SU851581A1 - Устройство дл формировани наносекунд-НыХ иМпульСОВ TOKA и НАпР жЕНи - Google Patents

Description

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно к устройствам формирования импульсов тока и напряжения, и может быть « использовано в сильноточных наносекундных ускорителях и генераторах мощных наносекундных импульсов.

Известны коммутаторы для формирующей линии, содержащие два противо- . _ стоящих электрода, которые благодаря своей простоте нашли широкое применение в устройствах наносекундной импульсной техники £1}·

Однако подобные коммутаторы имеют, как правило, высокую индуктив- 15 ность, что приводит к большой длительности фронта сформированного импульса. Кроме того, очень высокое волновое сопротивление приводит к рассогласованию коммутатора с форми- 20 рующей линией и как.следствие к значительным отклонениям формы сформированного импульса от прямоугольной.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для формирования ²⁵ наносекундных импульсов тока и напряжения, содержащее блок зарядки, подключенный к нагрузке через последовательно соединенные коаксиальные формирующую и передающую линии, меж- 30 ду жилами которых последовательно включен разрядник Г2}.

Однако этому устройству присущи вышеуказанные недостатки, причем оно обладает сложностью.

Цель изобретения - повышение амплитуды сформированного импульса и воспроизводимости параметров сформированного импульса и уменьшение длительности фрота импульса.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для формирования наносекундных импульсов тока и напряжения, содержащем блок зарядки, подключенный к нагрузке через последовательно соединенные коаксиальные формирующую и передающую линии, между жилами которых последовательно включен разрядник, электроды разрядника выполнены коаксиальными, причем межэлектродная емкость разрядника выбрана в зависимости от емкости формирующей линии в соотношении

Ο,2>έ—¹ έσ,4

Кроме того, с целью уменьшения длительности фронта и повышения воспроизводимости параметров формируемого импульса, один из электродов ©

разрядника выполнен с выступом на рабочей боковой поверхности, расстояние d от которого до торца внутреннего электрода разрядника выбрано в зависимости от перекрывающейся длины h его электродов в соотношении d ο,256—έθ,?>5h ’

Этим достигается высокая воспроизводимость параметров сформированного импульса и минимальная для предлагаемой конструкции длительность фронта импульса.

На чертеже показан узел соединения разрядника и формирующей и передающей линии предлагаемого устройства.

Узел содержит разрядник, состоящий из двух цилиндрических коаксиально установленных электродов 1 и 2, из которых электрод 2 подключен к передающей линии 3, а электрод 1 подключен к жиле формирующей линии 4. Внутренний электрод 2 разрядника выполнен с выступом 5. Геометрические межэлектродная емкость С< и емкость С, формирующей линии показаны пунктиром

В качестве изолирующей и рабочей среды в формирующей и передающей линии, а также в разряднике использована очищенная вода с удельным сопротивлением 10⁶ Ом»см.

Устройство работает следующим образом.

Во время зарядки формирующей линии 4 потенциал на высоковольтном электроде 2 разрядника возрастает. При достижении напряжением величины, равной пробивному напряжению зазора между электродами, происходит срабатывание разрядника (разрядный канал перемыкает промежуток между электродами 1 и 2)._После срабатывания разрядника сформированный импульс напряжения передается по передающей линии 3 в нагрузку (не показана). Причем выбор оптимальной величины межэлектродной емкости коммутатора позволяет существенно повысить амплитуду сформированного импульса. Экспериментально установлено, что максимальная амплитуда сформированного импульса имеет место при С₄/С ₂7/), 3.

Однако увеличение С,/С^7 О,4 не приводит к дальнейшему увеличению амплитуды импульса, а нагрузка на блок зарядки формирующей линии при этом увеличивается (емкость С₄ включена параллельно с емкостью С₂), что приводит к увеличению времени зарядки. Поэтому для получения высокой амплитуды сформированного импульса при небольшом времени зарядки формирующей линии необходимо выполнение следующего соотношения ο,ϊίττ ^0,4

С-2 »

При этом амплитуда импульса увеличивается на 7-15%, что для сильноточных генераторов наносекундных импульсов составляет значительную величину .

