Способ формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов

Способ формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«» 652698

Секв Севетеиик

COllaall3KTllQeOCllN

Рвсаубпии (63) дополиительиое к авт, свид-ву(22} ЗаЯвлено 110777 (21) 2513957/18-21 с присоединением заявки Ph

Н Оз К 5/ОО

Государственный комнтет ссср оо делам нзооретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 15а37йБюллетень ¹ 10 (53) УДК 621.373 (088.8) Дата опубликования описания 1 50 379

P2) Авторы изобретение

Э. И.Аснновский, Л.М. Васнляк, A.Â.Êèðèëëèí и В.В.Марковец

Институт высоких температур AH СССР (73) Заявитель (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ

СУБНАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в генераторах высоковольтных импульсов субнаносекундного диапазона.

Известные способы формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов основаны на пробое двух— электродного промежутка, заполненного диэлектрической средой или находящегося в вакууме, при подаче на разрядный промежуток высоковольтного импульса Р3

Такие способы формирования субнаносекундных импульсов не позволяют получить высокую частоту следования о импульсов прн сохранении повышенной

p абильности их параметров.

" Известен способ формирования выс6ковольтных субнаносекундных импульсов путем заполнения разрядного промежутка газом и подачи на него высоковольтных наносекундных импульсов " положительной полярности (23 .

Диэлектрическая среда пробивается при перенапряжении на промежутке, хб в результате чего фронт начального наносекундного импульса уменьшается до долей наносекунд. Полученный импульс с субнаносекундным фронтом подают затем на срезакщий разрядник, для формирования заднего фронта импульса, умеиьшая его длительность.

Данный способ по технической сущности и достигаемому результату является наиболее близкнм к предлагаемому способу формирования высоковольтных субнаносекундных импульсоа .

Этот способ обладает следующими недостатками: низкой частотой следования импульсов, определяемой временем восстановления электрической прочности разрядного промежутка после пробоя, плохой воспроизводимостью параметров выходного импульса, обус« ловленной нестабильностью пробоя.

При формировании импульсов известньич способом необходимы, как минимум, два Формирующих элемента: один из них формирует передний фронт импульса, в другой — задний фронт и длителЪ= ность импульса. Формирующие устройст ва, основанные на известном способе, имеют сравнительно малый ресурс из-за того, что ток электронной эмиссии неравномерно распределен по поверх- ности электродов и вызывает" их эроэи@1

Цель изобретения состоит в повышении частоты следования и улучшения б 52698 4 электрических параметров субнаносе к»уносных импульсов.

Указанная цель достигается тем, что в способе формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов предусматривающем заполнение разрядного промежутка газом и подачу на 5 него высоковольтных наносекундных импульсов положительной полярности, гаэ перед подачей наносекундного импульса предварительно иониэируют и поддерживают отношение периода ленг 0 мюровских колебаний к длительности передного фронта наносекундного импульса в пределах от 0,1 до 10.

Предлагаемый способ реализуется на примере устройства, функциональная схема которого прилагается, Устройство содержит разрядный промежуток 1, устройство 2 для заполнения разрядного промежутка газом, устройство 3 для предварительной иониэации газа в разрядном промежутке,генератор 4 высоковольтных наносекундных импульсов .положительной полярности и камеру 5,стенки которой выполнены иэ диэлектрика. Формируемый на выходе устройства высоковольт- 25 ный субнаносекундный импульс б отводится с разрядного промежутка 1.

Устройство работает следующим образом.

Разрядный промежуток 1 заполняют ЗО газом с помощью устройства 2 ° Газ в разрядном промежутке 1 ионизируют с помощью устройства 3. На разрядный промежуток 1 подают высоковольтный наносекундный импульс положительной 35 полярности от генератора 4. При,этом поддерживают отношение периода ленгмюровских колебаний к длительности переднего фронта подаваемого наносекундного импульса в пределах 0,1-. 10.40

После чего с разрядного промежутка 1 снимают высоковольтный субнано секундный импульс б.

