Генератор для исследования нестационарной проводимости в газовых средах Советский патент 1992 года по МПК H03K3/53 

5

s$ssyss$$$s$&s$$

1

Изобретение относится к технике высоких напряжений и может применяться для проведения экспериментальных исследований, транспортировки высоковольтного электрического импульса в ионизированных средах. Генератор для исследования нестационарной проводимости в газовых средах состоит из внешнего цилиндрического электрода 1, полого внутреннего электрода , источника у -излучения 3. металлического диска 4, металлического кольца 5. 1 ил.

3 А

/

y ///////S///////777/7///s У7; У/

Y

т

/

///S///////777/7///s У7; У/

XJ СП

///

П

Ю

Изобретение относится к области техники высоких напряжений и может применяться для проведения экспериментальных исследований, транспортировки высоковольтного электрического импульса в ионизированных средах.

Известен высоковольтный генератор, в котором между фланцами конденсаторов размещены диски из изоляционного материала.

В центре дисков расположены цилиндрические газовые камеры, закрытые с торцов металлическими крышками. Выступы на крышках образуют электроды искрового разрядника.

Недостатком генератора является невозможность синхронизации генератора с другими внешними устройствами.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, предназначенное для исследования динамики транспортировки коротких электромагнитных импульсов через ионизованные среды. Устройство состоит из вакуумированной камеры с расположенной внутри волноводной линией, представляющей собой полосковую линию с постоянным импедансом. Камера пристыкована к ускорителю электронов, который является инициатором ионизации среды, а формирователь электрического импульса выполнен в виде внешнего генератора. Система диагностики располагается вдоль волноводной линии в предварительно вакуумированной и затем газонаполненной камере и позволяет определить характеристики электромагнитного импульса при его прохождении в ионизированной среде.

Основные недостатки этой конструкции: импульс электромагнитного поля распространяется в направлении, противоположном импульсу ионизирующего излучения; существу ют трудности синхронизации между импульсами; длительность электромагнитного импульса не совпадает с длительностью ионизирующего излучения; сложность конструкции (наличие генератора электромагнитных импульсов, система синхронизации); поскольку ионизация создается пучком заряженных частиц (электронами), то в пространстве, где распространяется электромагнитный импульс возникает в области объемного электрического заряда, что приводит к искажению исследуемого сигнала.

Цель изобретения - повышение достоверности и надежности результатов исследований, уменьшение разновременности между воздействием у-импульса и возбужденным электрическим импульсом на нагрузку, а также конструктивное упрощение генератора.

Поставленная цель достигается тем, что инициатор ионизации среды выполнен в виде источника гамма-излучения. Источник установлен со стороны ненагруженного торца волноводной линии, которая выполнена из подключенного к общей шине внешнего цилиндрического электрода и коаксиального с внешним изолированного полого внутреннего электрода. Во внутреннем электроде волноводной линии со стороны его торца, обращенного к инициатору, установлен металлический диск толщиной, равной длине свободного пробега у-квантов, снаружи установлен цилиндрический металлический 5 экран, а инициатор электрического, импульса выполнен в виде источника у-излучения. Мощный поток жесткого у-излучения, проходя через воздушный промежуток, формирует в нем поток комптоновских электро- 0 нов, направление которых практически совпадает с направлением движения квантов,

Комптоновские электроны оседают в металлическом диске вследствие того, что 5 пробег электронов много меньше толщины диска, в результате чего заряжают его.

Поток у -квантов из металлического диска отсутствует, так как толщина диска равна длине свободного пробега у-квантов, и 0 как результат, отсутствует поток комптоновских электронов из диска.

Внешний электрод волноводной линии, имеющий гальваническую связь с землей, не заряжается от воздействия потока у- 5 квантов, поскольку он защищен металлическим экраном, толщина которого равна пробегу у-квантов, вследствие чего между двумя электродами формируется электрический импульс.

