SU1123522A1 - Accelerator of charged particles - Google Patents

Accelerator of charged particles Download PDF

Info

Publication number
SU1123522A1
SU1123522A1 SU833606274A SU3606274A SU1123522A1 SU 1123522 A1 SU1123522 A1 SU 1123522A1 SU 833606274 A SU833606274 A SU 833606274A SU 3606274 A SU3606274 A SU 3606274A SU 1123522 A1 SU1123522 A1 SU 1123522A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
line
voltage
point
lines
capacitors
Prior art date
Application number
SU833606274A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.М. Меллех
Е.П. Павлов
Original Assignee
Предприятие П/Я А-7904
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-7904 filed Critical Предприятие П/Я А-7904
Priority to SU833606274A priority Critical patent/SU1123522A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1123522A1 publication Critical patent/SU1123522A1/en

Links

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТЩ , содержащий двойную формирующую линию, состо щую из двух одинаковых линий, между которыми подключен ускорительный диод, источник посто нного тока, подключенный через коммутатор и зар дньй элемент к высоковольтному вводу первой линии , шунтированному управл емым разр дником, отличающийс   тем, что, с целью повьшени  его надежности, в него дополнительно введены две одинаковые цепи, состо щие из включенных последовательно датчика, тока, источника посто нного тока и коммутатора, шунтированного последовательно включенными разр дником и электрически взрываемым проводником, при этом указанные цепи подключены между высоковольтным вводом и выводом каждой из линий, ускорительньш диод включен между высоковольтным выводом первой линии и высокоё вольтным вводом второй линии и (Л шунтирован третьим электрическим взрываемым проводником, а дополнительные источники посто нного тока включены встречно один относительно другого.ACCELERATOR CHARGED PARTS, containing a double forming line, consisting of two identical lines, between which an acceleration diode is connected, a direct current source connected through a switch and a charging element to a high-voltage input of a first-line controlled by a bit, characterized by In order to increase its reliability, two identical circuits are additionally introduced in it, consisting of a series connected sensor, a current, a source of direct current and a switch, a shunt sequence an electrically exploding conductor, these circuits are connected between the high-voltage input and the output of each of the lines, the acceleration diode is connected between the high-voltage output of the first line and the high-voltage input of the second line and (L is shunted by the third electric explosive conductor, and additional sources are The current is switched on opposite to each other.

