Устройство для формирования наносекунд-ных импульсов toka и напряжения

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 301179 (21) 2846796/24-07с присоединением заявки Нов23) Приоритет -1,53)М. КЛ.Н 01 Т 9/00 Н 03 К 3/78 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий.933(088.8) Дата опубликования описания 30.07,81(72) Авторы изобретения Н.К. Капишников, В.М. Муратов и В.Я. Ушаков Научно-исследовательский институт высоких напряженийпри Томском ордена Октябрьской Революции и орденаТрудового Красного Знамени политехническом институтеим.С.М. Кирова(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯИзобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно к устройствам формирования импульсов тока и напряжения, и может быть использовано в сильноточных наносекундных ускорителях и генераторах мощных наносекундных импульсов.Известны коммутаторы для Формирующей линии, содержащие два противостоящих электрода, которые благодаря своей простоте нашли широкое применение в устройствах наносекундной импульсной техники11,Однако подобные коммутаторы имеют, как правило, высокую индуктив ность, что приводит к большой длительности Фронта сформированного импульса. Кроме того, очень высокое волновое сопротивление приводит к рассогласованию коммутатора с Форми рующей линией и как.следствие к значительным отклонениям Формы сформированного импульса от прямоугольной.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для формирования наносекундных импульсов тока и напряжения, содержащее блок зарядки, подключенный к нагрузке через последовательно соединенные коаксиальные формирующую и передающую линии, меж ду жилами которых последовательно включен разрядник 23Однако этому устройству присущи вышеуказанные недостатки, причем оно обладает сложностью.Цель изобретения - повышение амплитуды сформированного импульса и воспроизводимости параметров сформированного импульса и уменьшение длительности фрота импульса.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для Формирования наносекундных импульсов тока и напрякения, содержащем блок зарядки, подключенный к нагрузке через последовательно соединенные коаксиальные Формирующую и передающую линии, между жилами которых последовательно включен разрядник, электроды разрядника выполнены коаксиальными, причем межэлектродная емкость С 1 разрядника выбрана в зависимости от емкости С 9 формирующей линии в соотношении СоЪй - 6 о,42Кроме того, с целью уменьшения длительности фронта и повышения воспроизводимости параметров .Формируемого импульса, один из электродов851581 5о,рва - ( О,ЪБЭтим достигается высокая воспроизводимость.параметров сформированного импульса и минимальная для предлагаемой конструкции длительностьфронта импульса,На чертеже показан узел соединения разрядника и формирующей и передающей линии предлагаемого устройства. 15Узел содержит разрядник, состоящий из двух цилиндрических коаксиально установленных электродов 1 и 2,из которых электрод 2 подключен кпередаюцей линии 3, а электрод 1 подключен к жиле формирующей линии 4.Внутренний электрод 2 разрядника выполнен с выступом 5, Геометрическиемежэлектродная емкость С. и емкость С,формирующей линии показаны пунктиромВ качестве изолирующей и рабочейсреды в формирующей и передающей линии, а также в разряднике использована очищенная вода с удельным сопротивлением " 10 Ом см,Устройство работает следующим образом.Во время зарядки формирующей линии4 потенциал на высоковольтном электроде 2 разрядника возрастает. Придостижении напряжением величины, равной пробивному напряжению зазора между электродами, происходит срабатывание разрядника (разрядный канал перемыкает промежуток между электродами1 и 2). После срабатывания разрядника сформированный импульс напряженияпередается по передающей линии 3 в нагрузку (не показана). Причем выбороптимальной величины межэлектроднойемкости коммутатора позволяет существенно повысить амплитуду сформированного импульса. Экспериментальноустановлено, что максимальная амплитуда сформированного импульса имеет Формула изобретения место при С/С 270, 3. 50Однако увеличение О,(С 70,4 не приводит к дальнейшему увеличению амплитуды импульса, а нагрузка на блок зарядки формирующей линии при этом увеличивается (емкость С включенао параллельно с емкостью С ), что приводит к увеличению времейи зарядки, Поэтому для получения высокой амплитуды сформированного импульса при небольшом времени зарядки формирующей ф линии необходимо выполнение следующего соотношения с,о ъ . - б 0,4 С 22. Устройс=во по и. 1, о т л и65 ч а ю ц 1 е е с я тем, что, с целью разрядника выполнен с выступом на рабочей боковой поверхности, расстояние д от которого до торца внутреннего электрода разрядника выбранов зависимости от перекрывающейся длины Ь его электродов в соотношении При этом амплитуда импульса увеличивается на 7-15, что для сильноточных генераторов наносекундных импульсов составляет значительную величину.Однако установлено экспериментально, что форма импульса и его длительность фронта существенно зави,сят от места, в котором идет коммутация Поэтому необходимо локализовать место коммутации и оптимизировать его положение. Локализация места пробоя осуцествляется установлением на боксовой поверхности одного из цилиндрических электродов выступа 5, который может быть выполнен как отдельный изолированный выступ (или несколькЬ выступов.) или как круговое ребро. Этим достигается хорошая воспроизводимость параметров сформированного импульса.Экспериментальные данные о Заеисимости длительности фронта 5 ф сформированного импульса от места расположения выступа (от отношения расстояния д от торца внутреннего электрода коммутатора до выступа к перекрывающейся длине и коаксиальных электродов коммутатора). показывают, что минимальная длительность фронта имеет место при выполнении соотношенияо 5 - ( о,ь 51 При отклонении отношенияд/Ъ влево или вправо от указанных пределов длительность фронта возрастает.Таким образом, предлагаемый коммутатор для формирующей лИнии позволяет на 7-15 увеличить амплитуду, в 1,1-1,5 раза уменьшить длительность фронта сформированного импульса и существенно повысить воспроизводи-, мость параметров импульса. Следует отметить перспективность применения по-; добных коммутаторов для коммутации сильноточных формирующих линий. 1. Устройство для формирования наносекундных импульсов тока и напряжения, содержащее блок зарядки, подклю-. ченный к нагрузке через последовательно соединенные коаксиальные формующую и передающую линии, между жилами. которых последовательно включен разрядник, о т л и ч а ю ще е с.я тем, что, с целью. повышения амплитуды формируемого импульса, электроды разрядника выполнены коаксиальными, причем межэлектродная емкость С разрядника выбрана в зависимости от емкости С 2 формирующей линии в соотношенииОЪ -(О,ФО2851581 Источники информации,рринятые во внимание при экспертизе1. Нагг 1 ьоп 15 Ьаппоп ,1,5 в 1 йЬ 5 Ьеае депегасогагееагсЬ. - Эп, Ьпцсоп, 1973.2. АвторскоеМ 155826, кл. Н Составитель Е. БочковаРедактор П. Ковач Техред М.Табакович Корректор Н. Швыдкая Заказ 6377/78 Тираж 634 Подписное ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35 Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 уменьшения длительности фронта и повышения воспроизводимости параметров формуемого импульса, один из электродов разрядника выполнен с выступом на рабочей боковой поверхности, расстояние д от которого до торца внутреннего электрода разрядника выбрано в зависимости от перекрываюшейся длины Ь его электродов в соотношении:, 0,25( - С О,Ь 5д Ко 1 Ь А., М 111 ег 8.Соерасй еесйгоп аког 1 авег апд Еоы оп Ргое. М, 5 уер. Чар. 117-123.свидетельство СССР 01 Т 9/00, 1962.