脉冲功率技术的产生背景和应用探析

将电磁能量经过时空压缩而得到的大的功率称为脉冲功率。在涉及进行巨大功率试验的许多近代物理领域及一系列技术领域中，常常需要在微秒、纳秒及亚纳秒的时间范围内对巨大的电功率（由兆瓦到太瓦）进行换流。这种需要常常出现在如可控热核合成、大功率激光及加速器、高频等离子体电子学、大功率无线电发送、导航、雷达系统等工作的某些方面。

脉冲功率技术最初是基于材料响应实验、闪光X射线照相及模拟核武器效应的需要而出现的。1962年英国的J.C.马丁成功地将已有的Marx发生器与传输线技术结合起来，产生了持续时间短达纳秒级的大功率脉冲，从而开辟了这一崭新的领域。1976年在美国召开的第一届脉冲功率国际会议上，脉冲功率这一说法得到确认。当时，单次脉冲的大功率脉冲发生器研究十分盛行。以美国和前苏联为中心，在军事方面进行了很多应用，花费了巨额费用之后，随着冷战的结束，积蓄型脉冲功率技术在产业应用中的利用机会得到提高。随之，高技术领域如受控热核聚变研究、大功率粒子束、大功率激光、定向束能武器、电磁轨道炮等的研制都对大功率脉冲技术的发展提出了新的要求，使大功率脉冲技术成为20世纪80年代极为活跃的研究领域之一。

近年来，相对于脉冲功率装置的大功率化的研究，脉冲功率技术在产业应用上要求具有更高的可靠性。长时期高重复率工作的脉冲功率发生装置的开发也在进行中。而且，为了在产业应用中具有高效率，用波形控制负载的能量传输效率等也成了重要因素。脉冲功率产业应用中广泛使用的利用脉冲功率放电等离子现象的解释变得很重要。如此一来，要想扩展新的脉冲功率应用领域，与之相关的进一步的技术开发和物理现象的解释就是不可或缺的。(www.xing528.com)

大脉冲功率系统的主要参量有：脉冲能量（千焦～吉焦）、脉冲功率（吉瓦～太瓦）、脉冲电流（千安～兆安）、脉冲宽度（微秒～纳秒）和脉冲电压。大脉冲功率系统的工作原理是，先将从小功率能源中获得的能量存储起来，然后将这些能量经大功率脉冲发生器转变成大脉冲功率，并传给负载。由一定的能量所转换成的脉冲持续时间愈短，在负载上得到的功率愈大。所提供的能源可以是电能、磁能、化学能或其他形式的能。

现在，脉冲功率已经是一项应用十分广泛的技术。它可在很短的时间内产生极高的温度、耀眼的闪光和巨大的声响，它可将粒子加速到很高的速度，可产生极大的力量，也可远距离探测目标，并且还能创造很多不可能连续维持的极限条件。在军事方面，脉冲功率技术是许多新概念武器和新装备的技术支持，如电磁发射与电磁炮、大功率微波、强流电子束与粒子束、卫星推进、受控激光核聚变、同位素分离等。在工业领域，脉冲功率技术用于驱动激光器完成切割与焊接等工作、进行高强度紫外辐射的精密半导体光刻，注入金属离子、处理废气废水、高压电容充电、静电除尘、生成臭氧、保鲜食品以及加工纳米尺寸粉体等。在医用领域，脉冲功率技术可以驱动加速器以产生X射线治疗癌症患者，用作心脏起搏器和去纤颤器，用NO吸入疗法治疗呼吸系统疾病以及粉碎结石等。事实上，脉冲功率技术已渗透到我们日常生活的方方面面。