Description

1 Изобретение относитс  к ускори тельной технике и может быть испол зовано дл  генерации импульсных электронных пучков большой интенсивности , энергии и длительности. Известно устройство дл  импульс ного питани  электронной пушки Л , содержащее двойную формирующую линию с накоплением энергии в ее конденсаторах, между обеими половинами которой последовательно с ними подключен ускорительный диод (нагрузка), причем вход линии шунтирован разр дником. Недостатком известного устройства  вл етс  сравнительно невысока  импульсна  мощность в нагрузке Это обусловлено тем, что энерги , накопленна  в конденсаторах линии, вьщел етс  в нагрузке за сравнительно большое врем , равное времени двойного пробега волны по каждой половине линии. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  ускоритель зар женных частиц, содер жащий двойную формирующую линию, состо щую из двух одинаковык линий между которыми подключен ускорител ный диод, источник посто нного тока подключенный через коммутатор и зар дный элемент к высоковольтному вводу первой линии, шунтированному управл емым разр дником 2J . Недостатком известного устройств  вл етс  сравнительно невысока  надежность , св занна  с низкой надежностью конденсаторов двойной формирующей линии (ДФЛ). Это вызвано тем что в процессе формировани  высоковольтного импульса ускор ющего напр жени  конденсаторы перезар жаютс от напр жени  зар дки до удвоенного напр жени  противоположной пол рнос ти, что резко снижает их ресурс. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности устройства. Поставленна  цель достигаетс  те что в ускоритель зар женных частиц, содержащий двойную формирующую лини состо щую из двух одинаковых линий, между которыми подключен ускоритель ный диод,источник посто нного тока подключенный через коммутатор и зар дный элемент к высоковольтному вводу первой линии, шунтированному управл емым разр дником, дополнительно введены две одинаковые цепи. 22 состо щие из включенных последовательно датчика тока, источника посто нного тока и коммутатора, шунтированного последовательно включенными разр дником и электрически взрьшаемым проводником. Цепи подключены между высоковольтным вводом и выводом каждой из линий, ускорительньй диод включен между высоковольтным выводом первой линии и высоковольтным вводом второй линии и шунтирован третьим электрически взрываемым проводником, а дополнительные источники посто нного тока включены встречно один относительно другого . На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства,. на фиг.2 - форма импульсов на ускорительном диоде. Устройство содержит двойную формирующую линию, состо щую из двух одинаковых линий 1 и 2, между которыми последовательно с ними подключен ускорительный диод 3. К входу линии 1 подключен управл емый разр дник 4, параллельно которому включены соединенные последовательно высоковольтный источник 5 посто нного напр жени , коммутатор 6 и зар дный элемент 7. Параллельно индукторам первой линии 1 подключены соединенные последовательно датчик 8 тока, источник посто нного тока 9 и контактный выключатель 10, шунтированньш соединенными последовательно разр дником 11 и электрически взрываемым проводником (ЭВП) 12. Ускорительньй диод 3 шунтирован ЭВП 13. Параллельно индукторам второй линии 2 подключены источник посто нного тока 14, контактный выключатель 15 и датчик 16 тока. Выключатель 15 шунтирован соединенными последовательно разр дником 17 и ЭВП 18. К выходу второй линии 2 подсоединен датчик 19 напр жени .К коммутатору 6 подсоединен выход блока 20 управлени , к управл емому разр днику 4 - выход блока 21 управлени  , к выключателю 10 - импульсный быстродействующий привод, совмещенный с блоком 22 управлени , к выключателю 15 - импульсный быстродействующий привод, совмещенньй с блоком 23 управлени . Входы блоков 20,22 и 23 управлени  соединены с соответствующими выходами таймера 24, вход которого соединен с выхо3дом компаратора 25, входы которого соединены с датчиками 8,16 тока и с датчиком 19 напр жени . Вход блока1 The invention relates to an acceleration technique and can be used to generate pulsed electron beams of high intensity, energy and duration. A device is known for pulsing the electron gun L, which contains a double forming line with energy accumulation in its capacitors, between which both halves of which an accelerator diode (load) is connected in series with them, with the input of the line being shunted by a discharge voltage. A disadvantage of the known device is a relatively low pulse power in the load. This is due to the fact that the energy stored in the capacitors of the line is consumed in the load for a relatively long time, equal to the time of the double run of the wave in each half of the line. The closest to the technical essence of the invention is a charged particle accelerator containing a double forming line, consisting of two identical lines between which the accelerator diode is connected, a DC source connected through a switch and a charging element to the high-voltage input of the first line, shunted controlled bit 2J. A disadvantage of the known devices is the relatively low reliability associated with the low reliability of double forming line capacitors (DFL). This is due to the fact that in the process of forming a high voltage pulse of accelerating voltage, the capacitors recharge from the charging voltage to the double voltage of the opposite field, which drastically reduces their life. The aim of the invention is to increase the reliability of the device. The goal is achieved by the fact that a charged particle accelerator containing a double forming line consists of two identical lines, between which an acceleration diode is connected, a direct current source connected through a switch and a charging element to a high-voltage input of the first line, shunted by a controlled discharge By the same additionally introduced two identical chains. 22 consisting of a current sensor connected in series, a DC power source, and a switch shunted by a series-connected discharge voltage and an electrically conductive conductor. The circuits are connected between the high-voltage input and output of each of the lines, an acceleration diode is connected between the high-voltage output of the first line and the high-voltage input of the second line, and is shunted by a third electrically exploding conductor, and additional DC sources are connected opposite one another. Figure 1 shows the functional diagram of the device. figure 2 - the shape of the pulses on the accelerating diode. The device contains a double forming line, consisting of two identical lines 1 and 2, between which an accelerating diode 3 is connected in series with them. A controlled voltage source 4 is connected to the input of line 1 and parallel connected high-voltage source 5 of constant voltage is connected in parallel with them. a switch 6 and a charging element 7. In parallel with the inductors of the first line 1, connected in series are a current sensor 8, a constant current source 9 and a contact switch 10, connected by shunting flax arrester 11 and a conductor electrically blasted (EEC) 12. The accelerator 3 shunted diode 13. EEW second line parallel inductor 2 connected DC power source 14, contact switch 15 and current sensor 16. A switch 15 is shunted by a series-connected gadget 17 and an EEP 18. A voltage sensor 19 is connected to the output of the second line 2. The output of control unit 20 is connected to switch 6, the output of control unit 21 is connected to controlled discharge terminal 4, and a pulse high-speed switch is connected to switch 10 the drive combined with the control unit 22 to the switch 15 is a pulse high-speed drive combined with the control unit 23. The inputs of the control units 20,22 and 23 are connected to the corresponding outputs of the timer 24, the input of which is connected to the output of the comparator 25, the inputs of which are connected to the current sensors 8.16 and the voltage sensor 19. Block input

21управлени  соединен с выходом датчика 8 тока.21 control connected to the output of the sensor 8 current.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В исходном состо нии разр дники 4,11 и 17 наход тс  в непровод щем состо нии, коммутатор 6 и выключатели 10 и 15 разомкнуты. Запасов энергии в элементах ДФЛ нет. По сигналам с таймера 24 срабатывают блоки 20,In the initial state, the arresters 4.11 and 17 are in a non-conducting state, the switch 6 and the switches 10 and 15 are open. Energy reserves in the elements of DFL no. The signals from the timer 24 triggered blocks 20,

22и 23 управлени , которые замыкают соответственно коммутатор 6 и выключатели 10 и 15. При этом от высоковольтного источника 5 посто нного напр жени  через коммутатор 622 and 23 controls which close the switch 6 and the switches 10 and 15, respectively. From the high-voltage source 5 of a constant voltage through the switch 6, respectively.

