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基于氧化铝和碳的非感应陶瓷电阻器用于 JPARC 主环注入踢腿系统电路的阻抗匹配。踢腿器于 2011年 12月安装，自那时以来已成功运行。然而，在几周的运行后，观察到电阻器边缘的放电，将电阻从0(100)增加到0(1M)。调查表明，由于不规则形状的斑点与陶瓷块粗糙表面接触不良，导致微间隙，从而引发放电。为了改善接触，我们在服务大楼的试验台上对两种类型的电阻器进行了试验一个电阻器有一个通过钎焊技术小心地连接到陶瓷主体的电极。另一个电阻器有一个插入的镀铜薄板。本文将描述电阻器开发的细节，并给出未来的前景。
介绍
今天，非感应陶瓷电阻器广泛应用于加速器应用，如高压脉冲功率磁铁。EAK制造的非感应陶瓷电阻器安装在J-PARC主环(MR)的注入踢磁铁的阻抗匹配电路上。四个集总踢磁铁安装在MR上，用于从RCS注入3GeV质子束，自2011年12月以来一直在运行。[1]踢腿系统的等效电路如图所示。1.其中一个磁铁由两个线圈组成，线圈由铜板制成，位于真空室中。电阻器和电容器安装在安装在真空室(充满空气)上的专用盒中(充满空气)。总共有8个盒子，每个盒子中装有15个并联连接的电阻器。
电流互感器测量的激励电流波形如图 2 所示。四个脉冲以 40msee 的间隔传输到磁体。目前，重复周期为 2.48see，并计划朝着设计束流功率的方向缩短。如图所示的波形所示，有一个尾结构，它诱导了循环束团的附加 betatron 振荡。为了减少尾巴，正在对 kicker 磁体进行升级研究。
电阻器的纵向横截面的图片和图纸如图3所示。具有圆柱结构的陶瓷主体由氧化铝(AI203)和二氧化硅(Si02)组成。碳黑用作导体，并在烧结过程中混合。由于高孔隙度(约30%)，陶瓷主体的密度为 2.2g/cm3。
由于陶瓷表面接触电阻高，有必要在陶瓷圆筒上形成电极，因此，在陶瓷圆筒的基体上喷涂100~200um厚度的烧结工艺。接着，用铝制的盖子与底座连接，并用带六角螺母的玻璃钢杆固定。螺母的扭矩被控制在0.6N-m的扭矩扳手上。为避免蠕变放电，表面涂上环氧树脂基涂料(图3中红色显示)。经优化后，总电阻确定为9.30。T对于降低电容电阻器的功耗和电流密度至关重要因为建议在工作条件下使用温度小于150°C峰值电流假设为3500A，以估计在等式电阻中连接的电阻数目。根据这个假设，平均耗电量估计为总共380W。此外，在220kW光束运行的情况下，光束感应电流的贡献估计为60W根据电阻器表面温度升高(AT)与功率(P之间的关系，对于P=因此，我们决定用15个电阻并联(额定功率为750W)，并且电容电阻是合适的。
实验结果
为了估计每个电阻器的耐受性，每种类型的 15个电阻器并联连接到脉冲电源。将图2所示的脉冲分别施加给每组，第二组没有观察到放电。在试验台上，它稳定地运行了 1000 多个小时。另一方面，观察到其他类型的放电。然而，所有类型的使用寿命都比原来的电阻器长。
图 8显示了每个电阻器的纵向横截面的微观结构。在第一种情况(图8(a))下，观察到陶瓷主体和铜焊金属之间的边界处有像针一样的粗糙结构。这些针尖可能会引入微放电，因为电场集中在针尖上。另一方面，在陶瓷主体和铜焊之间的边界处，观察到有像针尖一样的粗糙结构。对于第二种类型，陶瓷和金属是扁平的(图8(b))。虽然通过US清洁去除的碳粉对电阻没有贡献，但它有效地抑制了针状结构的形成。此外，与铝喷涂(图8(c))相比，铜焊金属与陶瓷块牢固地连接在一起。
结论
自2012年3月以来，EAK的注入踢杆磁铁的匹配电阻器出现了严重的放电问题。我们开发了一种新的非感应陶瓷电阻器，具有焊接电极，以改善陶瓷主体和铝电极帽之间的接触。我们需要继续研究放电机制，但目前没有放电电阻器，没有陶瓷主体的超声波清洗。我们可以得出结论，小心地将电极连接到陶瓷主体以避免放电是很重要的。高密度电阻器经过弧焊处理，以确定其可靠性。