Устройство для формирования наносекунд-ных импульсов toka и напряжения

Патент 851581

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ (u>851581 (61) Дополнительное и авт. сеид-вувЂ” (22) Заявлено 301179 (21) 2846796/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетвЂ” (53)М. Клз

Н 01 Т 9/00

Н 03 К 3/78

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 300781 Бюллетень № 28 (53) УДК 621 316 .933(088.8) Дата опубликования описания 30.07,81 (72) Авторы изобретения

Н.К. Капишников, В.М. Муратов и В.Я. Ушаков

Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени политехническом институте им.С.М. Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОСЕКУНДНЫХ

ИМПУЛЬСОВ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно к устройствам формирования импульсов тока и напряжения, и может быть использовано в сильноточных наносекундных ускорителях и генераторах мощных наносекундных импульсов.

Известны коммутаторы для формирующей линии, содержащие два противостоящих электрода, которые благодаря своей простоте нашли широкое применение в устройствах наносекундной импульсной техники 11.

Однако подобные коммутаторы имеют, как правило, высокую индуктив- 15 ность, что приводит к большой длительности фронта сформированного импульса. Кроме того, очень высокое волновое сопротивление приводит к рассогласованию коммутатора с формирующей линией и как следствие к значительным отклонениям формы сформированного импульса от прямоугольной.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для формирования наносекундных импульсов тока и напряжения, содержащее блок зарядки, подключенный к нагрузке через последовательно соединенные коаксиальные формирующую и передающую линии, меж- 30 ду жилами которых последовательно включен разрядник Г23 °

Однако этому устройству присущи вышеуказанные недостатки, причем оно обладает сложностью.

Цель изобретения вЂ” повышение амплитуды сформированного импульса и воспроизводимости параметров сформированного импульса и уменьшение длительности фрота импульса.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для формирования наносекундных импульсов тока и напря>кения, содержащем блок зарядки, подключенный к нагрузке через последовательно соединенные коаксиальные формирующую и передающую линии, между жилами которых последовательно включен разрядник, электроды разрядника выполнены коаксиальными, причем межэлектродная емкость С1 разрядника выбрана в зависимости от емкости С формирующей линии в соотношении

О,Ъ(вЂ” (0,+ 2

Кроме того, с целью уменьшения длительности фронта и повышения воспроизводимос н параметров формируемого импульса, один из электродов

851581

О$5C вЂ” C Q $g.

Этим достигается высокая воспроизводимость.параметров сформированного импульса и минимальная для пред- |О лагаемой конструкции длительность фронта импульса.

На чертеже показан узел соединения разрядника и формирующей и передающей линии предлагаемого устройства. 1

Узел содержит разрядник, состоящий из двух цилиндрических коаксиально установленных электродов 1 и 2, из которых электрод 2 подключен к передающей линии 3, а электрод 1 подключен к жиле формирующей линии 4.

Внутренний электрод 2 разрядника выполнен с выступом 5. Геометрические межэлектродная емкость C и емкость С, формирующей линии показаны пунктиром

В качестве изолирующей и рабочей среды в формирующей и передающей ли= нии, а также в разряднике использована очищенная вода с удельным сопротивлением - 10 Ом см.

Устройство работает следующим об- 39 разом.

Во время зарядки формирующей линии

4 потенциал на высоковольтном электроде 2 разрядника возрастает. При достижении напряжением величины, рав- 35 ной пробивному напряжению зазора между электродами, происходит срабатывание разрядника (разрядный канал перемыкает промежуток между электродами

1 и 2). После срабатывания разрядника сформированный импульс напряжения передается по передающей линии 3 в нагрузку (не показана). Причем выбор оптимальной величины межэлектродной . емкости коммутатора позволяет существенно повысить амплитуду сформиро- 45 .ванного импульса. Экспериментально установлено, что максимальная амплитуда сформированного импульса имеет

Формула изобретения место при С„/С270, 3. 50

Однако увеличение О,|с 70,4 не приводит к дальнейшему увеличению амплитуды импульса, а нагрузка на блок зарядки формирующей линии при этом увеличивается (емкость С включена о парафтельно с емкостью С ), что приводит к увеличению времейи зарядки.

Поэтому для получения высокой амплитуды сформированного импульса при небольшом времени зарядки формирующей g) линии необходимо выполнение следующего соотношения

2. Устройс=во по и. 1, о т л и

65 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью разрядника выполнен с выступом на рабочей боковой поверхности, расстояние д от которого до торца внутреннего электрода разрядника выбрано в зависимости от перекрывающейся длины hего электродов в соотношении

При этом амплитуда импульса увеличивается на 7-15%, что для сильноточных генераторов наносекундных импульсов составляет значительную величину.

Однако установлено экспериментально, что форма импульса и его длительность фронта существенно зави,сят от места, в котором идет коммутация Поэтому необходимо локализовать место коммутации и оптимизировать его положение. Локализация места пробоя осуществляется установлением на боксовой поверхности одного из цилиндрических электродов выступа

5, который может быть выполнен как отдельный изолированный выступ (или несколькЬ выступов.) или как круговое ребро. Этим достигается хорошая воспроизводимость параметров сформированного импульса.

Экспериментальные данные о Зависимости длительности фронта ф сформированного импульса от места расположения выступа (от отношения расстояния

d от торца внутреннего электрода коммутатора до выступа к перекрывающейся длине || коаксиальных электродов коммутатора) .показывают, что минимальная длительность фронта имеет место при выполнении соотношения

О,2.5 4 вЂ” 4 О, 35.

При отклонении отношенияд/1|влево или вправо от указанных пределов длительность фронта возрастает.

Таким образом, предлагаемый коммутатор для формирующей лИнии позволяет на 7-15Ъ увеличить амплитуду, в

1,1-1,5 раза уменьшить длительность фронта сформированного импульса и существенно повысить воспроизводи- „ мость параметров импульса. Следует отметить перспективность применения по-; добных коммутаторов для коммутации сильноточных формирующих линий.

1. Устройство для формирования наносекундных импульсов тока и напряжения, содержащее блок зарядки, подклю-. ченный к нагрузке через последовательно соединенные коаксиальные формующую и передающую линии, между жилами. которых последовательно включен разрядник, о т л и ч а ю щ е е с.я тем, что, с целью. повышения амплитуды формируемого импульса, электроды разрядника выполнены коаксиальными, причем межэлектродная емкость С разрядника выбрана в зависимости от емкости С2 формирующей линии в соотношении

0,3C вЂ” - (0,4

851581

Источники информации, рринятые во внимание при экспертизе

Составитель Е. Бочкова

Редактор tg. Ковач Техред M.Tàáàêîâè÷

Корректор Н. Швыдкая

Заказ 6377/78 Тираж 6 34 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 уменьшения длительности фронта и повышения воспроизводимости параметров формуемого импульса, один из электродов разрядника выполнен с выступом на рабочей боковой поверхности, расстояние d от которого до торца внутреннего электрода разрядника выбрано в зависимости от перекрываюшейся длины h его электродов в соотношении:

:о,25(вЂ” C о,Ь5 д

1. Harri son 1

Shannon J Smi th

5 beam generators

research. - Jn.

shington. 1973.

2. Авторское

М 155826, кл. Н

Kolb ., Miller R.

Compact electron

for laser and fUsion

P.roe. V. Symp. Wap. 117-123. свидетельство СССР

01 T 9/00, 1962.