и зар дный элемент 7 начинаетс  зар дка конденсаторов линии 1 и через ЭВП 13 - конденсаторов линии 2 (в пол рности, указанной на схеме). Одновременно с этим от источника посто нного тока 9 через замкнутый выключатель 10 и датчик 8 тока происходит зар дка током индукторов линии 1, а от источника 14 посто нного тока через замкнутьш выключатель 15 и датчик 16 тока и зар дка током индукторов линии 2 (направлени  протекани  токов в индукторах линий показаны стрелками). При достижении током в индукторах заданного значени  J(j , а напр жени  на конденсато рах (jp (выбранных таким образом, чтобы выполн лось соотношение где р - волновое сопротивление линии ) , соответствующие сигналы с датчиков 8,16 тока и датчика 19 напр жени  поступают на компаратор 25. При достижении равенства токов в индукторах линий 1 и 2 и выполнении указанного соотношени  между током и напр жением на лини х срабатьшает компаратор 25 и выдает сигнал на таймер 24, с выходов которого управл ющие импульсы запускают блоки управлени  20, 22 и 23. В этот момент отключаетс  коммутатор 6 (он находитс  в обесточенном состо нии, поскольку к этому моменту зар дка конденсаторов линий была окончена), и развод тс  контакты выключателей 10 и 15. Напр жение, возникающее на дуге отключени , образующейс  между контактами выключател  10, достаточно дл  пробо  разр дника 11, в результате чего осуществл етс  переводand the charging element 7 starts charging the capacitors of line 1 and, via the EEC 13, capacitors of line 2 (in the polarity indicated in the diagram). At the same time, from the DC source 9 through the closed switch 10 and the current sensor 8, the current inductors of the line 1 is charged, and from the source of direct current 14 through the closed switch 15 and the current sensor 16 and the current inductors of the line 2 (flow direction currents in inductors of lines are shown by arrows). When the current in the inductors reaches the set value J (j, and the voltage on the capacitors (jp (chosen so that the relation is where p is the line wave impedance), the corresponding signals from the 8.16 current sensors and the voltage sensor 19 arrive on the comparator 25. When the currents in the inductors of lines 1 and 2 are equal and the specified ratio between current and voltage on the lines is reached, the comparator 25 triggers and outputs a signal to timer 24, from whose outputs the control pulses trigger control units 20, 22 and 23 . In that the moment the switch 6 is turned off (it is in the de-energized state, since at this point the charging of the line capacitors has been completed) and the contacts of the switches 10 and 15 are disconnected. The voltage generated on the shutdown arc formed between the contacts of the switch 10 is sufficient for breakdown bit 11, resulting in a transfer

235224 .235224.

тока из ветви с выключателем 10 в ветвь с разр дником 11 .и ЭВП 12. В результате шунтировани  выключател  10 низкоомной цепью из разр дника 5 11 и ЭВП 12 дуга в выключателе 10 гаснет, и ток индукторов линии 1 замыкаетс  через датчик тока 8 источник 9, разр дник 11 и ЭВП 12. Аналогично осуществл етс  перевод токаthe current from the branch with switch 10 to the branch with arrester 11. and EVP 12. As a result of shunting the switch 10 with low-impedance circuit from the arrester 5 11 and EVP 12, the arc in switch 10 goes out and the current of the inductors of line 1 is closed through current sensor 8 source 9 , discharge 11 and EEC 12. Similarly, the current is transferred

из выключател  15 в ветвь с разр дником 17 и ЭВП 18. Под действием токов , протекающих через ЭВП 12 и ЭВП 18, последние взрываютс  и отключают индукторы линии 1 от ис5 точника 9 тока, а индукторы линии 2 от источника 14 тока. from switch 15 to branch with discharger 17 and EEC 18. Under the action of currents flowing through EEC 12 and EEC 18, the latter explode and disconnect the inductors of line 1 from the source 9 of current, and the inductors of line 2 from the current source 14.

Сигнал с датчика 8 тока, свидетельствующий о прекращении тока в цепи с источником 9 тока, подаетс The signal from current sensor 8, indicating the cessation of current in the circuit with current source 9, is supplied

20 на вход блока 21 управлени , который , в свою очередь, поджигает управл емый разр дник 4. Момент времени, соответствующий отключению ЭВП-12 и ЭВП 18 и поджигу разр дника 4, обоз25 начим как , При рассмотрении процессов , происход щих в лини х, воспользуемс  дл  удобства методом суперпозиции. Рассмотрим вначале процессы, происход щие в лини х и20 to the input of the control unit 21, which, in turn, sets fire to the controlled spark 4. The time corresponding to turning off the EVP-12 and the EVP 18 and igniting the surge 4, we will look at 25, As we consider the processes occurring in the lines , use for convenience the method of superposition. Consider first the processes occurring in the lines and

30 на нагрузке под действием только энергии, запасенной в конденсаторах линий (без учета энергии в индуктивност х ). В момент времени ig вход первой линии 1 (точка 26) замыкаетс 30 on the load under the action of only the energy stored in the capacitors of the lines (excluding energy in inductances). At time ig, the input of the first line 1 (point 26) closes

