Генератор мощных наносекундных импульсов

 

ГЕНЕРАТОР МОЩНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий высоко )вольтные электроды, помещенные в корпус, генераторы импульсных напряжений , подключенные к высоковольтным электродам и имеющие общий блок синхронизации и нагрузку, подключенную через разрядник к одному из крайних высоковольтных электродов, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД при одновременном расширениифункциональных возможностей ,между высоковольтными электродами установлены разрядники,причем казкдый следующий разрядник,начиная с разрядника, расположенного между нагрузкой н. одним из крайних высоковольтных электродов, 1«4еет зазор, больший, чем у предыдущего разрядника.§ (Л ас ел to Од СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК р .Н 03 К 8/53

g, ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2893951/18-21 (22) 17.03.80 (46) 07.04.83. Бюл.913 (72) Г.Е. Ремнев (71) Научно-исследовательский ин"титут ядерной физики при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте (53) 621.373(088.8) (56) 1.G,В.Frazier OWL 11 yulsedelectron - Ьеат generator. J.Vac.Sci;

Tehud, Ч. 9 6, 1975, р.1183-1187., 2. Говоров в.в, и др. Система двухимпульсного питания большой стримерной камеры. ПТЭ. Ð1. 1976,с.32-34. (54 )(57 ) ГЕНЕРАТОР МОЦНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий высоко„„SU„„852135 A

;вольтные электроды, помещенные в корпус, генераторы импульсных напряжений, подключенные к высоковольтным электродам и имеющие общий блок синхронизации и нагрузку, подключенную через разрядник к одному из крайних высоковольтных электродов, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД при одновре менном расширенииФункциональных возможностей,между высоковольтными электродами установленыраэрядники,причем каждый следующий разрядник, начиная с разрядника, расположенного между нагрузкой и одним из крайних высоковольтных электродов, имеет зазор, больший,чем у предыдущего разрядника.©

852135

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение для генерации сильноточных релятивистских электронных и ионных пучков.

Известен генератор для питания сильноточного диода, включающий ге- 5 нератор импульсных напряжений (ГИН) . подключенный через разрядникк одинарной формирующей лин ии (ФЛ ). ФЛ через две одиночные передающие линии подключена к сильноточному диоду. Между всеми линиями установлены разрядники, причем линии имеют различные волновые сопротивления для изменения пара» метров формируемого импульса.В данном генераторе частота срабатывания огра-15 ничивается в основном .временем заряд-. ки конденсаторов ГИН и временем требуемым для электрической прочности разрядников. Максимально возможная частота его срабатывания составляет приблизительно 1 Гц (1 7.

Наиболее близким по техническому решению является генератор, состоящий из коаксиальной двойной формирующей линии (ДФЛ ), включающей средний и центральный электрод и заземленный корпус, причем центральный электрод ,и корпус длиннее среднего электрода.

Этим самым образована одиночная ФЛ, установленная на выходе ДФЛ. Центральный электрод через неуправляемый разрядник подсоединен к нагрузке. ДФЛ также имеет свой разрядник, включенный между корпусом и средним электродом. Средний и центральный электроды подсоединены к ГИН (2 ). Первый им- Ç5 пульс формируется одиночной ФЛ, второй импульс — ДФЛ при срабатывании разрядников. Первый импульс получен на уровне- 150 кВ, второй — 700 кВ.

Недостатком указанной схемы яв- 4() ляется то, что при зарядке центрального электрода от ГИН наводится потенциал на среднем электроде ДФЛ, а при зарядке ДФЛ наводится потенциал на внутреннем электроде. При временах л5 задержки между импульсами, меньших, чем время задержки от ГИН(10 с),это ведет к значительным потерям энергии.

Недостатком такой схемы является также невозможность получения более двух юлпульсов.

Цель изобретения - увеличение КПД и получение серии импульсов напряжения на нагрузке с расширенным диапазоном задержки друг относительно друга, начиная с нуля.

Указанная цель достигается тем, что в генераторе мощных наносекундных импульсов, содержащем высоковольтные электроды, помещенные в корпус, генераторы импульсных напряжений, подклю-60 ченные к высоковольтным электродам и имеющие общий блок синхронизации, нагрузку, подключенную через разрядник к одному из крайних высоковольтных электродов, между выссковольтны- у ми электродами установлены разрядники, причем каждый следующий разряд-, ник, начиная с разрядника, расположенного между нагрузкой и одним из крайних высоковольтных электродов, имеет зазор, больший, чем у предыдущего разрядника. Разрядники могут быть как неуправляемыми, так и управляемыми. В первом случае ГИН должны настраиваться так, чтобы первая линия (от нагрузки ) заряжалась меньшими по амплитуде, а вторая, третья и т,д. — напряжением, большим на величину разброса амплитуды срабатывания разрядников (газовый разрядник под давлением 10 атм имеет разброс 1%), которые соответственно настроены на большее напряжение.

