Устройство для генерации наносекундных видеоимпульсов

Устройство для генерации наносекундных видеоимпульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ НАНОСЕКУНДНЫХ ВИДЕОИМПУЛЬСОВ, содерм жащее источник электронов, систему формирования и фокусировки электронноцр пучка,, систему отклонения электронного пучка и линию передачи с внешним проводником со щелью для прохояадения электронного пучка, внутренним проводником с разъемами на входе и выходе, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД устройства, на наружной стороне внешнего проводника линии передачи укреплен дополнительно введенный постоянный магнит магнитный зазор которого расположен напротив цели во проводнике линии переда;чи таким образом, что направление силовых линий в зазоре перпендикулярно к продольной оси линии переда чи, причем высота зазора и напряженHocjb магнитного поля связаны между ;собой соотношением V НН 2450 где h - высота зазора, см; С Н - напряженность поля, э . и - рабочее напряжение источника электронов, нВ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

УУВ Н 03 К 3/53

hH = 2450 y — у

М 5119;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ГНРЬГГИЙ (21) 3365134/18-21 (22) 11.12.81 (46) 23.04.83. Вюл. М 15 (72) M.Å. Герценштейн, В.А. Долженков и В.В. Кобзев (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики и

Московский. государственный университет им.. М.В. Ломоносова (53) 621.374(088.8) (56) 1. Месяц Г.A. Генерирование мощных наносекундных импульсов. "Советское радио", 1974, гл. 10.

2. "Радиотехника и электроника", 1976, 9 5, с. 1106-1110, 1115-1118. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ

НАНОСЕКУНДНЫХ ВИДЕОИМПУЛЬСОВ, содер .: жащее источник электронов, систему формирования и фокусировки электронногр пучка,,систему отклонения электронного пучка и линию передачи с внешним проводником со щелью для...Я0„„1014132 A прохождения электронного пучка, внутренним проводником с разъемами на входе и выходе, о т л и и а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения

КПД устройства, на наружной стороне внешнего проводника линии передачи укреплен дополнительно введенный постоянный магнит магнитный зазор которого расположен напротив щели во внешнем проводнике линии передачи таким .образом, что направление силовых линий в зазоре перпендикулярно к продольной оси линии переда чи, причем высота зазора и напряженность магнитного поля связаны между собой соотношением где h — высота зазора, см, Н вЂ” напряженность поля, э, 0 — рабочее напряжение источника электронов, нВ.

1014132

ЬН = 2450 Ч

Изобретение относится к радиотехнике, к технике генериронания ультразвуковых нидеоимпульсон длительностью короче 10 нс и может быть использовано для генерации мощных импульсов при исследованиях по воздействию высоких плотностей энергии на вещество, а также для генерации мощных импульсов излучения, в частности для генерации импульсов с напряжением 0,1-50 MB и выше, что при волновом сопротивлении линии генератора 50 Ом соответствует уровню мощности в импульсе 0,2 — 50 ТВт и выше.

Изнестны устройства для генерации ультразвуковых импульсов, исполь- 15 зующие различного рода разрядники, в которых применяется генератор с разрядом емкости или генератор с разрядом линии. В таких устройствах емкость или разомкнутая линия медлен- go йо заряжается от источника напряпения, затем через разрядник разряжается на нагрузку (1).

Недостатки устройств: сравнитель но. большая инерционность разрядни- 25 ков, вследствие чего длительность мощного импульса не удается сделать короче 10 — 50 нс, а также н силу нестабильности работы разрядникон имеет место нестабильность формы и момента возникновения переднего фронта импульса, кроме того из-за автоэлектронной эмиссии статическое нап ряжение на накопительной линии ограничено и, тем самым ограничена мощность генератора.

35 Одним из наиболее совершенных гене. раторов такого типа является модуль генератора Ангара-5.

Однако из-за малой мощности каждого модуля необходимо применять па- ® раллельно работающие 48 модулей, что связано.с увеличением размеров и стоимости, трудностью синхронизации и, что самое главное, трудностью использования энергии синтеза и ис-. пользования нейтронного излучения реакции.

Наиболее близким к изобретению является устройство для генерации видеоимпульсов на основе однородной 5О линии передачи, в котором пятно электронного пучка сканирует вдоль линии передачи со скоростью, равной скорости волны в линии.по направлению к выходному разъему линии передачи. Устройство содержит источник электронов, выход которого связан с входом системы формирования и фокусировки электронного пучка, а также системы отклонения пучка и однородную линию передачи с внешним 6О ронодником со щелью для прохождения пучка электронов, внутренним проводником и разъемами на входе и выходе.

Напряжение на линии возникает на очень короткое время, и притом не 65 статическое, а в виде бегущей волны. Поэтому допустимы существенно большие токи антоэлектронной эмиссии 2 .

