Способ формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов Советский патент 1985 года по МПК H03K5/00 

11

Изобретение отнб сится к импульсной технике и может найти применение в генераторах высоковольтных импульсов субнаносекундного диапазона.

Известен способ формирования высо ковольтных субнаносекундных импуль.COS, основанный на пробое двухэлектродного промежутка, заполненного диэлектриком или находящего.ся в вакууме, при подаче на разрядный промежуток высоковольтных импульсов ij .

Известный способ позволяет формировать импульсы напряжения с субнаносекундной длительностью фронта и амплитудой от сотен вольт до десятКО.В киловольт на низкоомной нагрузке (50 Ом) .

Недостатком известного способа является низкая частота следования импульсов, и недостаточная стабильность параметров импульсов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущнЪсти и достигаемому положительному эффекту является способ формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов с помощью двухэлектродного газоразрядного элемента, заключающийся в ионизации газа в газоразрядном элементе, подаче на выходной электрод исходного наносекундного импульса и получении на выходном электроде сформированного импульса 21 ,

г

Известньй, способ позволяет повысить частоту следования сформированньк импульсов, улучшить стабильность их. параметров и увеличить ресурс устройства.

Недостатком известного,способа является низкий коэффициент передачи и, следовательно, низкая амплитуда сформированного импульса по сравнению с амплитудой исходного импульса.

Целью изобретения является повышение коэффициента передачи.

Поставленная цель достигается тем что в способе формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов с помощью двухэлектродного газоразрядного элемента, заключающемся в иони: ации газа в газоразрядном элементе, подаче йа входной электрод исходного наносекундного импульса и . получении на выходном электроде сформированного импульса, ионизацию газа создают путем подачи предварительного импульса напряжения и

561

осуи ествляют наложение на газоразрядный элемент магнитного поля,,вектор индукции которого коллинеарен плотности аксимального электрического тока, проходящего между электродами, а исходный импульс подают после окончания предварительного импульса напряжения за время существования остаточной ионизации.

Такое выполнение способа позволяет увеличить коэффициент передачи за счет увеличения амплитуды формируемых импульсов. Увеличение формируемых импульсов происходит из-за того, что в предлагаемом способе облегчаются условия возникновения и движения через газоразрядный промежуток волны ионизации, которая формирует на выходном электроде выходные субнаносекундные импульсы. При наложении на газоразрядный промежуток продольного магнитного поля затрудняется движение электронов в радиальном направлении, и, следовательно, уменьшаются потери заряженных частиц на стенках газоразрядного устройства, а объемный заряд в плазме возрастает. Поэтому облегчаются условия для возникновения у входного электрода .волны ионизации и увеличивается беличина тока, переносимая волной ионизации к выходному электроду,в результате чего и растет амплитуда формируемых импульсов при той же амплитуде исходных импульсов, т.е. растет коэффициент передачи.

Данный способ был реализован в устройстве, функциональная схема которого изображена на чертеже. Устройство, работающее в соответствии с данным изобрет ением содержит двухэлектродный газоразрядный элемент, состоящий из входного электрода 1, диэлектрической трубки 2, выходного электрода 3, генератора- 4 высоковольтных импульсов, устройств 5 и 6, соответственно для откачки и заполнения разрядной трубки газом, соленоида 7 для создания продольного (аксиального) магнитного поля В, силовые линии которого показаны на чертеже. На чертеже также показаны направления движения плотности аксиального электрического тока , а также исходный и сформированный импульсы напряжения..

Способ осуществляется следующим образом.

31

. Сначала на газоразрядный элемент подают предварительный импульс напряженин под действием которого происходит пробой двухэлектродного газоразрядного элемента и зажигается электрический разряд. В двухэлектродном промежутке идет ионизация газа и газоразрядный элемент заполняемся плазмой. На газоразрядный элемент накладывают продольное магнитное поле, то есть вектор индукции магнитного поля В коллинеарен плотности аксиального электрического т.ока ( и в данном случае параллелен оси газоразрядного элемента. После окончания предварительного импульса плазма распадается в течение некоторого промежутка времени, длительность которого зависит от рода газа, давления, размеров разрядного устройства, величины магнитного поля. За время существовани:я остаточной ионизации на входной электрод подайт исходный высоковольтный наносекундный импульс напряжения. Под действием этого импульса у входного электрода образуется объемный заряд и формируется фронт волны иони564

зации, который со скоростью 10 10 см/с движется через разрядный промежуток к выходному электроду.

В продольном магнитном поле образование, и движение ионизирующей волны облегчаются. Это связаио с тем, что движение фронта ионизующей волны сопровождается движением объемного избыточного заряда, а при наложении продольного магнитного поля потери объемного заряда уменьшаются, так как затрудняется движение заряженных частиц в радиальном направлении. Поэтсму объемный заряд в плазме возрастает, амплитуды тока и напряжения во фронте ионизирующей волны увеличиваются, вследствие чего увеличивается и амплитуда импульсов, формируемых на выходном электроде, а, следовательно, пропорционально возрастает и коэффициент передачи.

Выполнение способа формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов согласно описываемому изобретению позволяет в данном случае повысить коэффициент передачи на 50% по сравнению с и,звестным техническим решейием.

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СУБНАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ с пс 1ощью двухэлектродного газоразрядного элемента, заключающийся в ионизации газа в газоразрядном элементе, подаче на входной электрод исходного наносекундного. импульса и получении на выходном электроде сформированного импульса, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента передачи, ионизацию газа в газоразрядном элементе создают путем подачи предварительного импульса напряжения и осуществляют наложение на газоразрядлый элемент магнитного поля, вектор индукции которого коллинеарен плотности аксиального электрического тока, проходящего между электродами, а исходный импульс подаютпосле окон(Л чания предварительного импульса напряжения за время сзщестяования остаточной ионизации.