Однако установлено экспериментально, что форма импульса и его длительность фронта существенно зависят от места^ в котором идет коммутация. Поэтому необходимо локализовать место коммутации и оптимизировать его положение. Локализация места пробоя осуществляется установлением на боксовой поверхности одного из цилиндрических электродов выступа 5, который может быть выполнен как отдельный изолированный выступ (или несколькЬ выступов) или как круговое ребро. Этим достигается хорошая воспроизводимость параметров сформированного импульса.

Экспериментальные данные о Зависимости длительности фронта сформированного импульса от места расположения выступа (от отношения расстояния d от торца внутреннего ^лектрода коммутатора до выступа к перекрывающейся длине h коаксиальных электродов коммутатора) показывают, что минимальная длительность фронта имеет место при выполнении соотношения о,Ъ5.

При отклонении отношения<3/+» влево или вправо от указанных пределов длительность фронта возрастает.

Таким образом, предлагаемый коммутатор для формирующей линии позволяет на 7-15% увеличить амплитуду, в 1,1-1,5 раза уменьшить длительность Фронта сформированного импульса и существенно повысить воспроизводи-^., мость параметров импульса. Следует отметить перспективность применения подобных коммутаторов для коммутации сильноточных формирующих линий.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к высоковольтной импульсной технике, а именно к устройствам формировани  импуль сов тока и напр жени , и может быть использовано в сильноточных наносекундных ускорител х и генераторах мо ных наносекундных импульсов. Известны коммутаторы дл  формирующей линии, содержащие два противосто щих электрода, которые благодар  своей простоте нашли широкое примене ний В устройствах наносекундной импульсной техники t. Однако подобные коммутаторы имеют , как правило, высокую индуктивность , что приводит к большой длительности фронта сформированного импульса . Кроме того, очень высокое волновое сопротивление приводит к рассогласованию коглмутатора с формирующей линией и как.следствие к значительным отклонени м формы сформированного импульса от пр моугольной Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  формировани  наносекундных импульсов тока и напр  жени , содержащее блок зар дки, подключенный к нагрузке через последовательно соединенные коаксиальные формирующую и передающую линии, между жилами которых последовательно включен разр дник Однако этому устройству присущи вышеуказанные недостатки, причем оно обладает сложностью. Цель изобретени  - повышение амплитуды сформированного импульса и воспроизводимости параметров сформированного импульса и уменьшение длительности фрота импульса. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  формировани  наносекундных импульсов тока и напр жени , содержащем блок зар дки, подключенный к нагрузке через последовательно соединенные коаксиальные формирующую и передающую линии, между жилами которых последовательно включен разр дник, электроды разр дника выполнены коаксиальными, причем межэлектродна  емкость С разр дника выбрана в зависимости от емкости С формирующей линии в соотношении Кроме того, с целью уменьшени  длительности фронта и повышени  воспроизводимости параметров .формируемого импульса, один из электродов разр дника выполнен с выступом на ра бочей боковой поверхности, рассто ние d от которого до торца внутреннего электрода разр дника выбрано в зависимости от перекрывающейс  дли ны h его электродов в соотношении о,15 - ОЪ5п Этим достигаетс  высока  воспроизводимость параметров сформированного импульса и минимальна  дл  пред лагаемой конструкции длительность фронта импульса. На чертеже показан узел соединени  разр дника и формирующей и передающей линии предлагаемого устройств Узел содержит разр дник, состо щий из двух цилиндрических коаксиально установленных электродов 1 и 2 из которых электрод 2 подключен к передающей линии 3, а электрод 1 под ключен к жиле формируннцей линии 4. Внутренний электрод 2 разр дника выполнен с выступом 5. Геометрические межэлектродна  емкость С; и емкость формирующей линии показаны пунктиром В качестве изолирующей и рабочей среды в формирующей и передающей линии , а также в разр днике использова на очищенна  вода с удельным сопротивлением - Ю Ом.