一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置

摘要

本发明公布了一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，包括自上而下依次叠加形成板体的平行传输线上电极板、绝缘薄膜、以及平行传输线下电极板，在所述板体上设置有贯串于板体的多个初级开关体、多个次级开关体和锐化电容器、以及一个负载腔体，所述多个初级开关体同时与高压功率源和高压脉冲触发器连接。本发明在靶样品电极上，该脉冲大电流与自感应的磁场相互作用，产生一大的洛伦兹力，即磁压力，作用在样品上、下电极的加载面，沿厚度方向，自里向外传播至样品上、下电极膛孔内的固体样品上，固体样品获得一个分布近似均匀的上升时间470ns～600ns、加载幅值1GPa～100GPa的磁压力斜波，实现材料的准等熵压缩。

权利要求

1.一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，包括自上而下依次叠加形成板体的平行传输线上电极板（19）、绝缘薄膜（20）、以及平行传输线下电极板（21），其特征在于：在所述板体上设置有与板体连接的多个初级开关体、多个次级开关体和锐化电容器（30）、以及一个负载腔体，所述多个初级开关体同时与高压功率源（5）和高压脉冲触发器（6）连接。

2.根据权利要求1所述的一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，其特征在于：所述初级开关体包括储能脉冲电容器（23），储能脉冲电容器（23）的顶部具有电容器引出电极（17），在储能脉冲电容器（23）上方安装有开关体，开关体具有与电容器引出电极（17）连接的高压电极（14）、以及与高压电极（14）间隔分离的输出地电极（15），在所述高压电极（14）与输出地电极（15）之间设置有触发电极（13），输出地电极（15）与平行传输线上电极板（19）连接，触发电极（13）与高压脉冲触发器（6）连接。

3.根据权利要求2所述的一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，其特征在于：所述开关体包括绝缘子（9），绝缘子（9）固定在输出地电极（15）上，在绝缘子（9）的中部设置有线缆孔，线缆孔下方固定有高压电极固定杆（12），高压电极（14）套装在高压电极固定杆（12）上并与电容器引出电极（17）连接，高压电极（14）与输出地电极（15）处于同一水平高度，所述触发电极（13）固定在绝缘子（9）底部，其末端位于高压电极（14）与输出地电极（15）之间。

4.根据权利要求3所述的一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，其特征在于：在所述储能脉冲电容器（23）与输出地电极（15）之间设置有电容器绝缘罩（22），电容器绝缘罩（22）与绝缘子（9）、以及储能脉冲电容器（23）构成容积腔，所述高压电极（14）、触发电极（13）、以及输出地电极（15）的一部分位于容积腔内。

5.根据权利要求3所述的一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，其特征在于：在所述绝缘子（9）上设置有放气孔（10）。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，其特征在于：所述次级开关体包括开关本体，所述平行传输线上电极板（19）通过依次连接的开关本体、次级放电开关电极（43）、圆盘过度板（42）与靶室（32）连接。

7.根据权利要求6所述的一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，其特征在于：所述开关本体包括有机玻璃壳体（44），在有机玻璃壳体（44）内的空腔中安装有中间过渡球电极（45）、以及轨道电极（46），所述轨道电极（46）通过L形电极板（47）与平行传输线上电极板（19）连接。

8.根据权利要求6所述的一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，其特征在于：所述平行传输线下电极板（21）通过圆柱形电极（40）与圆筒形内电极（39）连接，在圆柱形电极（40）与圆盘过度板（42）之间安装有绝缘罩（41）。

9.根据权利要求6所述的一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，其特征在于：所述负载腔体包括外靶室（31）、以及靶室（32），在靶室（32）内设置有通过负载区上电极板（36）连接的靶样品上电极（33），在靶样品上电极（33）下方安装有靶样品下电极（34），靶样品下电极（34）通过负载区下电极板（37）与平行传输线下电极板（21）连接，在负载区上电极板（36）和负载区下电极板（37）之间安装有薄膜绝缘层（35）。

10.根据权利要求6所述的一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，其特征在于：所述锐化电容器（30）具有锐化高压电极（26）和锐化地电极（27），锐化电容器（30）的锐化高压电极（26）和锐化地电极（27）分别与平行传输线上电极板（19）、以及平行传输线下电极板（21）连接，在锐化电容器（30）的锐化高压电极（26）和锐化地电极（27）之间安装有叠放的尼龙盘（29）和硅橡胶垫片（28）。

