SU852135A1 - Генератор мощных наносекундных импульсов - Google Patents

Abstract

ГЕНЕРАТОР МОЩНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий высоко )вольтные электроды, помещенные в корпус, генераторы импульсных напр жений , подключенные к высоковольтным электродам и имеющие общий блок синхронизации и нагрузку, подключенную через разр дник к одному из крайних высоковольтных электродов, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  КПД при одновременном расширениифункциональных возможностей ,между высоковольтными электродами установлены разр дники,причем казкдый следующий разр дник,начина  с разр дника, расположенного между нагрузкой н. одним из крайних высоковольтных электродов, 1«4еет зазор, больший, чем у предыдущего разр дника.§ (Л ас ел to Од СП

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может найти применение дл  генерации сильноточных рел тивистских электронных и ионных пучков Известен генератор дл  питани  сильноточного диода, включающий генератор импульсных напр жений (ГИН подключенный через разр дник к одинар ной формирующей линии(ФЛ. ФЛ через две одиночные передающие линии подключена к сильноточному диоду. Между всеми лини ми установлены разр дники причем линии имеют различные волновые сопротивлени  дл  изменени  пара метров формируемого импульса,В данно генераторе частота срабатывани  огра ничиваетс  в основном .временем зар д ки конденсаторов ГИН и временем,требуемым дл  электрической прочности разр дников. Максимально возможна  частота его срабатывани  составл ет приблизительно 1 Гц fl Наиболее близким по техническому решению  вл етс  генератор, состо щий из коаксиальной двойной формирую щей линии (ДФЛ ), включающей средний и центральный электрод и заземленный корпус, причем центральный электрод .и корпус длиннее среднего электрода. Этим самым образована одиночна  ФЛ, установленна  на выходе ДОЛ, Центральный электрод через неуправл емый разр дник подсоединен к нагрузке, ДФ также имеет свой разр дник, включенный между корпусом и средним электродом . Средний и центральный электро ды подсоединены к ГИН 2 J, Первый им пульс формируетс  одиночной ФЛ, второй импульс - ДФЛ при срабатывании разр дников. Первый импульс получен на уровне- 150 кВ, второй - 700 кВ. Недостатком указанной схемы  вЛ етс  то, что при зар дке центрального электрода от ГИН наводитс  потенциал на среднем электроде ДФЛ, а при зар дке ДФЛ наводитс  потенциа на внутреннем электроде. При времена задержки между импульсами, меньших, чем врем  задержки от ГИК ), это ведет к значительным потер м энергии Недостатком такой схемы  вл етсй также невозможность получени  более двух шлпульсов,, Цель изобретени  - увеличение КПД и получение серии импульсов напр жени  на нагрузке с расширенным диапазоном задержки друг относительно дру га, начина  с нул . Указанна  цель достигаетс  тем, что в генераторе мощных наносекундны импульсов, содержащем высоковольтные электроды, помещенные в корпус, гене раторы импульсных напр жений, подклю ченные квысоковольтным электродам и имеющие общий блок, синхронизации, нагрузку, подключенную через разр дник к одному из крайних высоковольтных электродов, между высоковольтными электродами установлены разр дники , причем каждый следующий разр д- , ник, начина  с разр дника, расположенного между нагрузкой и одним из крайних высоковольтных электродов, имеет зазор, больший, чем у предыдущего разр дника. Разр дники могут быть как Неуправл емыми, так и управл емыми , В первом случае ГИН должны настраиватьс  так, чтобы перва  лини  (от нагрузки ) зар жалась меньшими по амплитуде, а втора , треть  и т.д, - напр жением, большим на величину разброса амплитуды срабатывани  разр дников (газовый разр дник под давлением атм имеет разброс/-/1% , которые соответственно настроены на большее напр жение. Во втором случае величина зар дного напр жени  .линий не имеет принципиального значени , а импульсы синхронизации подаютс  также и на разр дники , На чертеже приведена принципиальна  схема генератора на примере трехимпульсного генератора, с согласован- , ной нагрузкой (волновые сопротивлени  линий равны сопротивлению нагрузки ) и неуправл емых разр дников , Генератор мощных наносекундных импульсов содерЗкит вь1соковольтные электроды 1,2,3, между которьгМи включены разр дники 4 и 5, Крайний высоковольтный электрод подключен через разр дник 6 к нагрузке 7, Все высоковольтные электроды, ра зр дники и нагрузка заключены в общем корпусе 8, Каждый из высоковольтных электродой 1,2,3 подсоединен к соответствующему генератору 9,10,11 импульсных напр жений , которые имеют общий блок синх .ронизации 12, Устройство работает следующим образом . С блока синхронизации 12 подаетс  запускающий импульс на ГИН 9, после его срабатывани  зар жаетс  перва  формирующа  лини , образованна  высоковольтным электродом 1 и корпу- . сом 8. При достижении максимального напр жени  срабатывает разр дник б и на нагрузке 7 выдел етс  импульс напр жени , равный по амплитуде половине напр жени  срабатывани  разр дника б (при условии его идеальной коммутации }, Длительность формируемого импульса равна двойной электрической длине первой формирующей линии. Через необходимое врем  запаздывани  подаетс  импульс синхрониз.ации на ГИН 10, который после включени  зар жает вторую формирующую линию, образованную высоковольтным электродом 2 и корпусом 8, При достижении максимального напр жени  срабатывает разр дник 4 и импульс напр жени  передаетс  через первую формирующую линию в нагрузку. В этом случае перва  формирующа  лини  играет роль передающей тинии. Зар дное напр жение ВТ рой формирующей линии и напр жение срабатывани  разр дника 4 больше зар дного напр жени  первой линий на величину разброса срабатывани  разр дника 4, чтобы он не срабатывал преждевременно при зар дке первой линии. Далее через определенное врем  запаздывани  подаетс  импульс синхронизации на ГИН 11, далее зар жаетс  формирующа  лини , образованна  высоковольтным электродом 3 с корпусом 8, срабатывает разр дник 5, и импульс найр жени  по первой и второй формирующим лини м передаетс  в нагрузку 7. Зар дное напр жение третьей формирующей линии и напр жение срабатывани  разр дника 5 должно превышать зар дное напр жение второй формирующей линии. Такой генератор позвол ет в самых широких пределах регулировать задерж ку между импульсами от нул  и выше и получать два и более импульсов напр жени . При временах задержки между импульсами больше времени деионизации в разр дниках, они срабатывают вновь на проход щем импуль се напр жени . Вместо ГИН могут быть использованы импульсные трансформаторы и ис точники посто нного напр жени . Сле дует отметить, что часть энергии от второй и последующих линий ответ вл етс  в ГИНы, но импеданс их, как правило, во много раз превосходит волновые сопротивлени  формирующих линий. Эти потери незначительны и не превышают потерь при формировании импульсов напр жени ,в обычных генераторах одиночных импульсов. Это позвол ет исключить электрическую св зь формирующих линий при их зар дке, -чем достигаетс  более высокий КПД. Генератор мощных наносекундных импульсов при подсоединении к диоду позвол ет получать пучки электронов с регулируемой задержкой друг относительно друга, которые могут использоватьс  дл  колд;ективного ускорени  ионов, генерации СВЧ-сигналов. Возможно также использование генератора дл  получени  рентгеновскихвспышек , дл  питани  искровых и стримернЕлх камер, исследований по пробою диэлектриков и т.д. Следует также отметить принципиально важный факт - получение одного длинного пр моугольного импульса напр жен,и , длительность которого равна двойной электрической длине всех ЛИНИЙ с высоким КПД. Использование дл  этого одиночной длинной линии на таком распространенном диэлектрике как вода (она имеет диэлектрическую проницаемость, равную 80, что сокращает размеры установки) ,ведет к значительным потер м энергии |при формировании импульса, когда вс  лини  зар жена до нужного напр жени . В этом случае происходит разр дка линии за счет омических потерь в диэлектрике.