35 разр дником 4. Образующа с  при этом падающа  волна uU, -Uo проходит от точки 26 к точке 27 по линии 1, разр жа  ее конденсаторы. Энерги , запасенна  ранее в этих конденсато40 рах, обращаетс  в магнитную энергию индуктивностей линии. К моменту прихода падающей волны к выходу линии 1 (точке 27), т.е. в момент времени 4; (времени задержки лиД5 нии), ЭВП 13 электрически взрьшаетс  под действием разницы потенциалов в точках 27 и 28 линий, и падающа  волна л и, встречает на своем пути несогласованное сопротивление, сос50 то щее из сопротивлени  ускорительного диода 3, сопротивление которого равно двойному значению волнового сопротивлени  р линии (т.е. Rtj 2р), и включенного последовательно35 by an arrester 4. The incident wave uU, -Uo, which forms at the same time, passes from point 26 to point 27 along line 1, discharging its capacitors. The energy stored earlier in these condensates is converted to the magnetic energy of the line inductances. By the time the incident wave arrives at the output of line 1 (point 27), i.e. at time 4; (Lag time), EVP 13 electrically arises under the action of the potential difference at points 27 and 28 lines, and the incident wave l and meets on its way an inconsistent resistance, which is the same as the resistance of the accelerator diode 3, the resistance of which is equal to the double value of the wave line resistance p (i.e. Rtj 2p), and connected in series

