Генератор наносекундных импульсов Советский патент 1983 года по МПК H05H7/00 H03K3/00 

2.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что раэрядни ки выполнены в виде газовых разрядников, у которых давление газа Р-, межэлектродное расстояние d в обостряющем разряднике и давление Р и расстояние d2 в разряднике линии удовлетворяет .соотношению

Р9 ds

itгде д - время пробега по двойной

формирующей ЛИНИИ; t- - длительность фронта зарядной линии.

3.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что .разрядники выполнены жидкостными или твердотельными, причем мёжэлектродные расстояния обостряющего разрядника

d- и разрядника линии d„yдoвлeтвoряют соотношению -р 1 + - . °1 Ч

4.. Генератор по п. 1, о т ли чающийся, тем, что разрядники выполнены управляемыми и подключены к блоку синхронизации. .

1. ГЕНЕРАТОР НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержсодий двойную формирующую линию коаксиального типа, состоящую из центрального, среднего электродов и корпуса, генератор импульсного напряжения, выход которого подключен к среднему электроду линии, обостряющий разрядник, включенный между центральным проводником линии и нагрузкой, второй конец которой соединен р корпусом линии, разрядник двойной формирующей линии, включенный между корпусом и средним электродом линии, и зарядную индуктивность, один конец которой подключен к корпусу линии, отличаi ющийся тем, что, с целью повышения эффективности генератора, вто(Л рой конец индуктивности подключен к нагрузке. -WUJ 1-: дтг-гп.е. НИЯ ft ТВЮШ 5Глг:.;,, . isthlKA . ..«ji оо ел Ю 4 СО

1

Изобретение относится к импульсной технике и ускорительной технике и может быть использовано для генерации сильноточных релятивистских электронных и ионных пучков.

Известен генератор двух разнополярных импульсов, состоящий из двойной формирующей линии (ДФЛ), последовательно с ней включенной одинарной формирующей линии (ОФЛ), разрядника двойной формирующей линии, разрядника ОФЛ, индуктивности, шунтирующей нагрузку, двух генераторов импульсных напряжений (ГИН), заряжающих ОФЛ и ДФЛ, нагрузки, подсоединенной к общему корпусу и электроду разрядника ОФЛ при этом получак тся два разнополярных импульса: первой с амплитудой 150 кВ, второй с амплитудой 800 кВ и временем запаздывания один относительно другого 200. НС.

Недостатками этого генератора являются сложность конструкции, обусловленная наличием двух генераторов импульсных напряжений и схемы их синхронизации, а также сравнительно большое время запаздывания между импульсами.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор наносекундных импульсов, содержащий ДФЛ, состоящую из коаксиальных центрального и среднего электродов и корпуса; ГИН, подсоединенный к среднему электроду ДФЛ; обостряющий двухэлектродный газовый разрядник, подсоединенный к центральному электроду ДФЛ и нагрузке; другой конец нагрузки подсоединен к корпусу ФЛ; зарядную индуктивность, подсог. единенную к центральному электроду ФЛ и корпусу С2 . устройстве первым срабатывает азрядник ДФЛ,после времени пробега о линиям ДЛФ импульс напряжения

прикладывается к обостряющему разряднику, который срабатывает, и импульс напряжения выделяется на нагрузке.

Недостатком данного устройства является ограниченная область его функциональных возможностей, а именно: в гейераторе невозможно получение двух импульсов напряжения на

0 согласованной нагрузке, следующих

один за другим с задержкой менее , 1-10 с.

Целью изобретения является повы5шение эффективности генератора.

Указанная цель достигается тем, что в известном генераторе наносекундных импульсов, содержащем двойную формирующую линию коаксиального 0 типа, состоящую из центрального, среднего электродов и корпуса, генератор импульсного напряжения, выход которого подключен к среднему электроду линии, обостряющий разряд-, 5 ник, включенный между центральным проводником линии и нагрузкой, вто- рой конец которой соединен, с корпусом линии, разрядник двойной форми-. рующей линии, включенный между корпусом и средним электродом линии, и зарядную индуктивность, один конец которой подключен к корпусу линии, другой конец индуктивности подключен к нагрузке.

