纳秒级方波脉冲电源研制：基于雪崩三极管的Marx电路

"小型纳秒级方波脉冲电源的研制" 这篇论文主要涉及的是小型纳秒级方波脉冲电源的开发与设计。在特定的科研应用中，例如使用飞行时间法测量原子氧束能谱时，需要一种具有纳秒级脉宽且能量均匀的脉冲电子束。这样的电子束可以减少离子收集器附近产生的等离子体鞘层电位对测量精度的影响。为了满足这一需求，研究团队设计了一种基于雪崩三极管的Marx电路结构的电源。 雪崩三极管是一种特殊的半导体器件，它能在高电压下实现电流的快速倍增，从而产生纳秒级的脉冲。Marx电路是一种经典的脉冲形成电路，通过并联的多个储能电容和开关元件（如雪崩三极管）逐级串联放电，能够将较低的直流电压转换为高电压的脉冲。论文中提到了元器件的选择方法，这包括考虑三极管的击穿电压、开关速度以及电路的稳定性等因素。 在电路设计过程中，脉冲形成线电压波反射原理被用于建立同轴线缆充电时的电路方程。方波脉冲的成形机制受到传输线阻抗的影响，因此，研究者通过将同轴电缆传输线等效为分布式电感电容模拟网络，构建了仿真模型。他们分析了各级模拟网络的充放电特性，并根据仿真结果微调同轴电缆传输线的姿态，以优化输出波形，确保脉冲的双快边沿特性，即上升和下降沿都达到纳秒级。 实际电路的制作结果显示，该电源能够产生幅值在±200至300伏特之间、频率可调范围从1到10千赫兹的方波脉冲。这种小型纳秒级方波脉冲电源的成功研制，对于精确测量原子氧束能谱以及其他需要高速、高精度脉冲信号的实验和应用具有重要意义。 关键词：雪崩三极管、双快边沿、方波脉冲、Marx电路、脉冲形成线 中图分类号：TM921．52 文献标识码：A 文章编号：1002—087X(2019)05—0869—04 这篇论文深入探讨了小型纳秒级方波脉冲电源的研制过程，包括关键器件的工作特性、电路设计理论、仿真模型的建立以及实际电路的优化，为相关领域的研究人员提供了宝贵的参考。