线收缩时的实验研究，研究了在不同负载阻抗下锥形磁绝缘传输线的能量传输效率。建立了磁绝缘传输线诊断系统，完成了典型工况下电子发射阈值测量。