強流脈沖離子束用外磁絕緣離子二極管的陽極聚合物研究.pdf

1、TEMP-6型和ETIGO-2型HIPIB裝置均采用聚乙烯陽極單極脈沖外磁絕緣離子二極管.TEMP-6型裝置絕緣磁場由圍繞陽極的陰極構(gòu)成單匝"閉環(huán)"線圈產(chǎn)生,陰極發(fā)射的電子受到穩(wěn)定約束,300-350kV輸入電壓下陽極聚乙烯膜可使用數(shù)百次,形成的陽極等離子體均勻穩(wěn)定.ETIGO-2型裝置絕緣磁場由圍繞陽極的陰極構(gòu)成單匝"開環(huán)"線圈產(chǎn)生,磁力線泄漏限制了磁場對電子的穩(wěn)定約束,1MV輸入電壓下陽極聚乙烯膜只可使用1-4次,形成的等離子體均勻

2、性和穩(wěn)定性較差.聚乙烯陽極外磁絕緣離子二極管陽極等離子體的形成基于陽極聚乙烯膜表面脈沖放電過程和陰極電子轟擊效應(yīng).表面脈沖放電以電子崩過程發(fā)生,并在聚乙烯膜表面形成導(dǎo)電通道.等離子體形成及其特性依賴于聚乙烯膜表面性質(zhì).TEMP-6型裝置中,等離子體震蕩造成的離子轟擊刻蝕聚乙烯表面,表面粗糙多孔,聚乙烯膜失效源于膜的層狀剝落;ETIGO-2型裝置中,聚乙烯膜表面形成了等離子體導(dǎo)電通道,形貌光滑平坦,聚乙烯膜失效源于高密度電子轟擊導(dǎo)致的聚乙

3、烯分子鏈斷裂,低分子鏈物質(zhì)形成.聚乙烯膜表面形貌和結(jié)構(gòu)的變化造成等離子體形成條件及其特性的變化;聚乙烯膜表層分子結(jié)構(gòu)變化,使聚乙烯陽極絕緣性能降低,擊穿放電電壓減小.改變的表面形貌,使陽極表面電場發(fā)生嚴重畸變、均勻性惡化.隨著脈沖放電次數(shù)增加,外磁絕緣離子二極管引出的離子束束流密度(能量密度)下降,在波動的陽極擊穿電壓作用下,等離子體趨于不穩(wěn)定,離子束的波動性相應(yīng)增強.外磁場電壓脈沖與二極管電壓脈沖不同步引起陰陽極短路時,聚乙烯膜局部受