При этом при выполнении разрядников в виде газовых разрядников давление газа Р и зазор d в обостряющем разряднике и в разряднике ДФЛ Pj , d2 должны быть связаны соотношеP2-d2- 1 л

нием

где 1д - время пробега по ДФЛ;

t., - длительность фронта зарядной линии. а при выполнении их жидкостными или твердотельными межэлектродные расстояния удовлетворяют выражению d2/d, 1 + ; если разрядники выполнены управляемыми, они подключены к блоку синхронизации. Синхронизирующие импуль сы подаются так, чтобы вначале сработал обостряющий разрядник, а через требуемое время запаздывания разрядник ДФЛ, С учетом изложенных признаков устройства при поочередном срабатывании, разрядников на нагрузке формируются два разнополярных импульса Амплитуда их при минимальной задерж ке между импульсами и согласованной нагрузке одинакова и равна половине зарядного напряжения, длительность их определяется двойной длиной пробега электромагнитной волны по ДФЛ, а значит длиной электродов ДФЛ. На чертеже приведена принципиаль ная схема генератора для питания сильноточного вакуумного диода для случая использования газовых неуправляемых разрядников и равных волн вых сопротивлений линий ДФЛ. Генератор нансЗсекундных импульсов содержит генератор 1 импульсных напряжений, выход которого подключен к среднему электроду 2 ДФЛ, центральный электрод 3 ДФЛ подключе к одному из электродов обостряющего разрядника 4, другой электрод которого подсоединен к индуктивности 5 и потенциальному электроду вакуумного диода 6. Между средним электро дом ДФЛ 2 и корпусом ДФЛ 7 подключе разрядник 8. Устройство работает следующим образом. При подаче импульса высокого напряжения генератора 1 на средний электрод 2 ДФЛ линия, образованная электродами ДФЛ 2, 7, заряжается до полного напряжения. Линия 2-3 заряжена до напряжения, определяемого выражением . S-7 2- где Сл - емкость между электродом разрядника 4 и корпусом CT , - емкость между электрода . ми 2-3; и - зарядное напряжение. Емкость С 2-3 в раз больше, емкости соответственно и напря жение Ux, J2.2, много меньше зарядного напряжения. В соответствии с этим центральный электрод 3 ДФЛ и соответственный электрод разрядника 4 будут иметь потенциал, равный практически величине зарядного напряжения, Межэлектродная емкость разрядника 4 выбрана много меньше емкости потенциального электрода диода на землю. Однако сравнительно малая величина напряжения, наводимая на потенциальном электроде диода, еще более снижается индуктивностью 5. При достижении определенного значения величины зарядного напряжения разрядник 4 срабатывает. После этого происходит зарядка линий 2-3 через потенциальный электрод вакуумного диода б и соответственно частичный разряд линии 2-7. При сопротивлении нагрузки 2ц , согласованной с выходным импедансом ДФЛ, 2„ р + 2 на нагрузке выделяется импульс на- пряжения, равный половине величины зарядного напряжения. Далее после времени двойного пробега по линиям отраженной волны в линии 2-7 и преломленной в 2-3 ати линии заряжаются до- приблизительно половины зарядного напряжения, при котором сработал разрядник 4. К тому же за это время происходит подзарядка линии от ГИН. Через время t при напряжении, превышающем напряжение срабатывания разрядника 4 на величину и о когда отраженная волна еще не дошла до разрядника 8, срабатывает разрядник 8 и через время пробега по линии на нагрузке выделяется импульс, уже сформированный ДФЛ. Он также равен половине зарядного напряжения,, а длительность равна длительности первого импульса, полярность его обратна полярности первого импульса. В случае когда разрядник 8 устанавливается между электродами 3-2, на нагрузке формируются импульсы одной полярности. Пробивное напряжение в газовых разрядниках определяется произведе €ием давления Р на величину зазора d. Поэтому напряжение срабатывания второго разрядника будет определяться давлением Ро и зазором d2 которые должны подчиняться выражениюгде t - длительность фрсУнта зарядного импульса, при котором срабатывает второй разрядник (t в оптимальном случае - это время, когда зарядное напряжение достигает максимальной амплитуды). Однако возможно и включение разрядников ниже величины максимального значения зарядного напряжения. При использоании жидкостных и твердотельных разрядников величиной, определяющей напряжение срабатываS , 852 ния разрядника, является межэлектродный зазор, поэтому выражение для 2 будет следующее: 1 Возможно использование также управляеквдх разрядников. в зтом случае разрядники 4 и 8 должны быть объединены схемой синхронизации. Запуска96ющий импульс вначале подается на разрядник 4 через время запаздывания (минимальное значение его 1д, определяемое требуемой згшержкой между импульсами на разряднике 8). Таким образом, такое выполнение генератора на основе ДФЛ значительно расширяет диапазон его применения.