В описанном устройстве формирование высоковольтных субнаносекундных импульсов основано на том, что в укаэанных условиях происходит новая форма развития разряда, заключающаяся в возникновений и распространении электрической волны ионизации через плазму с данной степенью иониэации. Когда фронт волны достигает второго электрода, на нем генерируется субнаносекундный высоковольтный импульс.

Возникновение волны ионизации зависит от начальных условий и 55 происходит в том случае, когда отношение периода ленгмюровских колебаний к длительности фронта наносекундного импульса поддерживают

В пределах 0,1т10. Когда указанное 60 отношение больше чем 10, то градиент потенциала фронта электрической волнй ионизацин мал, волна не возбуж.— дается и формирования субнайосекундных импульсов не происходит. В эксперименте, при приближении отношения к 10 амплитуда субнаносекундных импульсов падает,а длительность импульса растет до тех пор, пока амплитуда не станет равной нулю. Таким образом, цель изобретения не достигается.

Когда указанное отношение меньше чем 0,1, то проводимость плазмы становится высокой, и в этом случае плазма играет роль проводника, замыкающего электроды. При этом формирование волны ионизации затруднено и импульс проходит через разрядный промежуток без процесса формирования субнаносекундного импульса. Плазма экРлнирует электрическое поле импульса в случае, если частота ленгмюровских колебаний с р будет существенно меньше характерных частот <д подаваемого импульса. Наиболее высокая характерная частота оз содержится во фронте и приблизительно равна 1/тр, где ь -длительность переднего фронта. Экранирование должно обязательно иметь место при cl)f>wp(0,1, что сООт» ветствует нижнему пределу.

Возможность повышения частоты следования связана с тем, что время возвращения плазмы в рабочее состояние значительно меньше времени деионизации, которое требуется для восстановления диэлектрической прочности разрядного промежутка в известном способе. Наличие высокой концентрации электронов обеспечивает равномерный токосъем с поверхности электродов, что уменьшает их эрозию и увеличивает ресурс формирующего устройства, основанного на предлагаемом способе.

Улучшение электрических параметров в том числе воспроизводимости выходного импульса, обеспечивается высокой воспроизводимостью волны ионизации, возникающей в формирующем усrройстве при указанных условиях. Устройство, основанное на предлагаемом способе, генерирует субнаносекундные импульсы без дополнительных устройств формирующих длительность и задний фронт импульса.

Предлагаемый способ прост в осуществлении и не требует специального оборудования.

Использование данного способа формирования субнаносекундных высоко- . вольтных импульсов обеспечит по сравнению с существующими способами следующие преимущества: возможность формирования субнаносекундных высоковольтных импульсов без дополнительных устройств для формирования... длительности и заднего фронта импуль« са. При этом достигается повышение частоты следования импульсов до одного мегагерца, что выше частоты следования, достижимой в известных способах (100 кГц) . Улучшается воспроизводимость временных параметров до

5 10 "сек, электрических до 1%, Что

652698

Формула изобретения

Составитель С.Маценко

Редактор Н.Коган Техред З.Фанта Корректор И.Ковальчук

Тираж 1059 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1076/53

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 ! г лучше аналогичных параметров в известных способах (10 -:10 сек и ЗЪ)

Возможно создание формирующих устройств на указанные параметры с повышенным реоурсом не менее 10 -:10

9 импульсов, что значительно превышает ресурс формирующих устройств на теже параметры, основанных на известных способах.

Способ формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов путем заполнения разрядного промежутка газом и подачи на него высоковольтных наносекундных импульсов положительной полярности, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения частоты следования и улучшения электрических параметров формируемых импульсов, гаэ перед подачей наносекундного импульса предвари5 тельно ионизируют и поддерживают отношение периода ленгмюровских колебаний к длительности переднего фронта наносекундного импульса в пределах от 0,1 до 10. р Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Месяц Г.А ° Генерирование мощных наносекундных импульсов, М., Советское радио, 1974, с.92..

2..Авторское свидетельство СССР

Ф 155826, кл. Н,01 Т 3/00, 1963.