说明书

一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及动高压科学与技术、脉冲功率技术领域的一种强磁压斜波加载装置，具体是指一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置。

背景技术

[0002] 研究极端条件下材料的动力学行为及其复杂现象，是动高压科学与技术、凝聚态物理、冲击动力学等学科的重要研究方向。长期以来，其主要的加载装置和技术有炸药爆轰驱动、一级和二级气体炮、电炮和激光驱动等。这些加载装置和技术实现的主要是一种冲击压缩加载，在固体材料样品中产生一个强间断面的冲击波，压缩后的样品处于一个高温、高压状态，这种加载的特点是加载压力从数GPa至数TPa，百吉帕压力以上样品的温升由千开至数万开，甚至更高，样品很容易处于熔化状态。

[0003] 为了研究材料相空间状态其它区域（高压、低温，相对于冲击压缩的Hugoniot状态而言，称之为偏离Hugoniot状态）的特性，近十年来，一种新型的压缩方法被提出来，即准等熵压缩加载。当前，可实现固体材料的准等熵压缩加载技术有磁驱动准等熵压缩、激光驱动准等熵压缩、密度梯度撞击器技术、爆轰产物膨胀卸载准等熵压缩和斜波发生器等。目前，主流的发展技术主要是前三种即磁驱动准等熵压缩、激光驱动准等熵压缩和密度梯度撞击器技术。三者各有特点，激光驱动准等熵压缩是利用激光直接烧蚀气库膜产生高压等离子体经真空间隙膨胀后作用于靶样品，或激光汇聚于一金黑体辐射腔产生x射线经腔体匀滑后作用于靶样品或再烧蚀一气库膜产生高压等离子体经真空间隙膨胀作用与样品，该加载压力波的上升时间较短，通常为10-30ns。密度梯度撞击器技术主要是基于二级轻气炮发射一个高速密度梯度撞击器撞击靶目标，在靶目标中产生一个上升时间为1ms左右的加载压力波，由于阻抗匹配的原因，该压力波通常有个初始跳跃的冲击波，该初始冲击波会在靶样品中产生一个初始温升。而磁驱动准等熵压缩是依靠实验装置产生的随时间变化的脉冲大电流流经方向相反的负载电极与自身的感应磁场相互作用产生的磁压力（洛伦兹力）作用在加载电极表面，沿其厚度方向传播，作用于材料样品中。该磁压力上升时间为
300ns～800ns，随时间变化平滑上升，是一种较为理想的准等熵压缩途径。

[0004] 国际上从事磁驱动准等熵压缩实验装置和方法研究的国家主要有美国、法国和英国等少数国家，国内只有中国工程物理研究院流体物理研究所在从事相关装置和方法研究。代表性的装置主要分为三类，一类是美国洛斯阿拉莫斯实验室和俄罗斯实物院为代表的平板型爆炸磁压缩大电流发生器；另一类是美国圣地亚实验室的Z/ZR和中物院流体物理研究所在建的PTS等大型装置，其中首次实现磁驱动平面准等熵压缩是在Z装置上完成的；第三类是2001年至今法国CEG武器研究中心、美国圣地亚实验室、华盛顿州立大学和中物院流体物理研究所发展的基于电容器组储能、平行板传输和固体薄膜绝缘的脉冲功率装置，例如VELOCE、GENESIS（圣地亚在建）、GEPI、CEPAGE、CQ-1.5和CQ-4等。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，利用脉冲功率技术研制而成的一种大电流实验装置，实现固体材料样品的斜波加载（准等熵压缩），研究材料的动力学行为。

[0006] 本发明的目的通过下述技术方案实现：

[0007] 一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，包括自上而下依次叠加形成板体的平行传输线上电极板、绝缘薄膜、以及平行传输线下电极板，在所述板体上设置有与板体连接的多个初级开关体、多个次级开关体和锐化电容器、以及一个负载腔体，所述多个初级开关体同时与高压功率源和高压脉冲触发器连接。利用高压功率源给多个初级开关体充电至预设电压60kV～90kV，然后在高压脉冲触发器输出脉冲电压的作用下，初级开关体发生场畸变导通放电，初级开关体的能量瞬间在数微秒的时间尺度内释放，经对称结构的平行传输线上电极板、以及平行传输线下电极板传输给负载腔体，中间经锐化电容器和次级开关体进行放电波形调节；在靶样品电极上，该脉冲大电流与自感应的磁场相互作用，产生一大的洛伦兹力，即磁压力，作用在样品上、下电极的加载面，沿厚度方向，自里向外传播至样品上、下电极膛孔内的固体样品上，固体样品获得一个分布近似均匀的上升时间470ns～600ns、加载幅值1GPa～100GPa的磁压力斜波，实现材料的准等熵压缩。

