SU1718316A1

SU1718316A1 - Peaking device

Info

Publication number: SU1718316A1
Application number: SU904803697A
Authority: SU
Inventors: Изя Рахмилович Пекарь; Инна Григорьевна Голикова
Original assignee: Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1992-03-07

Abstract

Изобретение относитс к высоковольтной импульсной технике, предназначено дл работы в схемах формировани высоковольтных импульсов с крутым (наносекунд- ным) фронтом и может быть использовано в различных област х экспериментальной физики и техники. Целью изобретени вл ет - с повышение быстродействи . Выполнение устройства с двум дисковыми электродами 1 и 2, размещенными с общей 2 осью симметрии в параллельных плоскост х , размещение вокруг оси симметрии дисковых электродов 1 и 2 закрытых с торца цилиндрических выступов 3 и 4, обращенных в сторону от входного электрода 5, который размещен внутри полости ближнего к нему дискового электрода 2, выполнение диаметра цилиндрического выступа 3 на дальнем от входного электрода 5 дисковом электроде 1 большим диаметра выступа 4 на другом дисковом электроде 2, выступ которого частично размещен в полости выступа Зс большим диаметром и выполнен с отверстием на торцовой части вдоль оси симметрии выступа, выполнение на цилиндрической части выступа 3 дальнего от входного электрода 5дискового электрода отверстий по числу выходных электродов 6, которые размещены.по окружности в окрестности указанных отверстий в одной плоскости , параллельной плоскост м дисковых электродов, обеспечивают многоканальный пробой обостр ющего устройства. 1 ил. сл СThe invention relates to high-voltage impulse technology, is intended for operation in high-voltage pulse formation circuits with a steep (nanosecond) front, and can be used in various fields of experimental physics and technology. The aim of the invention is to increase speed. The device with two disk electrodes 1 and 2, placed with a common 2 axis of symmetry in parallel planes, placement around the axis of symmetry of the disk electrodes 1 and 2 closed from the end of the cylindrical projections 3 and 4 facing away from the input electrode 5, which is placed inside cavity near the disk electrode 2, the diameter of the cylindrical protrusion 3 at the far from the input electrode 5 of the disk electrode 1 with a large diameter of the protrusion 4 on the other disk electrode 2, the protrusion of which is partially located in a large diameter diaphragm cavity 3 and is made with a hole in the end part along the axis of symmetry of the protrusion; disc electrodes, provide multichannel breakdown of the peaking device. 1 il. sl C

Description

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и предназначено для работы в схемах формирования высоковольтных импульсов с крутым (наносекундным) фронтом и может быть использовано в различных областях экспериментальной физики и техники.The invention relates to high-voltage pulse technology and is intended to work in high-voltage pulse generation circuits with a steep (nanosecond) front and can be used in various fields of experimental physics and technology.

Известны обостряющие устройства, в которых используется двухэлектродный промежуток с определенным пробивным напряжением, включаемый последовательно между источником и нагрузкой.Sharpening devices are known in which a two-electrode gap with a certain breakdown voltage is used, connected in series between the source and the load.

Пока напряжение на источнике ниже пробивного разрядника-обострителя, цепь остается разомкнутой. При достижении на источнике напряжения, равного пробивному напряжению разрядника-обострителя, промежуток разрядника-обострителя пробивается и в цепи нагрузки появляется ток. При этом время нарастания напряжения на нагрузке равно времени, в течение которого сопротивление искры пробоя разрядника (индуктивное.и омическое) становится меньше сопротивления нагрузки.As long as the voltage at the source is lower than the breakdown arrester-sharpener, the circuit remains open. When the voltage reaches the breakdown voltage of the arrester-sharpener, the gap of the sharpener-breaker breaks through and a current appears in the load circuit. In this case, the rise time of the voltage at the load is equal to the time during which the resistance of the spark of the breakdown of the spark gap (inductive and ohmic) becomes less than the load resistance.