Claims (1)

1. ГЕНЕРАТОР МОЩНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий высоко- ;вольтные электроды, помещенные в корпус, генераторы импульсных напряжений, подключенные к высоковольтным электродам и имеющие общий блок синхронизации и нагрузку, подключенную через разрядник к одному из крайних высоковольтных электродов, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД при одновременном расширенииФункциональных возможностей,между высоковольтными электродами установленыразрядники,причем каждый_следующий разрядник, начиная с разрядника, расположенного между нагрузкой и. одним из крайних высоковольтных электродов, имеет зазор, больший^чем у предыдущего разрядника.^

   SU ,.»8521ЗГ ми электродами установлены разрядники, причем каждый следующий разряд- , ник, начиная с разрядника, расположенного между нагрузкой и одним из крайних высоковольтных электродов, 5 имеет зазор, больший, чем у предыду. щего разрядника. Разрядники могут быть как неуправляемыми, так и управляемыми. В первом случае ГИН должны настраиваться так, чтобы первая 10 линия (от нагрузки ) заряжалась меньшими по амплитуде, а вторая, третья и т.д. - напряжением, большим на . величину разброса амплитуды срабатывания разрядников (газовый разряд>15 ник под давлением/vlO атм имеет разброс от! %), которые соответственно настроены на большее напряжение.

   Во втором случае величина зарядного напряжения линий не имеет принци__ пиального значения, а импульсы синхронизации подаются также и на разрядники.

   На чертеже приведена принципиальная схема генератора на примере трехимпульсного генератора, с согласован- , ной нагрузкой (волновые сопротивления линий равны сопротивлению нагрузки ) и неуправляемых разрядников .

   Генератор мощных наносекундных импульсов содержит высоковольтные 30 электроды 1,2,3, между которыми включены разрядники 4 и 5. Крайний высоковольтный электрод подключен через разрядник 6 к нагрузке 7. Все высоковольтные электроды, разрядники и 35 нагрузка заключены в общем корпусе

   8. Каждый из высоковольтных электродов

   1,2,3 подсоединен к соответствующему' генератору 9,10,11 импульсных напряжений, которые имеют общий блок синх40 ронизации 12.

   Устройство работает следующим образом.

   С блока синхронизации 12 подается запускающий импульс на ГИН 9, после 45 его срабатывания заряжается первая формирующая линия,, образованная высоковольтным электродом 1 и корпусом 8. При Достижении максимального напряжения срабатывает разрядник 6 и на нагрузке 7 выделяется импульс напряжения, равный по амплитуде половине напряжения срабатывания разрядника 6 (при условии его идеальной коммутации ). Длительность формируемого импульса равна двойной электри55 ческой длине первой формирующей линии.

   Через необходимое время запаздывания подается импульс синхронизации на ГИН 10, который после включения заряжает вторую формирующую линию, обра60 зованную высоковольтным электродом 2 и корпусом 8. При достижении максимального напряжения срабатывает разрядник 4 и импульс напряжения передается через первую формирующую линию в нагрузку. В этом случае первая