介質壁加速器

介質壁加速器是基於絕緣微堆技術、固態脈衝形成線技術和光導開關技術的新概念高梯度脈衝加速器。

絕緣微堆，又稱高梯度絕緣子（HGI），它是一種新型的絕緣結構，是由毫米量級或更薄的環狀絕緣層與金屬層交替排列而成。該結構可抑制三相點(金屬材料、絕緣材料和真空交界處)發射的初始電子轟擊絕緣材料產生的二次電子。因此，高梯度絕緣子可以實現達100MV/m的真空絕緣場強，以維持介質壁加速器所需的加速電場。結構內部腔體實現真空，可用於帶電粒子束的加速和輸運。

固態脈衝形成線（可鏈接），它是由新型電介質材料製成的，是產生高電壓脈衝的關鍵器件。具有結構緊湊、介電常數穩定、高頻介質損耗小、絕緣場強高等特點。

光導開關，是由光控光導半導體材料製成（如砷化鎵、碳化硅半導體），是利用激光能量激勵半導體材料，使其電導率發生變化而產生電脈衝的開關器件。它可在亞納秒量級的時間裏實現數十千伏乃至更高電壓的通斷。具有低抖動、高峯值功率、小尺寸等優點。

跟所有粒子加速器一樣，介質壁加速器利用電場對帶電粒子進行加速。普通直線感應加速器（LIA）僅在加速間隙上有加速電場，束流傳輸管道大部分被內置磁芯與螺線管的無加速場漂移段佔據，因此平均加速梯度通常不超過1 MV/m。而介質壁加速器採用上述新技術，使用高梯度絕緣子作為帶電粒子束加速、傳輸通道，使用固態脈衝形成線和光導開關產生高峯值功率脈衝電壓，直接作用下絕緣微堆上產生脈衝加速、聚焦電場，不需要使用磁芯和螺線管，整個束傳輸通道即是一系列加速間隙的直接串聯而沒有漂移段，可獲得較高的平均加速梯度，最高可達100 MV/m。