Генератор наносекундных импульсов
Иллюстрации
Реферат
1. ГЕНЕРАТОР НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержсодий двойную формирующую линию коаксиального типа, состоящую из центрального, среднего электродов и корпуса, генератор импульсного напряжения, выход которого подключен к среднему электроду линии, обостряющий разрядник, включенный между центральным проводником линии и нагрузкой, второй конец которой соединен р корпусом линии, разрядник двойной формирующей линии, включенный между корпусом и средним электродом линии, и зарядную индуктивность , один конец которой подключен к корпусу линии, отличаi ющийся тем, что, с целью повышения эффективности генератора, вто (Л рой конец индуктивности подключен к нагрузке. -WUJ 1-: дтг-гп .е. НИЯ ft ТВЮШ 5Глг:.;,, . isthlKA . ..«ji оо ел Ю 4 СО
„„SU„„852149
СОЮЗ СОВЕтсНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3(59Н 05 Н 7 00 Н 03 К 3 00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР . 00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ъ 7
4ц !. ;, и :, .ф- :: 1: -, ЧЪ4 (у. „" ц,. и. .- 1
К A8TOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2892526/18-21
" (22) 05.03.80 (46) 07.04.83. Бюл. Р 13 (72) Е. И. Логачев, Г. Е. Ремнев и Ю. П. Усов (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском орде на Октябрьской Революции и ордена
Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.N. Кирова (53) 621.384.6(088.8) (56) 1. Говоров В. В; и др. Система двухимпульсного питания больщой стри,мерной камеры ПТЭ 9 4, 1976, с. 32.
2. Арбузов A. И. и др. Сильноточный ускоритель "Вера" ° Труды научноисследовательского института ядерной физики при ТПИ, Томск, 1979, в. 8 с. 5-8 (прототип) . (54)(57) 1. ГЕНЕРАТОР НАНОСЕКУНДНЫХ
ИМПУЛЬСОВ, содержащий двойную формирующую линию коаксиального типа, состоящую из центрального, среднего электродов и корпуса, генератор импульсного напряжения, выход которого подключен к среднему электроду линии, обостряющйй разрядник, включенный между центральным проводником линии и нагрузкой, второй конец которой соединен с корпусом линии, разрядник двойной формирующей линии, включенный между корпусом и средним электродом линии, и зарядную индуктивность, один конец которой подключен к корпусу линии, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы- э щения эффективности генератора, второй конец индуктивности подключен к нагрузке, I
852149
Изобретение относится к импульсной технике и ускорительной технике и может быть использовано для генерации сильноточных релятивистских электронных и ионных пучков. 5
Известен генератор двух разнополярных импульсов, состоящий из двойной формирующей линии (ДФЛ), последовательно с ней включенной одинарной формирующей линии (ОФЛ), разряд" 10 ника двойной формирующей линии, раз- рядника ОФЛ, индуктивности, шунтирующей нагрузку, двух генераторов импульсных напряжений (ГИН), заряжающих ОФЛ и ДФЛ, нагрузки, подсоединенной к общему корпусу и электроду разрядника ОФЛ (1J, при этом получаются два разнополярных импульса; первой с амплитудой 150 кВ, второй с а литудой 800 кв и временем за- 20 паздывания один относительно другого 200, нс.
Недостатками этого генератора являются сложность конструкции, обусловленная наличием двух генераторов импульсных напряжений и схемы их синхронизации, а также сравнительно большое время запаздывания между импульсами.
Наиболее близким техническим ре,шением к изобретению является генератор наносекундных импульсов, содержащий ДФЛ, состоящую из коаксиальных центрального и среднего электродов и корпуса; ГИН, подсоединенный к среднему электроду ДФЛ; обостря- 35 ющий двухэлектродный газовый разрядник, подсоединенный к центральному электроду ДФЛ и нагрузке; другой конец нагрузки подсоединен к корпусу
ДФЛ; зарядную индуктивность, подсо 40 единенную к центральному электроду
ДФЛ и корпусу (2 ). . В устройстве первым срабатывает разрядник ДФЛ,после времени пробега по линиям ДЛФ импульс напряжения
При этом при выполнении разрядников в виде газовых разрядников дав ление газа Р и зазор 4< в обостряющем разряднике и в разряднике Д
ФЛ
P d должны быть связаны соотноше
2 2 м 2 — Я 1 +
Р2 4 л 4 3 где t . - время пробега по ДФЛ; л
- длительность фронта зарядной линии, 45
2."Генератор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что разрядники выполнены в виде газовых разрядников, у которых давление газа Р, межэлектродное расстояние d„ в обостряющем разряднике и давление
Р> и расстояние 42 в разряднике линии удовлетворяет соотношению
Р2 1 + Ь, Р, 0„ t9 где tä - время пробега по двойной формирующей линии;
t — длительность. фронта заряд- ной линии.
3. Генератор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что разрядники выполнены жидкостными или твердотельными, причем межэлектродные расстояния обостряющего разрядника
d< и разрядника линии d удовлетво4g. М ряют соотношению — = 1 +—
d„
4., Генератор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что разрядники выполнены управляемыми и подключены к блоку синхронизации °
2 прикладывается к обостряющему разряднику, который срабатывает, и импульс напряжения выделяется на нагрузке.
Недостатком данного устройства является ограниченная область его функциональных возможностей, а именно: в гейераторе невозможно получение двух импульсов напряжения на согласованной нагрузке, следующих один за другим с задержкой менее
1-10 с.
Целью изобретения является повышение эффективности генератора.