[0008] 所述初级开关体包括储能脉冲电容器，储能脉冲电容器的顶部具有电容器引出电极，在储能脉冲电容器上方安装有开关体，开关体具有与电容器引出电极连接的高压电极、以及与高压电极间隔分离的输出地电极，在所述高压电极与输出地电极之间设置有触发电极，输出地电极与平行传输线上电极板连接，触发电极与高压脉冲触发器连接。具体地讲，开关体作为导通和断开状态的切换部件，而储能脉冲电容器作为电能的存储器，开关体的导通使得储能脉冲电容器的电能瞬间释放，形成大电流，具体地讲，输出地电极通过过渡盘与平行传输线上电极板连接，平行传输线上电极板连接至远端，并且平行传输线下电极板与大地连接，因此开关放电前输出地电极处于地电位；储能脉冲电容器上有引出的容器引出电极，高压电极通过与容器引出电极连接，保持高压电极与储能脉冲电容器的容器引出电极的高压端同电位，触发电极位于高压电极与输出地电极之间，当储能脉冲电容器充负极性电压U0，放电开关高压电极的电位也为U0，触发电极位于高压电极和输出地电极的1/3位置处，储能脉冲电容器充电的同时给触发电极一个1/3电位，因此触发电极的电位为U0/3，当高压脉冲发生器给一正脉冲电压U时，将高压脉冲触发器和触发电极之间的隔离间隙触发击穿后，触发电极开路形成全反射得到-4U0/3的脉冲，因此高压电极和触发电极之间的电压会变为7U0/3，触发电极和输出地电极之间的电压会变为4 U0/3，两个电极之间的电场同时发生畸变，使开关迅速导通放电。

[0009] 所述开关体包括绝缘子，绝缘子固定在输出地电极上，在绝缘子的中部设置有线缆孔，线缆孔下方固定有高压电极固定杆，高压电极套装在高压电极固定杆上并与电容器引出电极连接，高压电极与输出地电极处于同一水平高度，所述触发电极固定在绝缘子底部，其末端位于高压电极与输出地电极之间。进一步具体地讲，开关体具有多个部件，连接后固定在平行传输线上电极板上，其中的主体部件是绝缘子，通常是采用尼龙材料制成，其整体呈圆柱形，在其中部设置有线缆孔，用于和外界连接，在线缆孔的下部固定有高压电极固定杆，高压电极固定杆向下延伸出绝缘子，在其末端套装有高压电极，高压电极与容器引出电极连接，在高压电极固定杆上还固定安装有环状的触发电极，触发电极、高压电极、以及输出地电极处于同一水平高度，以高压电极固定杆为轴线，高压电极、触发电极、输出地电极按照直径从小到大的顺序同轴安装，且间隔一定的距离，相互之间不直接接触。

[0010] 在所述储能脉冲电容器与输出地电极之间设置有电容器绝缘罩，电容器绝缘罩与绝缘子、以及储能脉冲电容器构成容积腔，所述高压电极、触发电极、以及输出地电极的一部分位于容积腔内。进一步具体地讲，在储能脉冲电容器上安装有电容器绝缘罩，电容器绝缘罩的顶部安装输出地电极，输出地电极整体呈圆环状，其横截面呈台阶状，形成不同的两个圆环，其中直径较大的环安装在电容器绝缘罩顶部，并通过下绝缘拉杆固定在平行传输线上电极板和平行传输线下电极板上，顶部的输出地电极通过过渡盘与平行传输线上电极板连接，绝缘子顶部安装有上盖板，上盖板在上绝缘拉杆的牵拉作用下将绝缘子固定在输出地电极上，输出地电极直径较小的一端与高压电极相对，中间放置有触发电极的末端，如此的组件式装配结构，便于安装和拆卸，利用储能脉冲电容器的电容器绝缘罩作为初级放电开关的气室，做到结构紧凑，有利于降低模块的电感。

[0011] 在所述绝缘子上设置有放气孔。进一步讲，为了便于在电场畸变的时候空气的流通，在绝缘子上设置有放气孔，放气孔将容积腔与外界连通，可以很好地起到进排气的作用。