55 с ним входного сопротивлени  л линии 2, Таким образом, суммарное сопротивление, которое встречает в момент эчд. падающа  волна 4U в точке 27, равно Зо, т.е. в три раза больше выходного сопротивлени  р л нии 1. Из-за такого рассогласовани  падающа  волна частично отражаетс  образу  первую отраженную волну напр жени  линии 1 амплитудой (j 3 Т 0. Остальна  часть падающей волны проходит через сопротивление ускорительного диода и образует пер вую падающую волну линии 2 амплитудой ди, „ -- Одновременно с этим А 4 лини  2, предварительно зар женна  до напр жени  U со стороны входа (точка 28) оказываетс  нагруженной на последовательно соединенные уско рительный диод 3 и выходное сопротивление р линии 1. При этом с выхода на вход линии 1 (от точки 27 к точке 26) начинает распростран тьс  падающа  волна амплитудой u(J зд + - и со входа на выход линии 2 (от точки 27 к точке 29) - отраженна  волна амплитудой дизотр - В результате, начина  с момента времени Мад. конденсаторы линии 1 начнут зар жатьс  с выхода к входу (от точки 27 к точке 26) на пр жением U.u,g,p+дu,„g, а конденсаторы линии 2 начнут раз2па , р жатьс  напр жением - Y этом величина напр жени  котора  остаетс  на конденсаторах л II ° г нии 2, составит U гв ° мента времени г эпд на ускорительном диоде 3 образуетс  падение напр жени  и,,,„-и,(А1 и„. После достижени  суммарной волной (- ) в линии 1 точки 26 в момент времени 2 1,дд она отразитс  от короткозамкнутого конца с обратным знаком и начнет .распростран тьс  к выходу линии 2 (от точки 26 к точке 27), снима  зар д с конденсаторов линии 1. Отражени  в лини х от точки 27 и точки 28 в момент 2t,aA не происходит, поскольку обе линии, начина  с момента -I ,дд оказываютс  подключенными в точках 27 и 28 последовательно на согласованную нагрузку. Аналогично в линии 2 суммарна  волна (- ) распростран юща с  с момента зад от точки 28 к точке 29, к моменту 2tзад достигает разомкнутого конца линии 2 и, отразившись с тем же знаком, начнет распростран тьс  по линии 2 от точки 29 к точке 27, снима  зар д с конденсаторов линии. К моменту времени 31 ,дд обе волны одновременно достигнут ускорительного диода (точек 27 и 28), и процессы в лини х прекрат тс . Эпюра напр жени , выделившегос  на ускорительном диоде под действием только энергии запасенной в конденсаторах линий, показана на фиг.2,а. Рассмотрим теперь процессы, происход щие в лини х и ускорительном диоде под действием только энергии, запасенной в индуктивност х линий (без учета энергии, запасенной в конденсаторах). В момент io как уже указывалось, замыкаетс  разр дник 4 и электрически взрываютс  ЭВП 12 и 18. При этом в точке 27 под действием тока J,,. накопленного в индуктивност х линии 1, возникает перепад напр жени  ((j 2 2 поскольку лини  1 оказываетс  нагруженной на входное сопротивление О линии 2 (ускорительный диод закорочен ЭВП 13). Этот перепад начинает распростран тьс  по обеим лини м: в линии 1 от точки 27 к точке 26, а в линии 2 от точки 27 к точке 29. Под действием тока у запасенного в индуктивност х линии 2, в точках 27 и 28 возникает перепад напр жени  bu|| распростран ющийс  к I концам линий 26 и 28, а в точке 29 на разомкнутом конце линии 2 возникает перепад напр жени  bOj, Jop Uo распростран ющийс  от точки 29 к точке 27. Через врем , равное одному пробегу волны по линии , уконл.енс&го ы линии 1 оказываютс  зар женными суммарной падающей волной до напр жени  -Т- , а КОН м под 2 2 7 денсаторы линии 2 оказываютс  разр женными до нул , так как напр же ние на них равно ьUno,,u,o,д+ьUiд ----2. и вс  энерги  линии 2 запасена к этому моменту в индук тивност х линии 2, причем ток 3 направлен при этом от точки 29 к точке 27. В момент Ь зад , как уже указьшалось, электрически взрывает с  ЭВП 13, и ускорительньй диод 3 оказываетс  включенным последовательно с лини ми 1 и 2. В этот момент падающа  волна - Ug в линии 1 отражаетс  от короткозамкнутого конца в точке 26 и начинает распро стран тьс  по линии 1 от точки 26 точке 27 с амплитудой 4 U разр жа  конденсаторы линии 1, а от точ ки 27 к точке 28 распростран етс  1 Ол отраженна  волна &U4oTp -r7 обра зованна  при разр де конденсаторов линии 1, зар женных до напр жени  на изменившуюс  при размыкании ЭВП 13 нагрузку. При этом образуетс  падающа  волна лЦ .- на входе А 4 ЛИНИИ 2, котора  распростран етс  от точки 28 к точке 29. Одновремен но с этим ток 0 запасенный в индуктивност х линии 2, образует так же три волны: -падающую в линии 1 величиной . ||1 UD iи,„gj + ., распростран ющуюс  от точки 27 к точке 28; -отраженную от линии 2 величи«ой 4U,p + - Uo распростран ю щуюс  от точки 28 к точке 29 - падающую в линии 2 от разомкнутого конца линии от точки 29 к точке 28 величиной Mj,j г-3 . В результате в линии 1 с момента зад, от точки 26 к точке 27 будет распростран тьс  волна + а от точки 27 к точке 26 - суммарна  во , „ш По Uo Uo на, равна  ,,-,-t - -. С учетом того, что к моменту iэлл напр жение на конденсаторах линии быпо равно - (Jg результирующее напр жение на линии 1 установитс  к моменту 2 i 5|д Равным у t-E-u.-. линии 2 с момента a, от точки 28 . . 7 к точке 29 будет распростран тьс  суммарна  волна напр жени  вели1 ,,П .Q ,1 .Uo чиной ьи;п„ « готр7+А о Т а от точки 29 к точке 28 - волна iU --U .Результирующее напр жение на линии 2 установитс  к момен -и ... ту времени 2i ,дд равным Таким образом, напр жение на нагруэке в интервале времени i-joA 2t ,а,д ae..VU.,( момент времени t 2i, оно стано-и .и витс  равным и S .и 77 Л Л О гъ С момента времени -эад Сбе линии 1 и 2 оказываютс  включенными в точках 27 и 28 последовательно на согласованную нагрузку. Поэтому отражени  от концов 27 и 28 в момент 2 i а в лини х не возникают, а на ускорительном диоде выдел етс  напр жение Отраженные волны распростран ютс  по линии лишь от точек 26 и 29. Отраженна  волна в линии 1 распростран етс  от короткозамкнутого конца линии 26 к точке 27 с обратным знаком, снима  зар д с конденсаторов линии 1. Отраженна  волна в линии 2 распростран етс  от точки 29 с тем же знаком, снима  также остаток зар да с конденсаторов линии 2. К моменту t,. обе отраженных волны достигают ускорительного диода и процессы в лини х заканчиваютс . Эпюра напр жени , выделившегос  на ускорительном диоде под действием только энергии, запасенной в индуктивност х линий, показана на фиг.2,б. Эпюра суммарного напр жени  на ускорительном диоде от действи  энергии , накопленной в конденсаторах и в индуктивност х линий, показана на фиг.2,в. Таким образом, в интервале времени дд - происходит суммирование напр жений на ускорительном диоде от действи  обоих факторов, а в интервале 2i5a. вычитание. Поэтому результирующее напр жение, выделившеес  на ускорительном диоде, равно удвоенному значению напр жени  зар дки линии, т.