多针水开关放电通道电流均匀性 对开关电感的影响

杨 实, 黄种亮, 任书庆

(西北核技术研究所, 西安 710024； 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024)

多针水开关是快脉冲低阻抗脉冲功率源脉冲成形开关采用的主要技术之一，多用于低能强流电子束源和轫致辐射模拟源[1-4]。作为脉冲成形开关，开关电感的大小决定输出脉冲前沿的快慢。因此衡量多针水开关性能优劣的关键指标之一就是开关电感的大小。

目前，西北核技术研究所的两台低阻抗大型脉冲功率设备“强光一号”和“闪光二号”加速器[5-6]均采用多针水开关作为脉冲成形开关，两台设备的多针水开关电感均约60 nH，这种较大的开关电感导致两台加速器的输出前沿略缓。反观具有相同技术途径和功率水平的美国Blackjack3加速器，其多针水开关的电感仅20 nH。升级后的美国Blackjack5加速器电压为5 MV，阻抗为0.5 Ω，多针水开关的电感达到了10 nH。可以看出，对于快脉冲成形开关而言，电感值的差距非常大。因此，如何降低多针水开关的电感，找到多针水开关中影响开关电感的因素是目前需要解决的主要问题之一。

由于多针水开关放电时电压高(MV级)、电流大(MA级)、电磁干扰强，因此很难对每只放电通道的电流及导通情况进行准确的实验测量和分析。本文以“闪光二号”加速器多针水开关为模型，通过理论分析和数值模拟研究了多针水开关放电通道电流均匀性对开关电感的影响，探索了多针水开关电感变化的机理。

1 多针水开关放电通道电流均匀性对开关电感影响的机理分析

“闪光二号”加速器脉冲形成段结构如图1所示，其中红线框内为多针水开关。……