[0012] 所述次级开关体包括开关本体，所述平行传输线上电极板通过依次连接的开关本体、次级放电开关电极、圆盘过度板与靶室连接。平行传输线上电极板通过开关本体、次级放电开关电极、圆盘过度板与靶室连接，靶室作为负载的另一个引出极，当开关本体导通后，大电流作用在负载两极上，用于研究物理性质，在靶室与圆筒形内电极之间设置绝缘筒，用于保持两极之间的绝缘性能，将次级放电开关和锐化电容器安装在强磁压斜波加载装置的放电回路中，主要是用于陡化放电电流波形，将原本放电电流上升时间（即第一个四分之一周期）缩短，同时锐化电容器在放电初期还可其分流的作用，前端的储能电容器释放的电流给后端的锐化电容器组充电，这样可适当降低负载端的初始电流峰值，使得负载端获得一条初始向下凹的放电电流曲线，有别于正弦上升的电流曲线，这样更有利于物理实验样品的设计。

[0013] 所述开关本体包括有机玻璃壳体，在有机玻璃壳体内的空腔中安装有中间过渡球电极、以及轨道电极，所述轨道电极通过L形电极板与平行传输线上电极板连接。进一步讲，开关本体包括有机玻璃壳体，在有机玻璃壳体内的空腔中安装有中间过渡球电极、以及轨道电极，形成电压自击穿放电工作模式，当储能脉冲电容器通过初级放电开关导通放电时刻，电磁波经平行传输线上电极板向后端传输，在轨道电极形成一随时间变化的高电压U(t)，次级放电开关另一端的轨道电极处于地电位，当电压升高至某一值时，轨道电极之间的间隙和气体压力不足以承受该电压时，便发生击穿，导通放电，如此，通过调整有机玻璃壳体内中间过渡球电极与轨道电极之间的间距和气体种类、以及气体压强来调节自击穿时间。

[0014] 所述平行传输线下电极板通过圆柱形电极与圆筒形内电极连接，在圆柱形电极与圆盘过度板之间安装有绝缘罩。

[0015] 所述负载腔体包括外靶室、以及靶室，在靶室内设置有通过负载区上电极板连接的靶样品上电极，在靶样品上电极下方安装有靶样品下电极，靶样品下电极通过负载区下电极板与平行传输线下电极板连接，在负载区上电极板和负载区下电极板之间安装有薄膜绝缘层。具体地讲，外靶室呈圆筒状，其内部安装有靶室，靶室的中部向内凸出形成台阶状的圆环，在圆环上安装有负载区上电极板，负载区上电极板连接靶样品上电极，在圆环下方安装有负载区下电极板，负载区下电极板上连接有靶样品下电极，在负载区上电极板和负载区下电极板之间安装有薄膜绝缘层，薄膜绝缘层延伸并将靶样品上电极和靶样品下电极隔开，靶样品上电极和靶样品下电极通过短接条直接短路连接。如此，靶室置于负载区电极板上，用于安装抽真空设备，调节固体材料实验环境的气体压力，同时也用于防护实验时产生的高速破片，保护实验室仪器；负载区上电极板和负载区下电极板用于安装样品电极，并分别与平行传输线上电极板、以及平行传输线下电极板连接，固体样品置于靶样品上电极、靶样品下电极的膛孔内，靶样品上电极和靶样品下电极用短路片连接，脉冲大电流流经靶样品上电极，再经短路片反向流过靶样品下电极；在靶样品上电极和靶样品下电极上，该脉冲大电流与自感应的磁场相互作用，产生一大的洛伦兹力，即磁压力。

[0016] 所述锐化电容器具有锐化高压电极和锐化地电极，锐化电容器的锐化高压电极和锐化地电极分别与平行传输线上电极板、以及平行传输线下电极板连接，在锐化电容器的锐化高压电极和锐化地电极之间安装有叠放的尼龙盘和硅橡胶垫片。

[0017] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

[0018] 1本发明一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，利用高压功率源给多个初级开关体充电至预设电压60kV～90kV，然后在高压脉冲触发器输出脉冲电压的作用下，初级开关体发生场畸变导通放电，初级开关体的能量瞬间在数微秒的时间尺度内释放，经对称结构的平行传输线上电极板、以及平行传输线下电极板传输给负载腔体，中间经锐化电容器和次级开关体进行放电波形调节；在靶样品电极上，该脉冲大电流与自感应的磁场相互作用，产生一大的洛伦兹力，即磁压力，作用在样品上、下电极的加载面，沿厚度方向，自里向外传播至样品上、下电极膛孔内的固体样品上，固体样品获得一个分布近似均匀的上升时间470ns～600ns、加载幅值1GPa～100GPa的磁压力斜波，实现材料的准等熵压缩；