Во втором случае величина зарядного напряжения, линий не имеет принципиального значения, а импульсы синхронизации подаются также и на разряди ики.

На чертеже приведена принципиальная схема генератора на примере трехимпульсного генератора, с согласован-, ной нагрузкой (волновые сопротивления линий равны сопротивлению нагрузки )и неуправляемых разрядников

Генератор мощных наносекундных импульсов содержит высоковольтные электроды 1,2,3, между которыми включены разрядники 4 и 5. Крайний высоковольтный электрод подключен через разрядник б к нагрузке 7. Все высоковольтные электроды, разрядники и нагрузка заключены в общем корпусе

8. Каждый из высоковольтных электродов

1,2,3 подсоединен к соответствующему генератору 9,10,11 импульсных напряжений, которые имеют общий блок синхронизации 12.

Устройство работает следующим образом.

С блока синхронизации 12 подается запускающий импульс на ГИН 9, после его срабатывания заряжается первая формирующая линия, образованная высоковольтным электродом 1 и корпусом 8. При достижении максимального напряжения срабатывает разрядник 6 и на нагрузке 7 выделяется импульс напряжения, равный по амплитуде половине напряжения срабатывания разрядника б (при условии его идеальной коммутации ). Длительность формируемого импульса равна двойной электрической длине первой формирующей линии, Через необходимое время запаздывания подается импульс синхронизации на

ГИН 10, который после включения заряжает вторую формирующую линию, образованную высоковольтным электродом 2 и корпусом 8. При достижении максимального напряжения срабатывает разрядник 4 и импульс напряжения передается через первую формирующую линию в нагрузку. В этом случае первая

852135

Составитель В. Седов

Редактор Н. Аристова Техред В.Далекорей. Корректор A.Çèìîêocîâ

Заказ 6596/3 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная. 4 формирующая линия играет роль передающей инин. Зарядное напряжение второй формирующей линии и напряжение срабатывания разрядника 4 больше зарядного напряжения первой линии на величину разброса срабатывания 5 разрядника 4, чтобы он не срабатывал преждевременно при зарядке первой линии. Далее через определенное.время запаздывания подается импульс синхронизации на ГИН 11, далее заря- 1О жается формирующая линия, образованная высоковольтным электродом 3 с корпусом 8, срабатывает разрядник

5, и импульс напряжения по первой и второй формирующим линиям переда- д ется в нагрузку 7. Зарядное напряжение третьей формирующей линии и напряжение срабатывания разрядника 5 должно превышать зарядное напряжение второй формирующей линии.

Такой генератор позволяет в самых широких пределах регулировать задержку между импульсами от нуля и выше и получать два и более импульсов напряжения. При временах задержки между импульсами больше времени деионизации в разрядниках, они срабатывают вновь на проходящем импульсе напряжения.

Вместо ГИН могут быть использованы импульсные трансформаторы и ис; ЗО точники постоянного напряжения. Следует отметить, что часть энергии от второй и последующих линий ответвляется в ГИНы, но импеданс их, как правило, во много раз превосходит 35 волновые сопротивления формирующих линий. Эти потери незначительны и не превышают потерь при формировании импульсов напряжения, в обычных гене.раторах одиночных импульсов. Это позволяет исключить электрическую связь формирующих линий при их зарядке, лем достигается более высокий КПД.

Генератор мощных наносекундных импульсов при подсоединении к диоду позволяет получать пучки электронов с регулируемой задержкой друг относительно друга„ которые могут использоваться для коллективного ускорения ионов, генерации СВЧ-сигналов.

Возможно также использование генератора для получения рентгеновскихвспышек, для питания искровых и стримерных камер, исследований по пробою диэлектриков и т.д.

Следует также отметить принципиаль но важный факт — получение одного

"длинного" прямоугольного импульса напряжения, длительность которого равна двойной электрической длине всех линий с высоким КПД. Использование для этого одиночной длинной линии на таком распространенном диэлектрике как вода (она имеет диэлектрическую проницаемость, равную

80, что сокращает размеры установки) ,ведет к значительным потерям энергии при формировании импульса, когда вся линия заряжена до нужного напряжения. В этом случае происходит разрядка линии за счет омических потерь в диэлектрике.