Недостатком двухэлектродного разрядника-обострителя является то, что у него образуется одна искра пробоя, но проводимость и способность проводить большие токи одноканального разряда развиваются медленно. Поэтому короткие (10'⁸ - 10'⁹ с) фронты нарастания напряжения на нагрузке с помощью одноискрового разрядника-, обострителя возможно обеспечить лишь при небольших токах.The disadvantage of a two-electrode spark gap arrester is that it produces one breakdown spark, but conductivity and the ability to conduct large currents of a single-channel discharge develop slowly. Therefore, short (10 ' ⁸ - 10' ⁹ s) fronts of the voltage rise across the load using a single-spark arrestor, sharpener can only be achieved at low currents.

Известен разрядник, содержащий соосные полые полусферические основные электроды с осевыми круглыми отверстиями, и управляющий электрод, расположенный в отверстии одного из основных электродов. Срабатывание разрядника обеспечивается за счет усиления электрического поля вблизи кромки отверстия во втором основном электроде, противолежащем управляющему электроду, при приложении.импульса напряжения к управляющему электроду.Known arrester containing coaxial hollow hemispherical main electrodes with axial circular holes, and a control electrode located in the hole of one of the main electrodes. The spark gap is triggered by increasing the electric field near the edge of the hole in the second main electrode, which is opposite the control electrode, when a voltage pulse is applied to the control electrode.

Недостатком известного устройства является большое время коммутации, обусловленное одним каналом разряда.A disadvantage of the known device is the long switching time due to one discharge channel.

Целью изобретения является повышение быстродействия обостряющего устройства, что уменьшает фронт волны импульса напряжения.The aim of the invention is to increase the speed of the sharpening device, which reduces the wave front of the voltage pulse.

Поставленная цель достигается тем, что в обостряющее устройство, содержащее входной и несколько выходных электродов, выполненных в виде полусфер, снабжено двумя дисковыми электродами, размещенными с общей осью симметрии в параллельных плоскостях, вокруг оси симметрии дисковых электродов образованы закрытые с торца цилиндрические выступы, обращенные в сторону от входного электрода, который размещен внутри полости ближнего к нему дискового электрода, диаметр цилиндрического выступа на дальнем от входного электрода дисковом электроде больше диаметра выступа на другом дисковом электроде, выступ которого частично размещен в полости выступа с большим диаметром и выполнен с отверстием на торцовой части вдоль оси симметрии выступа, на цилиндрической части выступа дальнего от входного электрода дискового электрода выполнены отверстия по числу выходных электродов, которые размещены по окружности в окрестности указанных отверстий в одной плоскости параллельной плоскостям дисковых электродов.This goal is achieved by the fact that in the sharpening device containing the input and several output electrodes made in the form of hemispheres, it is equipped with two disk electrodes placed with a common axis of symmetry in parallel planes, cylindrical projections closed from the end are formed around the axis of symmetry of the disk electrodes, facing the side from the input electrode, which is located inside the cavity of the disk electrode nearest to it, the diameter of the cylindrical protrusion on the disk electrode farthest from the input electrode larger than the diameter of the protrusion on the other disk electrode, the protrusion of which is partially placed in the cavity of the protrusion with a large diameter and made with an opening on the end part along the axis of symmetry of the protrusion, holes are made on the cylindrical part of the protrusion farthest from the input electrode of the disk electrode according to the number of output electrodes that are placed along circles in the vicinity of these holes in one plane parallel to the planes of the disk electrodes.