е. иуд 2и(,. Длительность импульса на ускорительном диоде в предлагаемом ускорителе оказьшаетс  равной i 55,j , поэтому импульсна  мощи;55 with it the input impedance l line 2, Thus, the total resistance, which meets at the moment echd. the incident wave 4U at point 27 is equal to Z0, i.e. three times the output resistance of line 1. Because of this mismatch, the incident wave partially reflects the first reflected wave of the line 1 voltage amplitude (j 3 T 0. The rest of the incident wave passes through the resistance of the accelerator diode and forms the first incident wave line 2 with amplitude di, „- At the same time, A 4 line 2, pre-charged to voltage U from the input side (point 28), is loaded on series-connected accelerator diode 3 and output resistance p of line 1. P and this, from the output to the input of line 1 (from point 27 to point 26), the incident wave begins to propagate with amplitude u (Jsd + - and from the input to output of line 2 (from point 27 to point 29)) - the reflected wave with amplitude dizotr - B As a result, starting from the time point Mud., the capacitors of line 1 will start charging from the output to the input (from point 27 to point 26) at the voltage Uu, g, p + du, „g, and the capacitors of line 2 will begin to decompose, In this case, the magnitude of the voltage that remains on the capacitors l II ° g 2, will be equal to U gv ° time point g epd on the accelerating diode 3 uets voltage drop and ,,, '- and (A1 and ". After reaching the total wave (-) in line 1 of point 26 at time 2 1, dd, it reflects from the short-circuited end with the opposite sign and begins to propagate to the output of line 2 (from point 26 to point 27), removing charge from the capacitors lines 1. Reflections in lines from point 27 and point 28 at time 2t, aA do not occur, since both lines, starting from time -I, dd, are connected at points 27 and 28 in series to a matched load. Similarly, in line 2, the total wave (-) propagating from the moment from back from point 28 to point 29, by the time 2t back reaches the open end of line 2 and, having reflected with the same sign, will begin to propagate along line 2 from point 29 to point 27 Remove charge from line capacitors. By time 31, dd, both waves simultaneously reach an acceleration diode (points 27 and 28), and the processes in the lines cease. The voltage diagram released on the accelerating diode under the action of only the energy stored in the capacitors of the lines is shown in Fig. 2, a. Let us now consider the processes occurring in the lines and the accelerating diode under the action of only the energy stored in the inductances of the lines (without taking into account the energy stored in the capacitors). At the moment io, as already mentioned, the discharge 4 closes and the EEC 12 and 18 electrically explode. At the point 27, under the action of the current J ,,. accumulated in the inductance of line 1, a voltage drop occurs ((j 2 2 because line 1 is loaded on the input resistance of line 2 (the accelerator diode is shorted by EEC 13). This differential begins to propagate along both lines: in line 1 from the point 27 to point 26, and in line 2 from point 27 to point 29. Under the action of a current at line 2 stored in the inductances, points 27 and 28 produce a voltage drop bu || extending to the I ends of lines 26 and 28, and at point 29, at the open end of line 2, a voltage drop bOj occurs, Jop Uo spreading from a point 29 to a point 27. At a time equal to one wave path per line, the amplitude of the amplitude of line 1 turns out to be charged by the total incident wave up to the voltage T, and KOH m under 2 2 7 discharged to zero, since the voltage on them is equal to Uno ,, u, o, d + Uyd ---- 2, and all the energy of line 2 is stored up to this moment in the inductances of line 2, and the current 3 is directed at this from point 29 to point 27. At the moment b, the ass, as already indicated, electrically explodes with EEC 13, and the accelerator diode 3 turns on in series with 1 and 2. At this moment, the incident wave - Ug in line 1 reflects from the short-circuited end at point 26 and begins to propagate along line 1 from point 26 to point 27 with amplitude 4 U, and the line 1 capacitors 27 to point 28 propagates 1 Ol of the reflected wave & U4oTp -r7 formed during the discharge of the capacitors of the line 1, charged before the voltage on the load that changed when the EVP 13 opened. In this case, an incident wave LC-1 is formed at the input A 4 of LINIA 2, which propagates from point 28 to point 29. At the same time, the current 0 stored in the inductances of line 2, also forms three waves: . || 1 UD ii, gj +. Extending from point 27 to point 28; - reflected from line 2, magnitude 4U, p + - Uo extending from point 28 to point 29 - falling in line 2 from the open end of the line from point 29 to point 28 with the value Mj, j g-3. As a result, in line 1 from the moment backwards, from point 26 to point 27 a wave + will propagate from point 27 to point 26 - total, "W By Uo Uo, is equal to ,, -, - t - -. Taking into account the fact that by the time iELL, the voltage on the capacitors of the line is bypoo - (Jg the resulting voltage on line 1 will be set by the moment 2 i 5 | d Equal to tEu.-. Line 2 from the moment a, from point 28.. 7 to the point 29, the total voltage wave will propagate from the point 29 to point 28 - the wave iU --U. The resulting voltage on the line 2 will be set to moments ... and that time 2i, dd equal. Thus, the voltage on the load in the time interval i-joA 2t, a, d ae..VU., (Time t 2i, it becomes. and whits equal and s. and 77 l l o g From the moment of time ee Sb, lines 1 and 2 appear to be switched on at points 27 and 28 sequentially on a matched load. Therefore, reflections from the ends 27 and 28 at time 2 i do not appear in the lines, and the voltage is reflected on the accelerator diode. propagate along the line only from points 26 and 29. The reflected wave in line 1 propagates from the short-circuited end of line 26 to point 27 with the opposite sign, removing the charge from the line 1 capacitors. The reflected wave in line 2 propagates from point 29 with that same sign, also remove the remainder of charge from line capacitors 2. By the time t ,. both reflected waves reach the acceleration diode and the processes in the lines terminate. The voltage pattern released on the accelerator diode under the action of only the energy stored in the inductances of the lines is shown in Fig. 2, b. The plot of the total voltage on an accelerating diode from the effect of energy stored in capacitors and in the inductances of the lines is shown in Fig. 2c. Thus, in the time interval dd -, the voltages on the accelerator diode are summed from the action of both factors, and in the interval 2i5a. subtraction. Therefore, the resulting voltage, which is separated on the accelerating diode, is equal to twice the value of the line voltage, i.e. Jude 2i (,. The pulse duration on the accelerator diode in the proposed accelerator is i 55, j, therefore the pulse power;

