Формирователь импульсов высокогоНАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК H03K3/00 H03K3/53 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для питания рентгеновских трубок, стримерных камер, для исследования электрической прочности различных видов диэлектриков. Известно устройство для получения импульсов высокого напряжения,с коротким фронтом, содержащее каскадный генератор Аркадьева-Маркса, к выходу которого подключен емкостной накопитель энергии, коммутатор, через который нагрузка подсоединена параллель но к .указанному емкостному накопителю fljНедостатком ЭТОГО устройства является ограниченная возможность формирования на нагрузке импульсов напряжения с коротким фронтом. Недостаток вызван большой величиной индуктивност контура, состоящего из каскадов -генератора Аркадьевс1-Маркса и емкостного накопителя энергии. Эта индуктивность замедляет процесс заряда емкостно1Ч) накопителя энергии, в результате длительность фронта импульса напряжения, воздействующего на коммутатор будет значительной, что ограничивает величину перенапряжения, при котором срабатывает коммутатор и, таким образом, не позволяет получить достаточно малое время коммутации коммутатора, а следовательно, ограничивает возможность получения импульса с коротким фронтом на нагрузке. Большая индуктивность указанного разрядного контура при формировании импульсов высокого напряжения определяется в описанном устройстве большими изоляционными расстояниями между каскадами ге-нератора Аркадьева-Маркса и емкостным накопителем энергии. . . Цель изобретения - уменьшение длительности фронта получаемого импульса напряжения. Поставленная цель достигаете ; тем, tTO в формирователе импульсов высоко3 8 го напряжения, содержащем каскадный генератор Аркадьева-Маркса, к выходу которого параллельно подключен емкостной 1а акопитель энергии, коммутатор, через который нагрузка подсоединена параллельно емкостному накопителю, емкостной накопитель энергии вьшолнен из последовательно соединенных конденсаторов, выводы которых подключены параллельно каскадам генератора Арка дьева-Маркса.

Конденсаторы содержат обкладки, которые в смежных конденсаторах являются общими и к KOTOpbw подсоединены выводы. -. .

Обкладки конденсаторов и каскады генератора Аркадьева-Маркса расположены коаксиально.

Коаксиальное расположение обкладок конденсаторов емкостного накопителя и каскадов каскадного генератора Аркадьева-Маркса друг по отношению к другу дополнительно уменьшают ивдуктивность разрядного контура, состоящего из каскадов каскадного генератора Аркадьева-Маркса и емкостного накопителя, и таким образом, способствует уменьшению длительности фронта

получаемого импульса. I Выполнение емкостного накопителя

энергии из последовательнр соединенны конденсаторов, имеющих выводы, через которые эти конденсаторы подключены параллельно каскадам генератора Аркадьева-Маркса, а также наличие у этих конденсаторов обкладок, которые в любых двух смежных конденсаторах являются общими и к которым подсоединен .указанные выводы, обеспечийает возможность получения импульсов напряжения с амплитудой от сотен кВ до нескольких мВ с длительностью фронта в пределах от единиц не до сотен не.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема формирователя импульсов высокого напряжения; на фиг. 2 - общий вид формирователя импульсов с разрезом емкостного накопителя энергии, смежные конденсаторы которого имеют общие обкладки, расположённые коаксиально, и подсоединены к каскадам генератора Аркадьева-Маркса через выводы, на фиг. 3 - разрез формирователя импульсов, имеющего коаксиальное расположение обкладок конденсаторов; и каскадов генератора Аркадьева-Маркса.

70Ч

Формирователь импульсов содержит

каскаднь1й генератор Аркадьева-Маркса, каладый каскад которого имеет .последовательно соединенные конденсатор 1 и разрядник 2, емкостной накопитель энергии, состоящий из последовательно соединенных конденсаторов 3, коммутатор 4, через который нагрузка 5 подсоединена параллельно к емкостному накопителю, выводы 6, через которые конденсаторы 3 подсоединены параллельно каскадам генератора Аркадьева-Маркса. Конденсаторы 3 содержат обкладки 7, расположенные коаксиально друг к другу, и к которым подключены выводы 6. Нагрузка 5 выполнена в виде рентгеновской трубки с катодом 8, анодом 9 и изоляцией 10.

Конденсаторы 1 и разрядники 2 tlfoгут быть расположены коаксиально по отношению к обкладкам 7.

Формирователь импульсов работает следующим образом.

После заряда конденсаторов 1 происходит включение каскадного генератора Аркадьева-Маркса. Разрядники 2 срабатывают и происходит заряд конденсаторов 3 за счет энергии, накопленной в конденсаторах I. После заряда конденсаторов 3 срабатывает коммутатор 4 и на нагрузке 5 формируется импульс напряжения с коротким фронтом. С катода 8 происходит эмиссия электронов, которые ускоряются полем высокого напряжения, существующем между катодом 8 и анодом 9. Эти электроны попадают на анод 9 и возникает импульс рентгеновского излучения с коротким фронтом. Как при заряде, так и при разряде конденсаторов 3, благодаря вывоДам 6, напряжение мезвду отдельной обкладкой 7 и соответствующим каскадо не превьш1ает зарядного напряжения однго конденсатора 3. Поэтому конденсаторы I и разрядники 2 каскадов располагаются на небольшом расстоянии от соответствующих обкладок 7, определяемом этим напряжением.

В результате индуктивность контура образованного каскадами каскадного генератора Аркадьева-Маркса и емкостным накопителем, является минимальной, а значит минимальной будет и длительность фронта импульса, формируемрго на коммутаторе 4 во время заряда конденсаторов 3 емкостного накопителя энергии. Малая длительность фронта импульса, формируемого на разряднике 4, 58 обеспечивает работу разрядника 4 с повышенным перенапряжением, а следова тельно, и с уменьшенньм временем коммутации, что позволяет сформировать на нагрузке 5 импульс напряжения с более коротким фронтом, а следователь но, получить импульс р ентгеновского излучения с более коротким фронтом. К тому же за счет уменьшения длительности времени заряда емкостного накоп теля уменьшается длительность импульса напряжения, воздействующего на емкостной накопитель, что позволяет, ис пользуя импульсную электрическую проч ность, уменьшить индуктивность емкост кого накопителя и таким путем уменьшить длительность фронта импульса, формируемого на нагрузке. Формула изобретения 1. Формирователь импульсов высокого напряжения, содержащий каскадный генератор Аркадьева-Маркса, к выходу которого параллельно подключен емкост 06 . ной накопитель энергии, коммутатор, через который нагрузка подсоединена .параллельно емкостному накопителюi «отличающийся тем, что, с целью уменыпения длительности фронта получаемого импульса нгАпряжения, ем1костной накопитель энергии выполнен из последовательно соединенных конденсаторов, выводы которых подключены параллельно каскадам генератора Аркадьева-Маркса. 2. Формирователь по п. 1, отличающийся тем, что конденсаторы содержат обкладки, которые в смежных конденсаторах являются общими и к которым подсоединейы выводы. 3.: Формирователь по пп. I и 2, отличающийся тем, что обкладкиконденсаторов и каскады генератора Аркадьева-Маркса pkcпoлoжeны коаксиально. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 156616, кл. Н 03 К 3/53, 1966.

(put.j