Способ формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1652698 Сееэ Сфеетеииа Севреамстиеиинк Рвсаубпии(6) дополнительное к авт, сеид-ву(22) ЗаЯвлено 11.07.77 (21) 2513957/18-21 с присоединением заявки ЮН 03 К 500 Государственный комнтет СССР оо люам нзобретеннй н открытнйДата опубликования описания 150379(72) Авторы изобретение Э.И.Аснновский, Л.М.Васнляк, А,В,Кириллини В.В.Марковец Институт высоких температур АН СССР(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СУБНАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ для формирования заднего фронта импульса, умеиьшая его длительность.Данный способ по технической сущности и достигаемому результатуявляется наиболее близкнм к предлагаемому способу Формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов. Этот способ обладает следующими недостатками низкой частотой следования импульсов, определяемой временем восстановления электрической прочности разрядного промежутка после пробоя, плохой воспроизводимостью параметров выходного импульса, обус ловленной нестабильностью пробоя.При формировании импульсов известньич способом необходимы, как минимум, два Формирующих элемента: один из них формирует передний фронт импульса, в другой - задний Фронт и длителЪ= ность импульса. Формирующие устройст ва, основанные на известном способе, имеют сравнительно малый ресурс из-за того, что ток электронной эмиссии неравномерно распределен по поверх-ности электродов и вызывает" их эрозийЦель изобретения состоит в повышении частоты следования и улучшений Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в генераторах высоковольтных импульсов субнаносекундного диапазона.Известные способы формирования ф высоковольтных субнаносекундных импульсов основаны на пробое двух - электродного промежутка, заполненного диэлектрической средой или находящегося в вакууме, при подачеф на разрядный промежуток высоковольт" ного импульса Я .Такие способы Формирования субнаносекундных импульсов не позволяют получить высокую частоту следования о импульсов при сохранении повышенной стабильности их параметров." Известен способ Формирования выс 6- ковольтных субнаносекундных импульсов путем заполнения разрядного проме- но жутка газом и подачи на него высоковольтныхнаносекундных импульсов " положительной полярности 2) .Диэлектрическая среда пробивается при перенапряжении на промежутке, ф в результате чего фронт начального наносекундного импульса уменьшается до долей наносекунд, Полученный импульс с субнаносекундным Фронтом подают затем на срезакщий разрядник, ЗО с55 60 65 электрических параметрбв субнаносекуниных импульсов.Указанная цель достигается тем,что в способе формирования высоковольтных субнаносекундных импульсовпредусматривающем заполнение разрядного промежутка газом и подачу на 5него высоковольтных наносекундныхимпульсов положительной полярности,гаэ перед подачей наносекундного импульса предварительно иониэируюти поддерживают отношение периода ленгормюровских колебаний к длительностипередного фронта наносекундного импульса в пределах от 0,1 до 10,Предлагаемый способ реализуется напримере устройства, функциональнаясхема которого прилагается,Устройство содержит разрядныйпромежуток 1, устройство 2 для заполнения разрядного промежутка газом,устройство 3 для предварительнойиониэации газа в разрядном промежутке,генератор 4 высоковольтных наносекундных импульсов .положительной полярности и камеру 5,стенки которойвыполнены иэ диэлектрика. Формируемый на выходе устройства высоковольтный субнаносекундный импульс 6отводится с разрядного промежутка 1.Устройство работает следующимобразом.Разрядный промежуток 1 заполняют ЭОгазом с помощью устройства 2Газв разрядном промежутке 1 ионизируютс помощью устройства 3. На разрядныйпромежуток 1 подают высоковольтныйнаносекундный импульс положительной 35полярности от генератора 4. При,этомподдерживают отношение периода ленгмюровских колебаний к длительностипереднего фронта подаваемого наносекундного импульса в пределах 0,1-;10.40После чего с разрядного промежутка 1 снимают высоковольтный субнаносекундный импульс 6.В описанном устройстве формирование высоковольтных субнаносекундныхимпульсов основано на том, что в укаэанных условиях происходит новая формаразвития разряда, заключающаяся ввозникновений и распространении электрической волны ионизации через плазмус данной степенью иониэации, КогдаФронт волны достигает второго электрода, на нем генерируется субнаносекундный высоковольтный импульс.