[0019] 2本发明一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，能用于发射速度达到数百米每秒至十千米每秒以上的宏观金属飞片，实现材料的冲击压缩或结构的超高速撞击；

[0020] 3本发明一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，还能拓展至其它加载技术的应用，例如利用该装置产生的大电流，可实现金属箔电爆炸驱动高速飞片实验技术，可实现低压下金属套筒的内爆实验技术等。

附图说明

[0021] 图1为本发明使用状态结构示意图；

[0022] 图2为本发明初级开关结构示意图；

[0023] 图3为本发明初级开关安装状态剖面结构图；

[0024] 图4为本发明靶室区剖面示意图；

[0025] 图5为图4中A部放大结构示意图；

[0026] 图6为本发明锐化电容器安装状态剖面示意图；

[0027] 图7为实施例中短路放电电流曲线实验结果；

[0028] 图8为实施例中驱动金属铝飞片实验测试结果。

[0029] 附图中标记及相应的零部件名称：

[0030] 1-底板，2-支架，3-高度调节器，5-高压功率源，6-高压脉冲触发器，8-上盖板，9-绝缘子，10-放气孔，11-上绝缘拉杆，12-高压电极固定杆，13-触发电极，14-高压电极，
15-输出地电极，16-下绝缘拉杆，17-电容器引出电极，18-过渡盘，19-平行传输线上电极板，20-绝缘薄膜，21-平行传输线下电极板，22-电容器绝缘罩，23-储能脉冲电容器，24-压紧螺钉，25-不锈钢垫片，26-锐化高压电极，27-锐化地电极，28-硅橡胶垫片，29-尼龙盘，
30-锐化电容器，31-外靶室，32-靶室，33-靶样品上电极，34-靶样品下电极，35-薄膜绝缘层，36-负载区上电极板，37-负载区下电极板，38-绝缘筒，39-圆筒形内电极，40-圆柱形电极，41-绝缘罩，42-圆盘过度板，43-次级放电开关电极，44-有机玻璃壳体，45-中间过渡球电极，46-轨道电极，47-L形电极板。

具体实施方式

[0031] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例

[0032] 如图1至6所示，本发明一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，包括底板1，在底板1上安装有自上而下依次叠加形成板体的平行传输线上电极板19、绝缘薄膜20、以及平行传输线下电极板21，其中绝缘薄膜20由10-15张0.1mm厚的聚酯薄膜叠加组成，在板体与底板1之间安装有支架2，支架上设置有多个调节板体高度的高度调节器3，用于调节板体与底板1之间的固定距离，在板体与底板1之间安装有一个初级开关体，每个初级开关体包括一个储能脉冲电容器23，储能脉冲电容器23的顶部具有电容器引出电极17，在储能脉冲电容器23上安装有电容器绝缘罩22，电容器绝缘罩22的顶部安装输出地电极
15，输出地电极15整体呈圆环状，其横截面呈台阶状，形成不同的两个圆环，其中直径较大的环安装在电容器绝缘罩22顶部，输出地电极15直径较小的一端与高压电极14相对，并通过下绝缘拉杆16固定在板体上，在电容器绝缘罩22顶部安装有绝缘子9，电容器绝缘罩
22与绝缘子9、以及储能脉冲电容器23构成容积腔；绝缘子9顶部安装有上盖板8，上盖板
8在上绝缘拉杆11的牵拉作用下将绝缘子9固定在输出地电极15上，绝缘子9通常是采用尼龙材料制成，其整体呈圆柱形，在其中部设置有线缆孔和放气孔10，线缆孔用于和外界连接，放气孔10将容积腔与外界连通；在线缆孔的下部固定有高压电极固定杆12，高压电极固定杆12向下延伸出绝缘子，在其末端套装有高压电极14，高压电极14与容器引出电极
17连接，容器引出电极17通过线缆与外部的高压功率源5连接，由高压功率源5为储能脉冲电容器23充电；