Недостатком известного устройства на высоких уровнях мощности является падение КПД, связанное с тем, что для получения высокого уров ня мощности необходимо применить высокие напряжения источника электронов, при которых скорости электронов приближаются к схорости света. Электроны с такими скоростями сильно взаимодействуют с магнитным полем волны. Магнитное поле поворачивает электроны и нарушает режим зарядки внутреннего проводника линии, что вызывает падение КПД возбуждения.

Целью изобретения является повышение КПД устройства.

Поставленная цель достигается ì, что в устройстве для генерации наносекундных нидеоимпульсов, содержащем источник электронов, систему формирования и фокусировки электронного пучка, систему отклонения электронного пучка и линию передачи с внешним проводником со щелью для прохождения электронного пучха, внутренним проводником и разъемами на входе и выходе, на наружной сто роне ннешнего проводника линий передачи укреплен дополнительно внеденный постоянный магнит, магнитный зазор которого расположен напротив щели во внешнем проводнике линии передачи таким образом, что направление силовых линий в зазоре перпендикулярно к продольной оси линии передачи, причем высота зазора и напряженность магнитного поля. связаны между,собой соотношением где h — высо га зазора, см,"

Н вЂ” напряженность магнитного по3;

U " -рабочее напряжение источника электронов, кВ.

На фиг. 1 показана схема устройства для генерации наносекундных видеоимпульсов, на фиг. 2 — разрез

A-A На фиг. 1.

Устройство содержит источник 1 релятивистских электронов, выход которого связан с входом системы 2 формирования и фокусировки электронного пучка, а также системы 3 отклонения пучка и линию 4 передачи с внешним проводником 5 со щелью б для прохбждения пучка электронов, внутренним проводником 7 и разъемами на входе 8 и выходе 9. На наружной стороне внешнего проводника 5 линии 4 передачи укреплен постоян1014132

1У 71 12

Ф4И. 2

ВНИИПИ Заказ 3038/67 Тираж 934 Подписное

ЮВЬЮЮЮ

Филиал ППП "Патент"„ r.Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4 ный магнит, состоящий из магнитопровода 10 и полюсных наконечников 11, магнитный зазор 12 которого распо-. ложен напротив щели 6 во внешнем проводнике 5 линии 4, а силовые линии .

13 магнитного поля в зазоре 12 перпендикулярны к продольной оси линии

4 передачи.

Устройство работает следующим образом.

Электронный поток создается в ис- 0 точнике,1 электронов, запуск которого осуществляется устройством синхронизации (не показаноГ. Далее с помощью. системы 2 формирования и фокусировки формируется электронный 1 5 пучок. Этот пучок сканирует с помощью системы 3 отклонения вдоль линии

4 передачи со скоростью, равной скорости волны, распространяющейся по направлению к раэъему на выходе 9 линии 4 передачи. При этом между внутренним и внешним проводниками 7 и 5, линии 4 передачи возникает электро магнитная волна, бегущая от начала линии к ее разъему на выходе 9. Таким-образом, на выходе линии (разъем на выходе 9) возникает ультракороткий видеоимпульс. К разъему на входе 8 обычно подключается балластная нагрузка (не показана), которая поглощает электромагнитную волну, бегущую в обратном направлении, которая может возникнуть в реальной конструкции из-за различных неточностей.

Длительность выходного импульса Ç5 при этом равна ширине электронного пятна, деленной на скорость света, а время генерации импульса - длине линии,, деленной на скорость света.

Выходной импульс может быть в сотни 4Q раз короче, чем время генерации, и тем самым импульсная мощность источника электронов может. быть в сьотз ни раз меньше мощности выходного им" пульса.

: Электроны пучка, проходя зазор 12 между полюсными наконечниками 11 магнита, отклоняются магнитным по« лем и через цель 6 во внешнем проводнике 5 линии 4 передачи входят в про." странство между внутренним и внешним проводниками 7 и 5.линии под опреде-; ленным углом Ы„ к продольной оси линии 4 передачи. Этот угол должен определяться из расчета, чтобы обеспечить максимальный КПД.

При оптимальном угле входа элек тронов в линию 4 происходит полная остановка электронов пучка на внутреннем проводнике 7-линии 4 передачи с полной передачей всей запасен ной пучком энергии волне. Теоретический КПД возбуждения устройства равен 100%.

Предложенное устройство имеет следующие преимущества.

При малых энергиях электронов

{до 100 кэВ) КПД известного устройства равен приблизительно 50%, а

КПД устройства с неоднородной линией передачи приблизительно 90%. При дальнейшем увеличении энергии электронов (свыше 100 кэВ )-КПД обоих устройств начинает довольно быстро падать. При энергии около 10 MsB КПД возбуждения известного устройства не превышает 10В.

В качестве базового объекта используем параллельно работающие модули генератора Ангара-5. КПД модуля генератора Ангара-5 приблизительно 50% IIo отношению к энергии, запасенной в накопителе.

Изобретение позволяет получить значительно большие мощности в еди-. ничном модуле и избежать системя из параллельно работающих модулей.