闪光X射线照相是流体力学、爆轰物理及武器物理等科学技术研究必需的光、电、X光三大诊断手段之一。X射线具有较强的穿透能力,可以“固化”瞬态过程中试品内部结构及物质密度分布的变化信息,因此闪光X射线照相在瞬态物理过程的诊断方面具有重要地位,应用前景广阔。脉冲X射线源是闪光X光照相系统的重要构成部分,由X射线二极管、脉冲功率源、充电、控制及辅助系统组成。其中,X射线二极管和脉冲功率源构成脉冲X射线源的核心,是决定脉冲X射线乃至整个闪光X射线照相系统性能的关键因素。杆箍缩二极管和直线变压器驱动分别是近年来强流X射线二极管和高功率脉冲源技术研究领域的热点。本文拟开展采用直线变压器驱动驱动杆箍缩二极管的高功率X光源系统的建模分析。杆箍缩二极管(Rod-pinch diode, RPD)是一种新型的X射线二极管构型,它结构简单,具有辐射产额高、焦斑直径小等优点,是一种颇具竞争力的高亮度二极管。近年来,RPD备受关注,并逐渐出现在美、俄等多个大型闪光X射线照相系统中,在武器物理实验研究中得到应用。RPD虽然结构简单,但影响其物理性能的参数多,且其中发生的物理过程尚未完全明晰,目前大多数的报告采用经验公式或蒙特卡罗方法计算、模拟RPD的阻抗等特性参量及其变化规律。对RPD性能与脉冲流输出特性的耦合关系等仍缺乏系统认识。直线变压器驱动(Linear transformer driver, LTD)是近年来新兴且发展迅速的一种强流高功率脉冲产生技术。本质上,它是一种感应电压叠加装置,采用模块化结构,易于实现串并联。虽然LTD结构简单,但仍有不少问题有待深入研究,例如分布参数的影响、波形调控等。近年来,LTD和RPD的技术优势受到广泛关注,以LTD作为脉冲功率源,RPD作为X射线二极管的设计业已成为新型高功率高剂量X射线源的热点研究方向。美国、法国均提出大规模LTD-RPD脉冲X射线源研制方案。模拟研究LTD驱动的RPD脉冲X射线源的物理性能,通过对系统阻抗匹配关系,辐射性能与实验参量的关系等的系统深入的研究,获得对其中参量关系的系统性认识,对指导LTD驱动RPD的脉冲X光源的工程设计具有重要意义。本文采用蒙特卡罗方法对RPD中电子和离子运动进行了PIC模拟,对束-靶作用过程进行了电子-光子输运模拟,获得了辐射剂量、二极管动态阻抗与二极管结构参数及输入电压脉冲参数等实验参量之间的关系。对RPD的动态特性演变规律获得了一些初步的认识,并对RPD运行过程中的一些物理现象进行了初步的分析。在RPD结构参数对二极管阻抗和辐射性能的影响方面,模拟研究表明,磁绝缘阶段RPD电阻、X射线产额与阴阳极半径比呈正相关关系,X射线产额与阳极杆长度亦呈正相关关系。对比本所1.2 MV“天蝎”X光机及美国Cygnus装置的相关实验数据,模拟结果与实验测试数据吻合良好。模拟试验发现,若抑制阴极盘远端面的电子发射,X射线产额将可望显著提高,将在后续实验中进行进一步验证和评估。本文建立了LTD的全电路模拟模型,将作为负载的RPD阻抗变化特征带入电路的模拟。计算结果表明,RPD的阻抗变化使得基波和基波加二次谐波的准正弦和准矩形脉冲波形输出的LTD均未能有效提高RPD的辐射产额。改善脉冲波形确实有助于改善RPD的电子束箍缩状态,但不能大幅提高束-靶作用过程中的电子能量-x射线转换效率。本文在国内首次采用蒙特卡罗方法模拟研究RPD从发射电子到辐射x射线的整个物理过程。并结合LTD与RPD的全电路时变分析,获得了对LTD驱动RPD的新型X射线脉冲源的全系统物理过程的初步认识,对该类型系统的设计具有一定的参考价值。