см. Устройство работает следующим об-разом . Во врем  зар дки формирующей лини 4 потенциал на высоковольтном электроде 2 разр дника возрастает. При достижении напр жением величины, ран ной пробивному напр жению зазора меж ду электродами, происходит срабатывание разр дника (разр дный канал пе ремыкает промежуток между электродам 1 и 2).После срабатывани  разр дника сформированный импульс напр жени  передаетс  по передающей линии 3 в н грузку (не показана). Причем выбор оптимальной величинь; межэлектродной емкости коммутатора позвол ет существенно повысить амплитуду сформированного импульса. Экспериментально установлено, что максимальна  амплитуда сформированного импульса имеет место при С,/С27/0., 3Однако увеличение 0,4 не прив дит к дальнейшему увеличению амплиту ды и№1ульса, а нагрузка на блок зар дки , формирующей линии при этом увеличиваетс  (емкость С вкл)чена пapaJ| лeльнo с емкостью С), что приводит к увеличению времени зар дки. Поэтому дл  получени  высокой амплитуды сформированного импульса при небольшом времени зар дки формирующе линии необходимо выполнение следующе го соотношени  с. о. to,4 При этом амплитуда импульса увеличиваетс  на 7-15%, что дл  сильноточных генераторов наносекундных импульсов составл ет значительную величину . Однако установлено экспериментально , что форма импульса и его длительность фронта существенно зави с т от места7 в котором идет коммутаци . Поэтому необходимо локализовать место коммутации и оптимизировать его положение. Локализаци  места пробо  осуществл етс  установлением на боксовой поверхности одного из цилиндрических электродов выступа 5, который может быть выполнен как отдельный изолированный выступ (или несколькб выступов) или как круговое ребро. Этим достигаетс  хороша  воспроизводимость параметров сформированного импульса. Экспериментальные данные о Зависимости длительности фронта Сф сформированного импульса от места расположени  выступа (от отношени  рассто ни  d от торца внутреннего электрода коммутатора до выступа к перекрывающейс  длине h коаксиальных электродов коммутатора ) показывают, что минимальна  длительность фронта имеет место при выполнении соотношени  0,,Ъ5. При отклонении oтнc IIeни d/tlвлeвo или вправо от указанных пределов длительность фронта возрастает. Таким образом, предлагаемый коммутатор дл  фор 4ирую1дей линии позвол ет на 7-15% увеличить амплитуду, в 1,1-1,5 раза уменьшить длительность фронта сформированного игшульса и существенно повысить воспроизводи-.. мость параметров импульса. Следует отметить перспективность применени  по-; добных коммутаторов дл  коммутации сильноточных формирующих линий. Формула изобретени  1.Устройство дл  формировани  наносекундных импульсов тока и напр жени , содёржамее блок зар дки, подключенный к нагрузке через последовательно соединенные коаксиальные формующую и передающую линии, между жилами. которых последовательно включен разр дник , отличающеес.  , что, с целью, повышени  амплитуды формируемого импульса, электроды разр дника выполнены коаксиальными, причем межэлектродна  емкость С( разр дника выбрана в зависимости от емкости CQ формирующей линии в соотношении . 0,2) i 1 0,4
2. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью

   уменьшени  длительности фронта и повышени  воспроизводимости параметров формуемого ш пульса, один из электродов разр дника выполнен с выступом на рабочей боковой поверхности, рассто ние d от которого до торца внутреннего электрода разр дника выбрано в зависимости от перекрывающейс  длины h его электродов в соотношении:

   , 0,25 ,15 -h

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1, Harrison I., Kolb А., Mi Iler R. Shannon J.,Smith J. Compact electron, beam generators for laser and fusion research. - Jn. Proe. V. Symp. Washington . 1973. p. 117-123.

   2 Авторское свидетельство cccf 155826, КЛ. H 01 Т 9/00, 1962.