近年来，快速Z箍缩驱动等离子体内爆取得的巨大成就，使对快速Z箍缩驱动器技术及其应用技术的研究成为脉冲功率技术领域的新的热点。真空磁绝缘传输技术的应用是快速Z箍缩驱动器取得突破性进步的关键技术之一。磁绝缘传输技术是高能量密度粒子束及等离子体驱动器中传递MW／cm~2量级功率流密度的常用技术，随着快速Z箍缩技术研究的深入，对其电磁性能的研究逐渐受到人们的重视。本文是为圆盘锥形磁绝缘传输线(Magnetically insulated Transmission line，简称MITL)系统的工程设计而开展的理论计算工作，工作基于两个目的：第一，掌握圆盘锥磁绝缘传输系统有关电学参数的计算方法、磁绝缘性能变化的规律以及整体系统结构力学分析的基本方法；第二，为系统的工程研制提供一套严密而完整的设计思路。 磁绝缘传输线的电磁性能主要指MITL的电压、电流关系以及与之相关的电场、磁场关系(即磁绝缘理论)；也包括由电磁作用引起的效应特性(如力学效应、热效应等)，其中磁绝缘理论是描述MITL电磁性能的主要工具。目前研究磁绝缘的基础理论分为稳态和非稳态两种。稳态定常理论以层流理论为代表，在MITL的工程设计中被广泛采用；非稳态不定常流理论为时变场理论，经常用于MITL局域区电子流分析。 MITL在快速Z箍缩驱动器中有多种结构，圆盘锥形MITL最具代表性，而尤其以美国Sandia国家实验室PBFAZ装置(也称Z机器)的四层圆盘锥MITL性能最优良。 圆盘锥形MITL的主体结构包括绝缘堆、外MITL、中心汇流器(包括双层柱-孔盘旋面(Double Post-hole Convolute，简称DPHC)、内MITL以及负载区)。其中绝缘堆和外MITL(圆盘锥结构)的结构和尺寸直接决定了整个真空系统的架构，因此掌握绝缘堆和外MITL的电参数设计是关键。根据电磁学的基本原理，推导了组成圆盘锥磁绝缘系统的几种特殊构形传输线的电容、电感及阻抗计算公式，并用公式计算了Z机器的四层圆盘锥的相关电参数，对应部分的计算电感比国外公布值仅大3％、阻抗值大5％，符合程度较好。 在设计圆盘锥形MITL各部分具体结构时，需要研究几种典型导体构形(如平板形、同轴圆筒形及共顶点同轴圆锥形)的磁绝缘性质，计算最大空间电荷限制流，找出空间电荷限制流与传导电流的定量关系。阴极场致发射电子在电场作用下形成到达阳极的空间电荷限制流。当导体中不存在传导电流时到达阳极的空间电荷限制流最大；这个最大电流不但与阳极电压相关，而且与导体的几何构形、非平板型导体的电极性有关。当导体中存在传导电流并逐渐增大时，到达阳极的空间电荷限制流从最大值逐渐减小直至截止形成磁绝缘。到达阳极的空间电荷限制流与传导电流存在定量关系。同样，这个定量关系除了与阳极电压有关外，还与导体的几何构形有关。根据Poisson方程、电子相对论效应及空间电荷限制流假设，推导出不存在传导电流时平板形、同轴圆筒形及共顶点同轴圆锥形三种导体构形共同遵循的广义PoissQn方程，并由此计算到达阳极的最大空间电荷限制流。国外公布的文献只研究了平板形的最大空间电荷限制流，并用两个分段级数表示这个电流与阳极电压的关系;而本文首先通过求解广义Poisson方程得到数值解，再用8阶数值拟合，得到的结果比两个分段级数分别取24和20项得到的结果精度高得多(电压大于6MV时，拟合解精度高一个数量级)。在研究传导电流对空间电荷限制流的影响时，引入传导电流系数，可将广义Poisson方程推广成传导电流相关的广义Poisson方程，可系统地研究各种导体构形的传导电流对空间电荷限制流的影响，即可以用传导电流的大小直接描述磁绝缘的程度。在有关文献中仍然只针对平板构形进行了研究，且计算的电压范围非常低(仅限于IMV以下);而实际应用中导体构形比平板形复杂得多，电压范围也高得多，因此本文计算的电压范围达到6.SMV。 四层圆盘锥形MITL各部分的电参数是通过电路模型联系起来的。电路模拟是设计并检验四层圆盘锥形呱TL系统电参数的重要方法。本文采用了两种不同的电路模拟方法:一种是以分段集中电感假设为基础的等效电路模型，以四层圆盘锥MITL结构为研究对象，模拟Z机器典型实验得到的总电流比测量结果小2%、绝缘堆电压比测量结果高6%。另一种是通过开发TLCODE方法而建立的磁绝缘有损传线模型，即将磁绝缘传输线模拟成有损传输线，较为精确地模拟磁绝缘的瞬态效应。将TLCODE方法与PSPICE方法模拟同样的电路模型，对结果进行了比较，同样位置的电流最大误差仅为0.4%、电压误差为0.7%，结果表明对TLCODE方法的开发是成功的。 利用推导的计算公式及建立的理论模型，设计研制了阳加速器的圆锥形MITL。新MITL在Marx充电60kV时短路电流峰值达到了1 MA、上升沿87 ns，比原结构的峰值提高了23%、上升沿缩短了14%左右;而丝阵实验时Marx充电45 kV新MITL达到的电流，与旧结构充电60 kV时的电流相当。实验结果表明已建立的MITL的系列设计方法是有效可靠的。本文在此基础上提出了关于四层圆盘锥MITL参数理论计算的更加一般和严密的方法与步骤，并对今后拟研制的传输电流10 MA的四层圆盘锥MITL系统的主要参数进行了初步理?