[0033] 在高压电极固定杆12上还固定安装有环状的触发电极13，触发电极13通过线缆与外界的高压脉冲触发器6连接，触发电极13、高压电极14、以及输出地电极15处于同一水平高度，以高压电极固定杆12为轴线，高压电极14、触发电极13、输出地电极15按照直径从小到大的顺序同轴安装在容积腔内，且间隔一定的距离，相互之间不直接接触；顶部的输出地电极15通过过渡盘18与平行传输线上电极板19连接；在板体上安装有60-80个锐化电容器30，锐化电容器30具有锐化高压电极26和锐化地电极27，锐化电容器30的锐化高压电极26通过压紧螺钉24与平行传输线上电极板19连接，锐化地电极27通过螺钉等方式与平行传输线下电极板21连接，在锐化电容器30的锐化高压电极26和锐化地电极27之间安装有叠放的尼龙盘29和硅橡胶垫片28；在板体上安装有6-8个次级开关体，次级开关体包括开关本体，开关本体包括有机玻璃壳体44，在有机玻璃壳体44内的空腔中安装有中间过渡球电极45、以及轨道电极46，轨道电极46通过L形电极板47与平行传输线上电极板19连接；开关本体依次通过次级放电开关电极43、圆盘过度板42与靶室32连接；在板体上还安装有外靶室31，外靶室31呈圆筒状，其内部安装有靶室32，靶室32的中部向内凸出形成台阶状的圆环，在圆环上安装有负载区上电极板36，负载区上电极板36连接靶样品上电极33，在圆环下方安装有负载区下电极板37，负载区下电极板37上连接有靶样品下电极34，在负载区上电极板36和负载区下电极板37之间安装有薄膜绝缘层35，薄膜绝缘层35由10-20张0.025mm厚的聚酰亚胺薄膜叠加组成，薄膜绝缘层25延伸并将靶样品上电极33和靶样品下电极34隔开，靶样品上电极33和靶样品下电极34通过短接条直接短路连接；在靶室32内部安装圆筒形内电极39，在靶室32于圆筒形内电极39之间安装有绝缘筒38，圆筒形内电极39通过圆柱形电极40与平行传输线下电极板21连接，在圆柱形电极40与圆盘过度板42之间安装有绝缘罩41。

[0034] 本发明一种在固体材料中实现强磁压斜波加载的装置，其放电回路为低阻抗特性，负载为感性负载，回路的总电感为10nH左右，电阻不大于5mW，各模块分布电感为：储能脉冲电容器23和初级开关组3.4nH，板体3nH，锐化电容器30组0.3～0.5nH，次级开关组2～3nH，负载区电极2～3nH，靶样品电极1～3nH；短路放电情况下（靶样品电极电感1～
2nH，且不发生动态变化），充电电压85kV时，本发明的放电电流峰值可达到4.2MA左右，上升时间470～600ns(0～100%)，在金属样品产生100GPa以内的应力波，其额定储能容值
32mF、额定电压100kV、额定储能160kJ，在1～2nH的短路负载上能产生上升时间470～
600ns、幅值1～4MA的脉冲大电流。该装置能在固体金属样品上产生1GPa～100GPa的斜波磁压力。

[0035] 如图7所示装置放电电流曲线，本实施例中，当充电电压分别为75kV、80kV、85kV时，在电感1-2nH的短路负载上，能产生上升时间（0-100%）500～580ns、峰值分别为3.2MA、3.6MA和4.1MA的脉冲大电流；由下列公式可以预估在金属表面达到的加载压力。

[0036]

[0037] 上式中P为加载磁压力，kp为几何形状因子或称边沿效应系数，B 为靶样品电极区感应磁场，m0为磁导率，I为电流峰值大小，w 为靶样品电极宽度。

[0038] 当放电电流峰值为3～4MA时，靶样品电极宽度为6mm，几何形状因子kp取0.6时，在金属表面获得的磁压力为94～167GPa，kp取0.5时在金属表面获得的磁压力为78～139GPa。

[0039] 如图8所示实验测试结果，利用上述装置产生的磁压力，还可发射高速金属飞片，本实施例中，利用该装置发射尺寸为8mm×6mm×0.7mm的铝飞片，在装置充电电压为73kV时，飞片的速度达到约9.2km/s，飞片加速到该速度时位移约为4.3mm；当充电电压为75～80kV时，飞片可达到更高的速度，利用磁流体动力学软件模拟飞片速度可达到12～15km/s。

[0040] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。