SU1123523A1 - Ускоритель зар женных частиц - Google Patents

Abstract

УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий двойную формирующую линию, состо щую из двух одинаковых линий, между которыми последовательно с ними включен ускорительный диод, шунтированный встречно включенным высоковольтным диодом , а также цепь из соединенных последовательно источника питани  и управл емого коммутатора, о т л и чающийс  тем, что, с целью повьпиени  надежности, цепь из соединенных последовательно источника питани  и управл емого коммутатора включена между высоковольтным входом первой линии и высоковольтным выходом второй линии. s (Л

Description

1 Изобретение относитс  к области систем импульсного питани  ускорителей зар женных частиц. Такие ускорители предназначены, например дл  генерации мощных импульсных электронных пучков в микросекундном диапазоне длительностей. Известно устройство импульсного питани  ускорител ,в котором накоп телем энергии  вл ютс  индукторы двойной формирующей линии. Устройство содержит источник питани , ко мутатор и двойную формирующую лини состо щую из двух одинаковых линий между которыми параллельно им включен ускорительный диод, причем втора  формирующа  лини  закорочена на конце. Недостатком такого устройства  вл етс  сравнительно невысока  энерги  ускоренных электронов. Амплитуда импульсного ускор ющего напр жени  на ускорительном диоде UH равна здесь половине напр жени  UQ, до которого зар жаютс  в процессе формировани  импульса конденсаторы двойной формирующей линии, т.е. Иц . Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство импульсного пи тани  ускорител  зар женных частиц содержащее двойную формирующую линию , состо щую из двух одинаковых линий, между которыми последовател но с ними включен ускорительный диод, шунтированный встречно вклю ченным высоковольтным диодом, а также цепь из соединенных последовательно источника питани  и управ л емого коммутатора. Недостатком известного устройст  вл етс  его низка  надежность, об ловленна  тем, что конденсаторы ли ний в нем длительное врем  наход т под высоким напр жением,и дл  дост жени  приемлемого ресурса работы устройства (пор дка 10 импульсов) приходитс  увеличивать линейные ра меры конденсаторов, чтобы снизить значение рабочей напр женности диэлектрика конденсаторов линий. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности ускорител . Дл  достижени  указанной цели в ускорителе, содержащем двойную формирующую линию, состо щую из двух одинаковых линий, между которыми по следовательно с ними включен ускори 32 тельный диод, шунтированный встречно включенным высоковольтным диодом, а также цепь из соединенных последовательно источника питани  и управл емого коммутатора, последн   включена между высоковольтным входом первой линии и высоковольтным выходом второй линии. На фиг. 1 приведена функциональна  схема ускорител ; на фиг. 2 форма импульса на ускорительном диоде. Ускоритель содержит формирующую линию, состо щую из двух одинаковых линий 1 и 2, между которыми последовательно с ними включен ускорительный диод 3, шунтированный высоковольтным диодом 4, в качестве которого может быть использована высоковольтна  диодна  сборка; высоковольтный вход линии 1 соединен с высоковольтн .ым выходом линии 2 через соединенные последовательно низковольтный источник 5 питани , замыкатель 6 (коммутатор) и выключатель 7 на основе взрывчатого вещества (ВВ). Параллельно ему через разр дник 8 подключен электрически взрывающийс  проводник (ЭВП) 9. Блоки управлени  замыкател  6 и выключатели 7 совмещены в управл ющем блоке 10, Работа устройства происходит следующим образом. В исходном состо нии замыкатель 6 разомкнут.В элементах линий 1 и 2 нет запасов энергии . Затем на замыкатель 6 приходит сигнал с управл ющего блока 10„ После замыкани  контактов замыкател  6 начинаетс  зар дка током индукторов обеих линий 1 и 2 от низковольтного источника 5 питани  через замкнутые контакты замыкател  6 и выключател  7 (направление тока показано на схеме стрелками). При достижении током зар дки максимальной величины Jgс управл ющего блока 10 приходит сигнал управлени  на срабатывание взрывчатого вещества (ВВ) выключател  7, в результате чего сопротивление ветви с выключателем 7 возрастает нц несколько пор дков. Под действием напр жени , развиваемого на выводах выключател  7, пробиваетс  разр дник 8 и ток индуктивного накопител  переводитс  в ветвь с ЭВП 9, который обеспечивает низкое напр жение на выключателе 7 в течеие времени, достаточного дл  востановлени  электрической прочности