В предлагаемом обостряющем устройстве обостряющий разрядник выполнен многоканальным и один из его выводов выполнен многслроволочным, т.е. каждый канал подключен к нагрузке отдельным токопроводом. в него введено два дополйительных разрядника - один поджигающий; второй отсекающий, причем отсекающий разрядник расположен так, чтобы была возможность подсветки поджигающего и обостряющего разрядников. Обкладки поджигающего конденсатора образованы дисковыми электродами отсекающего и поджигающего разрядников, что позволяет генерировать мощные поджигающие наносекундные импульсы ультрафиолетового излучения.In the proposed sharpening device, the sharpening arrester is multi-channel and one of its conclusions is multi-wire, i.e. each channel is connected to the load by a separate current lead. two additional arresters were introduced into it - one setting fire; the second cut-off, and the cut-off spark gap is positioned so that it is possible to illuminate the igniting and sharpening spark gap. The plates of the ignition capacitor are formed by disk electrodes of the cut-off and ignition spark gap, which allows the generation of powerful ignition nanosecond pulses of ultraviolet radiation.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, разрез.The drawing shows the proposed device, section.

Обостряющее устройство содержит два дисковых электрода 1 и 2, размещенных с общей осью симметрии в параллельных плоскостях. Вокруг оси симметрии дисковых электродов 1 и 2 образованы закрытые с торца цилиндрические выступы 3 и 4, обращенные в сторону от входного электрода 5, который размещен внутри полости ближнего к нему дискового электрода 2. Диаметр цилиндрического выступа 3 на дальнем от входного электрода 5 дисковом электроде 1 больше диаметра выступа 4 на другом дисковом электроде 2, выступ 4 которого час-, тично размещен в полости выступа 3 с большим диаметром и выполнен с отверстием на торцовой части вдоль оси симметрии выступа 4, на цилиндрической части выступа 3 дальнего от входного электрода 5 дискового электрода 1 выполнены отверстия по числу выходных электродов 6 (например, шесть или больше), которые размещены по окружности в окрестности указанных отверстий в одной плоскости параллельных плоскостей дисковых электродов 1, 2.The sharpening device contains two disk electrodes 1 and 2, placed with a common axis of symmetry in parallel planes. Around the axis of symme larger than the diameter of the protrusion 4 on another disk electrode 2, the protrusion 4 of which is partially, partially placed in the cavity of the protrusion 3 with a large diameter and made with a hole on the end part along the axis of symmetry of the protrusion 4, on the cylindrical part 3 distal from the input electrode 5 of the electrode disk 1 is provided with holes according to the number of output electrodes 6 (for example, six or more) which are arranged circumferentially in the vicinity of said apertures in one plane parallel to the planes of disk electrodes 1, 2.

Выходные электроды 6 выполнены в виде цилиндрических стержней с полусферической вершиной. Цилиндрические выступы 3 и 4 образуют поджигающий разрядник 7, а выступ 4 и электрод 5 - отсекающий разрядник8.The output electrodes 6 are made in the form of cylindrical rods with a hemispherical top. The cylindrical protrusions 3 and 4 form the ignition arrester 7, and the protrusion 4 and the electrode 5 form a cutting arrester 8.

Каждый из выходных электродов 6 подключен отдельным токопроводом 9 через нагрузку 10 к общей шине. Первые обкладки генерирующего конденсатора 11 (С;) ^обостряющего конденсатора 12 (Сг) соединены с общей шиной. Другая обкладка обостряющего конденсатора 12 соединена с дисковым электродом 2, а другая обкладка генерирующего конденсатора 11 - с входным электродом 5. Дисковые электроды 1 и 2 разделены тонким слоем изоляции и образуют обкладки конденсатора 13 поджига (όι). Дисковый электрод 1 соединен с первой обкладкой дополнительного конденса- 20 тора 14 (Сз). Другая обкладка дополнительного конденсатора 14 соединёна через разрядный резистор 15 с общей шиной. Причем.емкости конденсаторов находятся в следующем соотношении С1>Сг^{г а}Сз >С4.Each of the output electrodes 6 is connected by a separate current lead 9 through the load 10 to a common bus. The first plates of the generating capacitor 11 (C;) ^ of the sharpening capacitor 12 (Cg) are connected to a common bus. Another lining of the sharpening capacitor 12 is connected to the disk electrode 2, and the other lining of the generating capacitor 11 is connected to the input electrode 5. The disk electrodes 1 and 2 are separated by a thin layer of insulation and form the lining of the ignition capacitor 13 (όι). The disk electrode 1 is connected to the first lining of the additional capacitor 20 of the torus 14 (Cz). Another lining of the additional capacitor 14 is connected through a discharge resistor 15 with a common bus. Moreover, the capacitances of the capacitors are in the following ratio C1> Cg ^and Cz> C4.