4t4t

тз ипттГ чг Т1Л(Г r iTTiuriV  tz iptg chg t1l (r r iTTiuriV

в на.грузке равнаin load equals

уА.ya

JL° Jl °

Нетрудно убедитьс .It is not difficult to be convinced.

- 2р р - 2 p

что вс  запасенна  энерги  в лини хthat sun is stored energy in lines

Wj вьщел етс Wj is

в ускорительном диоде за врем  импульса t,-1зо1д т .е. s -,f н энерги в ускории Iin an accelerating diode during the pulse time t, –1do1d t. s -, f n energy in acceleration I

иand

тельном диоде, равна body diode is equal to

zSi,zSi,

ч.h

и3u3

ьа ) а Г энерги , накапливаема  Б лини х, равна  W; -i-Wc b) and G the energy accumulated by the B line x is equal to W; -i-Wc

/|Моь|(-1/ | My | (-1

C(j C (j

f) Учитыва , чтоЗор иf) Bearing in mind that Clearance and

2 t 2 t

Со р -J--; получаем W,-With p -J--; we get W, -

Эа& Ea &

1 п 1 p

и.and.

ч h

W,,W ,,

Нетрудно убедитьс , что в процессе формировани  импульса конденсаторы линии 1 перезар жаютс  от напр жени  зар дки Ug до того же напр жени  обратного знака {-Uo, в то врем , как в прототипе - от напр жени  iJQ ДО двойного напр жени  обратного знака (-2 (У) . Конденсаторы линии 2 разр жаютс  от напр жени  зар дки UQ до нул , в то врем  как в прототипе они зар жаютс от значени  напр жени  зар дки (-U(j) до двойного напр жени  (-2 ио)- Следовательно, напр женност электрического пол  в диэлектрике конденсаторов формирующих линий в процессе формировани  высоковольтного импульса в прототипе вдвое превышает этот параметр дл  конденсаторов предлагаемого ускорител  это более чем на пор док снижает ресурс работы конденсаторов в прототипе по сравнению с предлагаемым ускорителем . Снижение рабочей напр женности электрического пол  в диэлектрике конденсаторов прототипаIt is easy to verify that in the process of pulse formation, the capacitors of line 1 are recharged from the charging voltage Ug to the same voltage of the opposite sign {-Uo, while in the prototype from the voltage iJQ to the double voltage of the opposite sign (- 2 (V). Line 2 capacitors are discharged from the charging voltage UQ to zero, while in the prototype they are charged from the charging voltage value (-U (j) to double voltage (-2 Ио) - Consequently, the strength of the electric field in the dielectric of the capacitors of the forming lines during the formation of The high-voltage pulse in the prior art is twice this parameter proposed for capacitors accelerator is more than an order of magnitude reduces the life of the capacitors in the prior art compared to the proposed accelerator. Lower operating electric field strength in the dielectric prototype capacitors

до того же значени , что и в предлагаемом ускорителе, повлекло бы за собой удвоение линейных размеров конденсаторов и св занное с этим возрастание объема,занимав-i мого конденсаторами, в 2-3 раза и соответствующее увеличение веса и стойкости. Снижает также ресурс работы конденсаторов известного ускорител  по сравнению с предлагаемым величина амплитуды изменени  напр жени  в процессе формировани  импульса. Так, на конденсаторах первой линии в прототипе напр жение смен етс  на величину ( 3Uj)jB то врем  в предлагаемом ускорителе UQ-(- UQ ZUg ;, а на конденсаторах второй линии в прототипе напр жение мен етс  наup to the same value as in the proposed accelerator, would entail doubling the linear dimensions of the capacitors and the associated increase in the volume occupied by the capacitors by 2-3 times and a corresponding increase in weight and durability. Also reduces the service life of the capacitors of the known accelerator compared with the proposed magnitude of the amplitude of the voltage change during the formation of the pulse. Thus, on the capacitors of the first line in the prototype, the voltage changes to (3Uj) jB while in the proposed accelerator UQ - (- UQ ZUg; and on the second line capacitors in the prototype, the voltage changes by

величину (-Uo) - () о ; а вvalue (-Uo) - () o; and in

предлагаемом ускорителе Up-OUg, I Поскольку в генераторе импульсов на формируюощх лини х при больших значени х энергий (0,1-1) МДж/импThe proposed accelerator Up-OUg, I Since in the pulse generator on the formation lines at high energy values (0.1-1) MJ / imp

