RU2226030C1 - Pulse driver of nanosecond pulse generator - Google Patents
Pulse driver of nanosecond pulse generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2226030C1 RU2226030C1 RU2002118261/09A RU2002118261A RU2226030C1 RU 2226030 C1 RU2226030 C1 RU 2226030C1 RU 2002118261/09 A RU2002118261/09 A RU 2002118261/09A RU 2002118261 A RU2002118261 A RU 2002118261A RU 2226030 C1 RU2226030 C1 RU 2226030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- output
- pulse generator
- pulse
- grid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в высоковольтных генераторах наносекундных импульсов для возбуждения лазеров на самоограниченных переходах атомов металлов.The invention relates to pulsed technology and can be used, for example, in high-voltage nanosecond pulse generators for exciting lasers on self-limited transitions of metal atoms.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является импульсный подмодулятор, содержащий тиратронный коммутатор, анод которого соединен с зарядным устройством и емкостным накопителем энергии, подключенным через нагрузку к катоду тиратронного коммутатора. Сетка подготовительного разряда через генератор импульсов подключена к генератору синхронизирующих импульсов. Управляющая сетка соединена с источником отрицательного напряжения и генератором импульсов, который через схему задержки соединен с генератором синхронизирующих импульсов [Описание изобретения к авторскому свидетельству №1592917, H 03 K 3/53, опубл. 15.09.90. Бюл.№34].The closest in technical essence to the proposed one is a pulse submodulator containing a thyratron switch, the anode of which is connected to a charger and a capacitive energy storage device connected through a load to the cathode of the thyratron switch. The grid of the preliminary discharge through the pulse generator is connected to the generator of synchronizing pulses. The control grid is connected to a negative voltage source and a pulse generator, which through a delay circuit is connected to a synchronizing pulse generator [Description of the invention to the copyright certificate No. 1592917, H 03
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы элементов генератора наносекундных импульсов в целом.A disadvantage of the known device is the low reliability of the elements of the nanosecond pulse generator as a whole.
Задачей изобретения является повышение надежности работы элементов генератора наносекундных импульсов путем контроля давления водорода тиратронного коммутатора и концентрации зарядов в его катодно-сеточной области, а также путем контроля уровня напряжения на элементах генератора наносекундных импульсов.The objective of the invention is to increase the reliability of the elements of the nanosecond pulse generator by monitoring the hydrogen pressure of the thyratron switch and the concentration of charges in its cathode-grid region, as well as by controlling the voltage level on the elements of the nanosecond pulse generator.
Задача изобретения решается тем, что в импульсный подмодулятор, содержащий тиратронный коммутатор тетродной конструкции, имеющий не менее двух управляющих электродов, анод которого соединен с зарядным устройством и емкостным накопителем энергии, который в свою очередь через нагрузку подсоединен к катоду тиратронного коммутатора, при этом сетка подготовительного разряда тиратронного коммутатора через первый генератор импульсов подключена к первому выходу генератора синхронизирующих импульсов, а управляющая сетка соединена с источником отрицательного напряжения и вторым генератором импульсов, который через схему задержки соединен со вторым выходом генератора синхронизирующих импульсов, дополнительно введено устройство стабилизации подогревателя генератора водорода, соединенное с выводом накала генератора водорода и катодом тиратронного коммутатора, при этом выход сигнала обратной связи устройства стабилизации напряжения подогревателя генератора водорода соединен с первым входом генератора синхронизирующих импульсов, а также источник опорного напряжения, соединенный с первым входом зарядного устройства, выход сигнала обратной связи которого в свою очередь соединен со вторым входом генератора синхронизирующих импульсов, третий выход которого соединен со вторым входом зарядного устройства.The objective of the invention is solved in that in a pulsed submodulator containing a thyratron switch of a tetrode design, having at least two control electrodes, the anode of which is connected to a charger and a capacitive energy storage device, which in turn is connected through a load to the cathode of the thyratron switch, while the discharge of the thyratron switch through the first pulse generator is connected to the first output of the synchronizing pulse generator, and the control grid is connected to the source a negative voltage and a second pulse generator, which is connected through a delay circuit to the second output of the synchronizing pulse generator, an additional device for stabilizing the hydrogen generator heater is connected to the output of the hydrogen generator and the cathode of the thyratron switch, and the feedback signal output of the generator heater voltage stabilizing device hydrogen is connected to the first input of the synchronizing pulse generator, as well as a voltage reference source, connected to the first input of the charger, the output of the feedback signal of which in turn is connected to the second input of the clock generator, the third output of which is connected to the second input of the charger.