3

выключател  7, после чего ЭВП 9 взрываетс , в результате осуществл етс  размыкание зар дной цепи тока индуктивного накопител . Ток, запасенный в индукторах формирующих линий 1 и 2, начинает зар жать емкости линий. На входе первой линии 1 возникает перепад напр жени  ймплтудой U(j 0 р (где р - волновое сопротивление линии) отрицательной пол рности (при прин том на схеме направлении тока зар дки), а на выходе второй линии 2 возникает такой же перепад напр жени , но положительной пол рности ( пол рность напр жени  зар дки конденсаторов линий показана на схеме). Эти перепад напр жени  распростран ютс  по лини м по направлению к ускорительному диоду 3 и достигают его через интервал :времени,, равный времени задержки каждой линии tj . В этот момент запираетс  высоковольтный диод 4, и ускорительный диод 3 оказьшаетс  соединенным последовательно с двум  лини ми, зар женными до напр жени  U разного знака Иными словами, две соединенные последовательно линии с волновым сопротивлением f , зар женные кажда  до напр жени  U(суммарное напр жение на лини х равно 2Uo), оказываютс  включенными на согласованную нагрузку с сопротивлением йц 2р. Начина  с этого момента от места подключени  ускорительного диода 3 по обеим лини м 1 и 2, в об стороны начинают распростран тьс  перепады напр жени , равные Uo /2 , снимающие зар д с конденсаторов линий наполовину. После интервала времени, равного tj (времени пробега волны по линии), падающие волны напр жени  отражаютс  в обеих лини х от разомкнутых концов их с

35234

тем же знаком, и по обеим лини м распростран ютс  волны напр жени  амплитудой 5/2, снимающие полностью зар д с конденсаторов линий, после

5 чего процессы заканчиваютс . Таким образом, напр жение на ускоритель .ном диоде; 3 возникает через интервал времени, равный tj после выключени  замыкател  6 в момент эапира0 ни  диода 4, и существует в течение времени, равного длительности двойного пробега волны по линии, т.е. 2t3 (см. фиг. 2). Амплитуда его равна Ug , т.е. величине, до которой

г происходит зар дка конденсаторов линий в процессе формировани  импульс ного напр жени . Амплитуда тока через ускорительный диод равна половине тока , запасенного в индукторах линий.

JH Vi.

т.е.

По сравнению с известным, описанное устройство имеет более высокую надежность. Это обусловлено тем, что элементы, имеющие наименьший

5 ресурс работы (а именно конденсаторы линий), здесь оказываютс  под полным напр жением лишь на очень короткое врем , равное или меньшее (в ависимости от расположени  относительно нагрузки) длительности импульса, А известно, что пробивна  электрическа  прочность диэлектриков при коротких импульсных воздействи х напр дсени  значительно превьш1ает значени  электрической прочности в режиме

посто нного напр жени .

Так например, пробивное напр жение трансформаторного масла, используQ емого в конденсаторах при импульсном напр жении длительностью 25 мкс, оказываетс  вьше в 1-3 раза. При этом ресурс конденсаторов нарастает более чем на пор док и составит по крайней мере 10 импульсов.

Фиг. 2

Claims (1)

1. УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий двойную формирующую линию, состоящую из двух одинаковых линий, между которыми после- довательно с ними включен ускорительный диод, шунтированный встречно включенным высоковольтным диодом, а также цепь из соединенных последовательно источника питания и управляемого коммутатора, отличающийся тем, что,* с целью повышения надежности, цепь из соединенных последовательно источника питания и управляемого коммутатора включена между высоковольтным входом первой линии и высоковольтным выходом второй линии.