основную роль в габаритах, весе и стоимости его играют конденсаторы формирующих линий,то их ресурс и надежность в основном и определ ют работоспособность таких генераторов . Если прин ть, что устройство вырабатываетс  за год примерно Ю импульсов, и учесть,что ресурс работы конденсаторов в предлагаемом ускорителе составл ет 10 импульсов, а в известном - на пор док хуже, т.е. 10 импульсов, то ориентировочный экономический эффект по сравнению с известным ускорителем дл  энергии пор дка 100 кДж/имп при условии, что стоимость 1 кДж составл ет примерно 50 руб , составит 50 тыс.руб. в год.the main role in the dimensions, weight and cost of it is played by the capacitors of the forming lines, then their life and reliability basically determine the efficiency of such generators. If one accepts that the device is produced in a year with about 10 pulses, and take into account that the life of the capacitors in the proposed accelerator is 10 pulses, and in the known one it is an order of magnitude worse, i.e. 10 pulses, the estimated economic effect compared with the known accelerator for energy on the order of 100 kJ / imp, provided that the cost of 1 kJ is about 50 rubles, is 50 thousand rubles. in year.

и,and,

(8, И(8, and

адhell

UC7UC7

itaaditaad

ЙД (28,27)ID (28.27)

2t3ad2t3ad

JtyadJtyad

Фиг.гFigg

Claims (1)

УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий двойную формирующую линию, состоящую из двух одинаковых линий, между которыми подключен ускорительный диод, источник постоянного тока, подключенный через коммутатор и зарядный элемент к высоковольтному вводу первой линии, шунтированному управляемым разрядником, отличающийс я тем, что, с целью повышения его надежности, в него дополнительно введены две одинаковые цепи, состоящие из включенных последовательно датчика, тока, источника постоянного тока и коммутатора, шунтированного последовательно включенными разрядником и электрически взрываемым проводником, при этом указанные цепи подключены между высоковольтным вводом и выводом каждой из линий, ускорительный диод включен между высоковольтным выводом первой линии и высоко- § вольтным вводом второй линии и шунтирован третьим электрическим взрываемым проводником, а дополнительные источники постоянного тока включены встречно один относительно другого.CHARGED PARTICLE ACCELERATOR, comprising a double forming line, consisting of two identical lines, between which an accelerating diode is connected, a direct current source connected via a switch and a charging element to a high-voltage input of the first line, shunted by a controlled arrester, characterized in that, in order to increase its reliability, two identical circuits are additionally introduced into it, consisting of a sensor connected in series, a current, a DC source and a switch shunted in series with an arrester and an electrically exploded conductor, with these circuits connected between the high-voltage input and the output of each of the lines, an accelerating diode connected between the high-voltage output of the first line and the high-voltage input of the second line and shunted by the third electric exploding conductor, and additional DC sources are included counter one relative to the other. SU ,„> 1123522 >SU, „> 1123522>
SU833606274A 1983-06-17 1983-06-17 Accelerator of charged particles SU1123522A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833606274A SU1123522A1 (en) 1983-06-17 1983-06-17 Accelerator of charged particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833606274A SU1123522A1 (en) 1983-06-17 1983-06-17 Accelerator of charged particles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1123522A1 true SU1123522A1 (en) 1985-10-07

Family

ID=21068772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833606274A SU1123522A1 (en) 1983-06-17 1983-06-17 Accelerator of charged particles

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1123522A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент US № 4024430, кл. Н ОЗК 5/06, опублик. 17.05.77. 2. Авторское свидетельство СССР № 810061, кл. Н 05 Н 5/00, 30.11.82 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4181112A (en) High-voltage ignition system to generate a spark for an internal combustion engine, and method to generate the spark energy
SU513654A3 (en) High Voltage Static Converter Station
SU1123522A1 (en) Accelerator of charged particles
JP3109005B2 (en) Power supply for discharge shock wave generation
GB2082866A (en) Method for locating cable defects
US2632133A (en) Ignition means
US2763813A (en) Blasting machine
US3604976A (en) Electrical circuit for synthetic testing of circuit interrupters and method of operation
SU1123523A1 (en) Charged particle accelerator
SU1012427A1 (en) High-voltage pulse generator
US4365287A (en) Switching device
SU1365166A1 (en) Device for arc-shaping of contacts of vacuum arc chute
Volkov et al. MV multi channel closing switch for water storages
Sack et al. A bipolar Marx generator for a mobile electroporation device
CN109248448B (en) Electric firecracker device and driver thereof
SU938223A1 (en) Device for synthetic testing of switches for switching-off capability
Xia et al. Development of a capacitive pulsed power supply for high-current high-velocity sliding electrical contact studies
SU608259A1 (en) Pulse modulator
SU1080248A1 (en) High-voltage rectangular pulse burst generator with nanosecond duration
SU660113A1 (en) Arrangement for switching-over inductive accumulator energy
RU2110885C1 (en) Lighting current simulator
RU2313900C1 (en) Generator of nanosecond impulses
SU658719A1 (en) Square-wave voltage pulse generator
SU1054893A2 (en) Pulse generator
SU1531190A1 (en) High-voltage pulse generator