Устойчивая работа тиратронного коммутатора в импульсном режиме существенно зависит от давления водорода. Диапазон рабочих давлений водорода, в котором импульсный тиратрон работает устойчиво с частотой, задаваемой генератором синхронизирующих импульсов, без перехода из режима импульсной работы в режим дугового разряда, без искажения импульса тока анода и пропусков отпирания, при отсутствии искрения катода, обрывов тока сетки и перегрева анода, имеет верхний и нижний пределы. Известно, что с понижением давления (плотности) водорода в тиратронном коммутаторе доля коммутационных потерь резко увеличивается, а с повышением давления водорода возрастают, например, послеимпульсные потери.The stable operation of the thyratron switch in pulsed mode substantially depends on the hydrogen pressure. The range of hydrogen operating pressures in which the pulsed thyratron operates stably with the frequency set by the synchronizing pulse generator, without switching from the pulsed mode to the arc discharge mode, without distorting the anode current pulse and unlocking gaps, in the absence of cathode sparking, grid current breaks, and anode overheating has upper and lower limits. It is known that with a decrease in the pressure (density) of hydrogen in a thyratron switch, the share of switching losses increases sharply, and, with an increase in hydrogen pressure, for example, post-pulse losses increase.
Таким образом, для тиратронного коммутатора существует оптимальная величина давления водорода.Thus, for the thyratron switch there is an optimal value of the hydrogen pressure.
Уход от оптимального давления с целью, например, повысить электрическую прочность тиратронного коммутатора или уменьшить потери в нем, может привести к тому, что давление в тиратроне приблизится к верхнему или нижнему пределу, когда не может быть гарантирована надежная и долговечная работа тиратронного коммутатора [Фогельсон Т.Б. и др. Импульсные водородные тиратроны. М., Сов. радио, 1974].Avoiding optimal pressure with the aim, for example, to increase the dielectric strength of the thyratron switch or reduce losses in it, can lead to the pressure in the thyratron approaching the upper or lower limit when reliable and durable operation of the thyratron switch cannot be guaranteed [Vogelson T .B. and other pulsed hydrogen thyratrons. M., Sov. Radio, 1974].
Давление водорода тиратронного коммутатора, а также концентрация зарядов в его катодно-сеточной области в значительной степени определяются источником стабилизированного напряжения генератора водорода. Поэтому косвенный контроль давления водорода и концентрации зарядов в катодно-сеточной области тиратронного коммутатора могут быть выполнены по уровню выходного напряжения источника накала генератора водорода.The hydrogen pressure of the thyratron switch, as well as the concentration of charges in its cathode-grid region, are largely determined by the stabilized voltage source of the hydrogen generator. Therefore, indirect control of the hydrogen pressure and the concentration of charges in the cathode-grid region of the thyratron switch can be performed by the level of the output voltage of the glow source of the hydrogen generator.
Кроме того, уровень номинального напряжения на элементах генератора наносекундных импульсов ограничен, но при пропусках зажигания тиратронного коммутатора каждый следующий зарядный импульс напряжения увеличивает рабочее напряжение на элементах генератора соответственно в два, три и т.д. раз. Следовательно, надежная работа элементов генератора наносекундных импульсов для возбуждения лазеров на самоограниченных переходах атомов металлов также требует контроля работы зарядного устройства.In addition, the level of the nominal voltage on the elements of the nanosecond pulse generator is limited, but with misfires of the thyratron switch, each subsequent voltage pulse increases the operating voltage on the generator elements by two, three, etc., respectively. time. Therefore, the reliable operation of the elements of the nanosecond pulse generator to excite lasers on self-limited transitions of metal atoms also requires monitoring the operation of the charger.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.