Возникновение волны ионизациизависит от начальных условий ипроисходит в том случае, когда отношение периода ленгмюровских колебаний к длительности фронта наносекундного импульса поддерживаютВ пределах 0,1 т 10. Когда указанноеотношение больше чем 10, то градиентпотенциала Фронта электрической волнй ионизацин мал, волна не возбуж -дается и Формирования субнаносекундных импульсов не происходит. В экс"перименте, при приближения отношения к 10 амплитуда субнаносекундных импульсов падает,а длительность импульса растет до тех пор, пока амплитуда не станет равной нулю, Таким образом, цель изобретения не достигается.Когда указанное отношение меньше чем 0,1, то проводимость плазмы становится высокой, и в этом случае плазма играет роль проводника, замыкающего электроды. При этом формирование волны ионизации затруднено и импульс проходит через разрядный промежуток без процесса Формирования субнаносекундного импульса. Плазма экнирует электрическое поле импульса в случае, если частота ленгмюровских колебаний сор будет сушественно меньше характерных частот д подаваемого импульса. Наиболее высокая характерная частота о содержится во фронте и приблизительно равна 1/тр, где ь, -длительность переднего фронта. Экранирование должно обязательно иметь место при смАдр(0,1, что соответствует нижнему пределу.Возможность повышения частоты следования связана с тем, что время возвращения плазмы в рабочее состояние значительно меньше времени деионизации, которое требуется для восстановления диэлектрической прочности разрядного промежутка в известном способе. Наличие высокой концентрации электронов обеспечивает равномерный токосъем с поверхности электродов,что уменьшает их эрозию и увеличивает ресурс Формирующего устройства, основанного на предлагаемом способе. Улучшение электрических параметров в том числе воспроизводимости выходного импульса, обеспечивается высокой воспроизводимостью волны ионизации, возникающей в формирующем устройстве при указанных условиях. Устройство, основанное на предлагаемом способе, генерирует субнаносекундные импульсы без дополнительных устройств формирующих длительность и задний Фронт импульса.Предлагаемый способ прост в осуществлении и не требует специального оборудования. Использование данНого способа формирования субнаносекундных высоко-, вольтных импульсов обеспечит по сравнению с существующими способами следующие преимущества: возможность Формирования субнаносекундных высоковольтных импульсов без дополнительных устройств для формирования длительности и заднего фронта импуль са, При этом достигается повышение частоты следования импульсов до одного мегагерца, что выше частоты следования, достижимой в известных способах ("100 кГц) . Улучшается воспроизводимость временных параметров до 510 "сек, электрических до 1, Что652698 Формула изобретения Составитель С.Маценко Редактор Н,Коган Техред З,фанта Корректор И.КональчуПодписноерственного комитета СССРизобретений и открытийаушская наб., д.4/5 6/53Тираж 105 ЦНИИПИ Госуд по делам 03 5 р Москва у Ж 35 рЯака йодилиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная,4лучше аналогичных параметров в известных способах (10-;10 сек и 3)Возможно создание формирующих устройств на указанные параметры с повышенным реоурсом не менее 10 ф-:109 импульсов, что значительно превышает ресурс формирующих устройств на теже параметры, основанных на известных способах. Способ формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов путем заполнения разрядного промежутка газом и подачи на него высоковольтных наносекундных импульсов положительной полярности, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения частоты следования и улуЧшенияэлектрических параметров формируемых импульсов, гаэ перед подачейнаносекундного импульса предвари тельно ионизируют и поддерживаютотношение периода ленгмюровскихколебаний к длительности переднегофронта наносекундного импульса впределах от 0,1 до 10.р Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Месяц Г.А. Генерирование мощных наносекундных импульсов, М.,Советское радио, 1974, с.922 Авторское свидетельство СССРУ 155826, кл. Н,01 Т 3/00, 1963.