Ускоритель заряженных частиц

Ускоритель заряженных частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий двойную формирующую линию, состоящую из двух одинаковых линий, между которыми последовательно с ними включен ускорительный диод, шунтированный встречно включенным высоковольтным диодом , а также цепь из соединенных последовательно источника питания и управляемого коммутатора, о т л и чающийся тем, что, с целью повьпиения надежности, цепь из соединенных последовательно источника питания и управляемого коммутатора включена между высоковольтным входом первой линии и высоковольтным выходом второй линии. s (Л

(191 (111

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (5Ц4 Н 05 Н 5/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ В

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,:,-а:.:;:".-." с а. - - (21) 3452021/18-21 (22) 11.06.82 (46) 15.10.85. Бюл. У 38 (72) E.Ì.Ìåëëåõ и Е.П. Павлов (53) 621.384.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 759042, кл. Н 05 Н 5/02, 28.04.80.

Патент США В 4024430, кл. 315-283, опублик. 17.05.77. (54)(57) УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ

ЧАСТИЦ, содержащий двойную формирующую линию, состоящую из двух одинаковых линий, между которыми последовательно с ними включен ус ;зрительный диод, шунтированный встречно включенным высоковольтным. диодом, а также цепь иэ соединенных последовательно источника питания и управляемого коммутатора, о т л и— ч а ю шийся тем, что,i с целью повышения надежности, цепь из соединенных последовательно источника питания и управляемого коммутатора включена между высоковольтным входом первой линии и высоковольтным выходом второй линии.

523

1 1123

Изобретение относится к области систем импульсного питания ускорителей заряженных частиц. Такие ускорители предназначены, например, для генерации мощных импульсных электронных пучков в микросекундном диапазоне длительностей, Известно устройство импульсного питания ускорителя,в котором накопителем энергии являются индукторы 1ð двойной формирующей линии. Устройство содержит источник питания, коммутатор и двойную формирующую линию, состоящую из двух одинаковых линий, между которыми параллельно им 1S включен ускорительный диод, причем вторая формирующая линия эакорочена на конце.

Недостатком такого устройства является сравнительно невысокая энергия ускоренных электронов.

Амплитуда импульсного ускоряющего напряжения на ускорительном диоде

U равна здесь половине напряжен ния, до которого заряжаются 25 в процессе формирования импульса конденсаторы двойной формирующей линии, т. е. u„= 0, 2, Наиболее близким к изобретению является устройство импульсного питания ускорителя заряженных частиц, содержащее двойную формирующую линию, состоящую из двух одинаковых линий, между которыми последовательно с ними включен ускорительный

35 диод, шунтированный встречно включенным высоковольтным диодом, а также цепь иэ соединенных последовательно источника питания и управляемого коммутатора.

Недостатком известного устройства является его низкая надежность, обус- ловленная тем, что конденсаторы линий в нем длительное время находятся под высоким напряжением,и для достижения приемлемого ресурса работы устройства (порядка 10 импульсов) приходится увеличивать линейные размеры конденсаторов, чтобы снизить значение рабочей напряженности диэлектрика конденсаторов линий.

Целью изобретения является повышение надежности ускорителя.

Для достижения указанной цели в ускорителе, содержащем двойную фор- 55 мирующую линию, состоящую иэ двух одинаковых линий, между которыми последовательно с ними включен ускорительный диод, шунтированный встречно включенным высоковольтным диодом, а также цепь из соединенных последовательно источника питания и управляемого коммутатора, последняя включена между высоковольтным входом первой линии и высоковольтным выходом второй линии.

На фиг. 1 приведена функциональная схема ускорителя; на фиг. 2— форма импульса на ускорительном диоде.

Ускоритель содержит формирующую линию, состоящую из двух одинаковых линий 1 и 2, между которыми последовательно с ними включен ускорительный диод 3, шунтированный высоковольтным диодом 4, в качестве которого может быть использована высоковольтная диодная сборка; высоковольтный вход линии 1 соединен с высоко"

BoJIbTHbIM выходом линии 2 через соединенные последовательно низковольтный источник 5 питания, замыкатель 6 (коммутатор) и выключатель 7 на основе взрывчатого вещества (ВВ). Параллельно ему через разрядник 8 подключен электрически взрывающийся проводник (ЭВП) 9. Блоки управления замыкателя 6 и выключатели 7 совмещены в управляющем блоке 10.