Указанная цель достигается тем, что в известном генераторе наносекундных импульсов, содержащем двойную формирующую линию коаксиального типа, состоящую из центрального, среднего электродов и корпуса, генератор импульсного напряжения, выход которого подключен к среднему электроду линии, обостряющий разряд-, ник, включенный между центральным проводником линии и нагрузкой, вто-рой конец которой соединен с корпусом линии, разрядник двойной формирующей линии, включенный между корпусом и средним электродом линии, и зарядную индуктивность, один конец которой подключен к корпусу линии, другой конец индуктивности подключен к нагрузке.
852149
С
4-7
2Ъ С +С 3
+7 2- 3
50 а при выполнении их жидкостными или твердотельными межэлектродные расстояния удовлетворяют выражению
d2fd = + если разрядники выполнены управляемыми, они подключены к блоку синхронизации. Синхронизирующие импульсы подаются так, чтобы вначале сработал обостряющий разрядник, а через требуемое время запаздывания — 10 разрядник ДФЛ.
С учетом изложенных признаков устройства при поочередном срабатывании.разрядников на нагрузке формируются два разнополярных импульса. 5
Амплитуда их при минимальной задержке между импульсами и согласованной нагрузке одинакова и равна половине зарядного напряжения, длительность их определяется двойной длиной пробега электромагнитной волны по ДФЛ, 20 а значит длиной электродов ДФЛ.
На чертеже приведена принципиальная схема генератора для питания сильноточного вакуумного диода для случая использования газовых неуправляемых разрядников и равных волновых сопротивлений линий ДФЛ.
Генератор наносекундных импульсов содержит генератор 1 импульсных напряжений, выход которого подключен к среднему электроду 2 ДФЛ,. центральный электрод 3 ДФЛ подкЛючен к одному из электродов обостряющего разрядника 4, другой электрод которого подсоединен к индуктивности 5 35 и потенциальному электроду вакуумного диода б. Между средним электродом ДФЛ 2 и корпусом ДФЛ 7 подключен разрядник 8.
Устройство работает следующим 40 образом.
При подаче импульса высокого напряжения генератора 1 на средний электрод 2 ДФЛ линия, образованная электродами ДФЛ 2, 7, заряжается до 45 полного напряжения. Линия 2- 3 заряжена до напряжения, определяемого выражением
1 где С вЂ” емкость между электродом разрядника 4 и корпусом 7;
С2 — емкость между электрода2-3 ми 2-3;
03 — зарядное напряжение.
3 4
Емкость С 2 3 в 10 -10 раз больше, емкости С4 „ соответственно и напряжение 2 много меньше зарядного 60 напряжейия. В соответствии с этим центральный электрод 3 ДФЛ и соответственный электрод разрядника 4 будут иметь потенциал, равный практически величине зарядного напряже- 65 ния. Межэлектродная емкость разрядника 4 выбрана много меньше емкости потенциального электрода диода на землю. Однако сравнительно малая величина напряжения, наводимая на потенциальном электроде диода, еще более снижается индуктивностью 5.
При достижении определенного значения величины зарядного напряжения разрядник 4 срабатывает. После этого происходит зарядка линий 2-3 через потенциальный электрод вакуумного диода б и соответственно частичный разряд линии 2-7 ° При сопротивлении нагрузки 2н, согласованной с выходным импедансом ДФЛ, 2н = p„ + Я на нагрузке выделяется импульс на" пряжения, равный половине величины зарядного напряжения. Далее после времени двойного пробега по линиям отраженной волны в линии 2-7 и преломленной в 2-3 ати линии заряжаются до приблизительно половины зарядного напряжения, при котором сработал разрядник 4. К тому же за это время происходит подзарядка линии от ГИН. Через время t при напряжении, превышающем напряжение срабатывания разрядника 4 на величину
О вЂ, когда отраженная волна еще
tn
3 не дошла до разрядника 8, срабатывает разрядник 8 и через время пробега по линии на нагрузке выделяется импульс, уже сформированный ДФЛ. Он также равен половине зарядного напряжения,. а длительность равна длительности первого импульса, полярность его обратна полярности первого импульса.
B случае когда разрядник 8 устанавливается между электродами 3-2, на нагрузке формируются импульсы одной полярности.
Пробивное напряжение в газовых разрядниках определяется произведе нием давления P на величину зазора c3 .. Поэтому напряжение срабатывания второго разрядника будет определяться давлением Р2 и зазором d2i которые должны подчиняться выражению — 1 +
Рг дг л
Р., 4
Э где t > — длительность фрс нта зарядного ймпульса, при котором срабатывает второй .разрядник (с з в оптимальном случае — это время, йогда зарядное напряжение достигает максимальной амплитуды). Однако возможно и включение разрядников ниже величины максимального значения зарядного напряжения °
При исиользоании жидкостных и твердотельных разрядников величиной, определяющей напряжение срабатыва852149
Составитель Е. Громов
Редактор Н. Аристова Техред M. Коштура. Корректор В. Гирняк
Заказ 6587/3 Тираж 843 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния разрядника, является межэлектооцный зазор, поэтому выражение для
82.будет следующЬе: — -= 1+
3 л д1 . э
Возможно использование также уп» ранляемых разрядников. В этом случае разрядники 4 и 8 должны быть объединены схемой синхронизации. Запускаюркий импульс вначале подается на разрядник 4 через время запаздывания (минимальное значение его с„, определяемое требуемой задержкой между импульсами на разряднике 8).
Таким образом, такое выполнение генератора на осйове ДФЛ значительно расширяет диапазон его применения.