Устройство содержит тиратронный коммутатор 1, зарядное устройство 2, емкостной накопитель 3 энергии, нагрузку 4 (газоразрядную лазерную трубку), сетку 5 подготовительного разряда, первый генератор 6 импульсов, генератор 8 синхронизирующих импульсов, управляющую сетку 9, источник 10 отрицательного напряжения, второй генератор 11 импульсов, схему 12 задержки, а также дополнительно введенные устройство 14 стабилизации подогревателя генератора водорода и источник 18 опорного напряжения.The device comprises a thyratron switch 1, a
При этом анод тиратронного коммутатора 1 соединен с зарядным устройством 2 и емкостным накопителем 3 энергии, который через нагрузку 4 (газоразрядную лазерную трубку) подсоединен к катоду тиратронного коммутатора 1. Сетка 5 подготовительного разряда тиратронного коммутатора 1 через первый генератор 6 импульсов подключена к первому выходу 7 генератора 8 синхронизирующих импульсов. Управляющая сетка 9 соединена с источником 10 отрицательного напряжения и вторым генератором 11 импульсов, который через схему 12 задержки соединен со вторым выходом 13 генератора 8 синхронизирующих импульсов. Устройство 14 стабилизации подогревателя генератора водорода соединено с выводом 15 накала генератора водорода и катодом тиратронного коммутатора 1, при этом выход 16 сигнала обратной связи устройства 14 стабилизации напряжения подогревателя генератора водорода соединен с первым входом 17 генератора 8 синхронизирующих импульсов. Источник 18 опорного напряжения соединен с первым входом 19 зарядного устройства 2, выход 20 сигнала обратной связи которого соединен со вторым входом 21 генератора 8 синхронизирующих импульсов, третий выход 22 которого соединен со вторым входом 23 зарядного устройства 2.In this case, the anode of the thyratron switch 1 is connected to the
При работе устройства отпирающий импульс управления с генератора 8 синхронизирующих импульсов подается на первый генератор 6 импульсов только при наличии сигнала положительной обратной связи с выхода 16 источника 14 стабилизированного напряжения генератора водорода, а также при наличии сигнала отрицательной обратной связи с вывода 20 зарядного устройства 2. Первый генератор 6 импульсов формирует сильноточный импульс на сетку 5 подготовительного разряда, в результате в промежутке сетка-катод тиратронного коммутатора 1 формируется начальная концентрация зарядов. На управляющую сетку 9 в этот момент времени подан отрицательный потенциал с источника 10 напряжения и, таким образом, тиратронный коммутатор 1 остается в закрытом состоянии. Отпирающий импульс положительной полярности на управляющую сетку 9 формируется вторым генератором 12 импульсов, который сдвинут во времени относительно импульса на сетку 5 подготовительного разряда. За время действия устройства 11 задержки ток подготовительного разряда достигает максимального значения, происходит рост начальной концентрации зарядов в промежутке сетка-катод, которая достигает максимального значения в момент окончания действия задержки, и плотность плазмы в области управляющая сетка 9-катод тиратронного коммутатора 1, в которую проникает поле анода, становится достаточной для распространения проводимости на весь тиратронный коммутатор 1. Тиратронный коммутатор 1 срабатывает, и накопитель 3 энергии разряжается на нелинейное сопротивление нагрузки 4, в качестве которой может быть использована, например, газоразрядная трубка лазера на химических элементах.When the device is operating, the unlocking control pulse from the
Если величина давления водорода тиратронного коммутатора 1, определяемая устройством 14 стабилизации напряжения подогревателя генератора водорода, в процессе работы изменится относительно оптимальной величины, то сигнал обратной связи с выхода 16 будет отсутствовать и отпирающий импульс управления генератором 8 синхронизирующих импульсов на первый генератор 6 импульсов не будет подаваться. Кроме того, при срабатывании зарядного устройства 2 и, например, пропуске срабатывания тиратронного коммутатора 1 сигнал обратной связи с выхода 20, сравниваемый с величиной опорного напряжения источника 18 на входе 19 зарядного устройства 2, также будет отсутствовать. В результате этого будет отсутствовать сигнал управления на входе 23 зарядного устройства 2, и увеличения рабочего напряжения на элементах генератора наносекундных импульсов выше номинального не произойдет.If the hydrogen pressure of the thyratron switch 1, determined by the
Практическая реализация предлагаемого устройства была осуществлена в генераторе наносекундных импульсов для возбуждения лазера на парах меди, где в качестве тиратронного коммутатора использовался тиратрон ТГИ 2 - 1000/25К. В качестве нагрузки использовалась отпаянная саморазогревная газоразрядная трубка промышленного изготовления типа “KULON” LT - 10CU, рабочий канал которой изготовлен из Аl2О3 - керамики диаметром 14 мм и длиной 400 мм. Номинальная средняя мощность генерации по паспорту завода-изготовителя для этих трубок составляет 10 Вт с линиями генерации 510,6 и 578,2 нм при частоте следования импульсов накачки 15 кГц в плоскопараллельном резонаторе. В предлагаемом устройстве максимальная средняя мощность излучения, полученная на такой трубке при названных выше условиях и анодном напряжении на тиратронном коммутаторе, равном 10 кВ, составила 16,4 Вт. Испытания предлагаемого устройства проводились в течение 1350 часов с циклом непрерывной работы 8 часов. За время испытаний отказов в работе тиратрона и генератора наносекундных импульсов не было. Следует отметить, что срок службы тиратронных коммутаторов, предназначенных для работы в импульсных лазерах на парах меди, не превышает 1000 часов.The practical implementation of the proposed device was carried out in a nanosecond pulse generator for exciting a copper vapor laser, where a TGI 2 - 1000 / 25K thyratron was used as a thyratron switch. As a load, a sealed self-heating gas-discharge tube of industrial manufacture of the KULON LT-10CU type was used, the working channel of which is made of Al 2 O 3 - ceramics with a diameter of 14 mm and a length of 400 mm. The nominal average output power according to the manufacturer's passport for these tubes is 10 W with generation lines of 510.6 and 578.2 nm at a pulse repetition rate of 15 kHz in a plane-parallel resonator. In the proposed device, the maximum average radiation power obtained on such a tube under the above conditions and the anode voltage on the thyratron switch equal to 10 kV was 16.4 watts. Tests of the proposed device was carried out for 1350 hours with a continuous cycle of 8 hours. During the test, there were no failures in the operation of the thyratron and the generator of nanosecond pulses. It should be noted that the service life of thyratron switches designed for operation in pulsed copper vapor lasers does not exceed 1000 hours.