Работа устройства происходит следующим образом. В исходном состоянии замыкатель 6 разомкнут.В элементах линий 1 и 2 нет запасов энергии. Затем на замыкатель 6 приходит сигнал с управляющего блока 10.

После замыкания контактов замыкателя

6 начинается зарядка током индукторов обеих линий 1 и 2 от низковольтного источника 5 питания через замкнутые контакты замыкателя Ь и выключателя. 7 (направление тока показано на схеме стрелками). При достижении током зарядки максимальной величины 3< с управляющего блока 10 приходит сигнал управления на срабатывание взрывчатого вещества (ВВ) выключателя 7, в результате чего сопротивление ветви с выключателем 7 возрастает на несколько порядков. Под действием напряжения, развиваемого на выводах выключателя 7, проби.вается разрядник 8 и ток индуктивного накопителя переводится в ветвь с ЭВП 9, который обеспечивает низкое напряжение на выключателе 7 в течение времени, достаточного для восстановления электрической прочности

1123523

1О

20 ванную нагрузку с сопротивлением

Яц= 2у. Начиная с этого момента

S от места подключения ускорительного диода 3 по обеим линиям 1 и 2, в обе стороны начинают распространяться перепады напряжения, равные Ue(2> снимающие заряд с конденсаторов линий наполовину. После интервала времени, равного 1 (времени пробега волны по линии), падающие волны напряжения отражаются в обеих линиях от разомкнутых концов их с выключателя 7, после чего ЭВП 9 взрывается, в результате осуществляется размыкание зарядной цепи тока индуктивного накопителя. Ток, запасенный в индукторах формирующих линий 1 и 2, начинает заряжать емкости линий. На входе первой линии

1 возникает перепад напряжения амплитудой lJ = 3 р (где р — волновое сопротивление линии) отрицательной полярности (при принятом на схеме направлении тока зарядки), а на выходе второй линии 2 возникает такой же перепад напряжения, но положительной полярности (полярность напряжения зарядки конденсаторов линий показана на схеме). Эти перепады напряжения распространяются по линиям по направлению к ускорительному диоду 3 и достигают его через интервал;времени,, равный времени задержки каждой линии 1 . В этот момент запирается высоковольтный диод 4, и ускорительный диод 3 оказывается соединенным последова- 2S тельно с двумя линиями, заряженными до напряжения 0 разного знака.

Иными словами, две соединенные последовательно линии с волновым сопротивлением р, заряженные каждая до напряжения 0 (суммарное напряжение на линиях равно 2U>) оказываются включенными на согласотем же знаком, и по обеим линиям распространяются волны напряжения амплитудой Llo/2, снимающие полностью заряд с конденсаторов линий, после чего процессы заканчиваются. Таким образом, напряжение на ускоритель,ном диоде . 3 возникает через интервал времени, равный 1з после выключения замыкателя 6 в момент эапирания диода 4, и существует в течение времени, равного длительности двойного пробега волны по линии, т.е.

2 Сз (см. фиг. 2). Амплитуда его равна U, т.е. величине, до которой происходит зарядка конденсаторов линий в процессе формирования импульсного напряжения. Амплитуда тока через ускорительный диод равна половине тока, запасенного в индукторах линий, т.е, 3 3o/2.

По сравнению с известным, описанное устройство имеет более высокую надежность. Это обусловлено тем, что элементы, имеющие наименьший ресурс работы (a именно конденсаторы линий), здесь оказываются под полным напряжением лишь на очень короткое время, равное или меньшее (в .зависимости от расположения относительно нагрузки) длительности импульса, А известно, что пробивная электрическая прочность диэлектриков при коротких импульсных воздействиях напря,жения вначительно превышает значения электрической прочности в режиме постоянного напряжения.

Так например, пробивное напряжение трансформаторного масла, используемого в конденсаторах при импульсном напряжении длительностью 25 мкс, оказывается выше в 1-3 раза. При этом ресурс конденсаторов нарастает более чем на порядок и составит по крайней мере 10 импульсов.

)123523

Техред М. Надь

Корректор В, Гирняк едактор О. Юркова с

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 аказ 7019/1 Тираж 793 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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