0 Электрический импульс движется одновременно с потоком у-квантов в ионизованном газе и обеспечивает жесткую синхронизацию у-квантов и электрического импульса без дополнительных систем синх- 5 ронизации. Повышение надежности генератора и уменьшение разновременности между импульсов у -квантов и электрическим импульсом осуществляется за счет того, что один и тот же потоку-квантов 0 производит ионизацию газа и он же формирует исследуемый электрический импульс.

Надежность генератора обеспечивается простотой и автономностью всех частей 5 его конструкции.

При толщине диска, меньшей длины пробега у-квантов определенной энергии в материале диска, происходит инжекция комптоновских электронов из металлической пластины, вследствие чего снижаются параметры электрического импульса.

Толщина, большая длины пробега, не является конструктивно допустимой, так как увеличивается вес установки.

На фиг. 1 изображен схематично генератор.

Волноводная линия образована из подключенного к общей шине внешнего цилиндрического электрода 1 диаметром DI 426 мм и коаксиального с внешним изолированного полого внутреннего электрода 2 диаметром D2 360 мм. Источником 3 гамма-излучения служит линейный индукционный ускоритель ЛИУ-10, трансформирующий энергию ускоренных электронов в энергию тормозного излучения. С обращенной к источнику 3 гамма-излучения стороны во внутреннем электроде 2 установлен металлический диск 4 толщиной 65 мм, электрически подключенный к этому электроду. Соосно с электродами 1, 2 между источником 3 гамма-излучения и торцом волновод- ной линии на расстоянии большем зазора между электродами волноводной линии установлено металлическое кольцо 5 высотой 65 мм с внутренним диаметром 426 мм и внешним диаметром 500 мм. Толщина диска 4 и кольца 5 равна длине полного пробега у-квантов.

Генератор работает следующим образом.

Поток жесткого гамма-излучения, проходя через воздушный промежуток, формирует в нем поток комптоновских электронов, направление которых практически совпадает с направлением движения гамма-квантов.

Комптоновские электроны оседают в стальном диске 4 вследствие того, что пробег электронов много меньше толщины диска и заряжают его. Поток гамм-квантов из стального диска отсутствует, так как толщина диска равна длине свободного пробега гамма-квантов и потому отсутствует поток комптоновских электронов из диска. Внешний электрод 1 волноводной линии, имеющий гальваническую связь с землей, остается не заряженным, так как на него не действует поток гамма-квантов, поскольку

он закрыт кольцом 5. вследствие чего между двумя электродами 1, 2 формируется электрический импульс, длительность фронта которого Гф 0,2-0,4 не.

При толщине диска равной длине свободного пробега L 65 мм величина разновременности Тф 0,2-0,4 не.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый генератор обладает

более высокой надежностью, так как отпадает необходимость в синхронизирующих устройствах между гамма-импульсом и генерируемым электрическим импульсом, направления электромагнитного импульса и

импульса ионизирующего излучения совпадают в пространстве, где распространяется электромагнитный импульс, обьемного электрического заряда в межэлектродном промежутке волноводной линии, выполненной в виде двух коаксиальных цилиндров, не возникает.

Формула изобретения Генератор, для исследования нестационарной проводимости в газовых средах, содержащий нагруженную с -одного торца волноводную линию и инициатор ионизации среды, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов исследований, инициатор ионизации

среды выполнен в виде источника гамма-излучения и установлен со стороны ненагруженного торца волноводной линии, которая выполнена из подключенного к общей шине внешнего цилиндрического электрода и коаксиального с внешним изолированного полого внутреннего электрода, с обращенной к источнику гамма-излучения стороны во внутреннем электроде установлен металлический диск, электрически подключенный

к этому электроду, соосно с электродами между источником гамма-излучения и торцом волноводной линии на расстоянии, большем зазора между электродами волноводной линии, установлено металлическое кольцо, при этом толщины диска и кольца выполнены равными длине полного пробега гамма-квантов в материале диска и кольца.