Таким образом, применение предлагаемого устройства обеспечивает повышение надежности работы как тиратронного коммутатора, так и элементов генератора наносекундных импульсов в целом.Thus, the application of the proposed device provides increased reliability of both the thyratron switch and the elements of the nanosecond pulse generator as a whole.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002118261/09A RU2226030C1 (en) | 2002-07-10 | 2002-07-10 | Pulse driver of nanosecond pulse generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002118261/09A RU2226030C1 (en) | 2002-07-10 | 2002-07-10 | Pulse driver of nanosecond pulse generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002118261A RU2002118261A (en) | 2004-01-27 |
RU2226030C1 true RU2226030C1 (en) | 2004-03-20 |
Family
ID=32390538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002118261/09A RU2226030C1 (en) | 2002-07-10 | 2002-07-10 | Pulse driver of nanosecond pulse generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2226030C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU185671U1 (en) * | 2018-10-09 | 2018-12-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | High voltage modulator |
-
2002
- 2002-07-10 RU RU2002118261/09A patent/RU2226030C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU185671U1 (en) * | 2018-10-09 | 2018-12-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | High voltage modulator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002118261A (en) | 2004-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bochkov et al. | Sealed-off pseudospark switches for pulsed power applications (current status and prospects) | |
US5233273A (en) | Discharge lamp starting circuit | |
US5247531A (en) | Apparatus for preionizing apulsed gas laser | |
RU134697U1 (en) | HIGH-FREQUENCY RADIATION GENERATOR BASED ON A Hollow Cathode Discharge | |
JPS58155643A (en) | Glow-like discharge generator | |
RU149862U1 (en) | PLASMA SOURCE OF LIGHT RADIATION | |
EP1820377B1 (en) | Method and apparatus for operating an electrical discharge device | |
RU2226030C1 (en) | Pulse driver of nanosecond pulse generator | |
RU2624000C2 (en) | Generator of high-frequency emission based on discharge with hollow cathode | |
KR101358173B1 (en) | Circuit arrangement, and method for the operation of a high-pressure discharge lamp | |
US7586270B2 (en) | Circuit and method for the operation of miniature high pressure short-arc lamps using alternating current | |
RU145556U1 (en) | HIGH-FREQUENCY RADIATION GENERATOR BASED ON A Hollow Cathode Discharge | |
RU2251179C2 (en) | Method and device for exciting self-restrained and self-heated metal atom junction pulsing lasers | |
RU2751542C1 (en) | Gas-discharge generator of high-frequency pulses | |
US8792522B2 (en) | Method and apparatus for synchronized starting of soft x-ray lasers | |
Kruglov et al. | Modeling and development of thyratron type grid node with improved discharge parameters for specialized gas-discharge current interrupter | |
US5426661A (en) | Pulsed laser discharge stabilization | |
RU201615U1 (en) | Device for supplying a gas-discharge lamp | |
RU2230409C2 (en) | Pulsed chemical element vapor laser | |
RU2618477C1 (en) | Impulse-periodic laser on pairs of chemical elements | |
Bochkov et al. | Sealed-off pseudospark switches (current status and prospects) | |
JPH0832158A (en) | Pulsed laser oscillator | |
Chung et al. | Novel trigger mechanism high-power switch: The electrostatic plasma injection switch | |
Daud et al. | Development a series ignition circuit for simmer operation of flashlamp driver | |
Bickel et al. | High-repetition-rate pseudospark switches for pulsed high-power lasers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070125 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140711 |