При подаче импульса напряжения от заряжённого генерирующего конденсатора 11 на устройство обострения срабатывает отсекающий разрядник 8 и начинается заряд обостряющего конденсатора 12, а также конденсатора 13 поджига и дополнительно. го конденсатора 14; Одновременно растет, напряжение между электродами 1 и 6. Поджигающий разрядник 7 подсвечен искрой отсекающего разрядника. 8. что существенно уменьшает разброс статического напряжения поджигающего разрядника 7. При достижении статического разрядного напряжения поджигающий разрядник 7 срабатывает, при этом генерируется мощная короткая импульсная вспышка света и одновременно скачком увеличивается напряжение между основными электродами 1 и 6 обостряющего разрядника. Воздействие интенсивной ультрафиолетовой подсветки и скачка напряжения приводят к одновременному срабатыванию всех шести или более каналов обостряющего разрядника и разряду конденсаторов 11, 12 и 14 на нагрузку.When a voltage pulse is supplied from the charged generating capacitor 11 to the sharpening device, the cut-off arrester 8 is activated and the charging of the sharpening capacitor 12, as well as the ignition capacitor 13, begins. th capacitor 14; At the same time, the voltage between the electrodes 1 and 6 rises. The igniting arrester 7 is illuminated by a spark of the cutting arrester. 8. which significantly reduces the spread of the static voltage of the ignition arrester 7. When the static discharge voltage is reached, the ignition arrester 7 is triggered, a powerful short pulsed flash of light is generated and the voltage between the main electrodes 1 and 6 of the sharpening arrester increases jumpwise. The effect of intense ultraviolet illumination and a power surge lead to the simultaneous operation of all six or more channels of the sharpening spark gap and the discharge of capacitors 11, 12 and 14 on the load.

При многоканальном пробое повышается быстродействие и. следовательно, уменьшается собственная индуктивность и износ электродов разрядника, что позволяет использовать такие разрядники в цепях формирования наносекундных импульсов. Благодаря интенсивной короткой вспышке подсвечивающей искры разброс времени срабатывания обостряющего разрядника значительно уменьшается и .срабатывание происходит при более высоком напряжении. Благодаря этому уменьшается фронт волны импульсов напряжения до нескольких наносекунд при разбросе менее 1 нс.With multi-channel breakdown, the speed increases and. consequently, the intrinsic inductance and wear of the arrester electrodes is reduced, which allows the use of such arrester in the circuits of the formation of nanosecond pulses. Due to the intense short flash of the illuminating spark, the spread of the response time of the sharpening arrester is significantly reduced and the operation occurs at a higher voltage. Due to this, the wavefront of the voltage pulses decreases to several nanoseconds with a spread of less than 1 ns.

Claims

Claim

A sharpening device containing an input and several output electrodes made in the form of hemispheres, distinguishing with this. that, in order to improve performance, the device is equipped with two disk electrodes placed with a common axis of symmetry in parallel planes, around the axis of symmetry of the disk electrodes, cylindrical projections are closed at the end, facing away from the input electrode, which is located inside the cavity of the disk electrode adjacent to it , the diameter of the cylindrical protrusion on the disk electrode farthest from the input electrode is larger than the diameter of the protrusion on the other disk electrode, the protrusion of which is partially placed in the cavity and. a protrusion with a large diameter and made with a hole on the end part along the axis of symmetry of the protrusion, on the cylindrical part of the protrusion farthest from the input electrode of the disk electrode, holes are made, counting the output electrodes, which are arranged around the circumference in the vicinity of these holes in one plane parallel to the planes of the disk electrodes.