Генератор мощных наносекундных импульсов

,Яс 1; стри-3,4. ка.,р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО делАм изОБРетений и ОтнРытий АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследовательский ин"титут ядерной физики при Томском ордена Октябрьской Революции и орде на Трудового Красного Знамени политехническом институте(56) 1,О,В.Ргаг 1 ег ОЧЬ 11 ри 18 ей е 1 есСгоп - Ьеат 8 епегаСог. 1,Час Тельца, Ч. У б, 1975, р.1183-1187.,2. Говоров в.в, и др. Система двухимпульсного питания большой мерной камеры. ПТЭ, Р 1, 1976,с.3 (54)(57) ГЕНЕРАТОР МОЦНЫХ НАНОСЕ НЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий высоко 1,вольтные электроды, помещенные вкорпус, генераторы импульсных напржений, подключенные к высоковольтным электродам и имеющие общий блоксинхронизации и нагрузку, подключенную через разрядник к одному изкрайних высоковольтных электродов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения КПД при одновременном расширениифункциональных возможностей,между высоковольтными элекродами установленыраэрядники,причекаждый следующий разрядник, начинаяс разрядника, расположенного междунагрузкой и. одним из крайних высоковольтных электродов, имеет зазор,большфа 1 чем у предыдущего разрядниИзобретение относится к импульсной технике и может найти применениедля генерации сильноточных релятивистских электронных и ионных пучков.Известен генератор для питаниясильноточного диода, включающий генератор импульсных напряжений (ГИН) .подключенный через разрядникк одинарной формирующей лин ии (ФЛ ). ФЛ черездве одиночные передающие линии подключена к сильноточному диоду, Между 10всеми линиями установлены разрядники,причем линии имеют различные волновые сопротивления для изменения параметров формируемого импульса.В данномгенераторе частота срабатывания огра ничивается в основном .временем заряд-ки конденсаторов ГИН и временем,требуемым для электрической прочностиразрядников. Максимально возможнаячастота его срабатывания составляетприблизительно 1 Гц 1 ).Наиболее близким по техническомурешению является генератор, состоящий из коаксиальной двойной формирую.щей линии (ДФЛ ), включающей среднийи центральный электрод и заземленныйкорпус, причем центральный электрод,и корпус длиннее среднего электрода.Этим самым образована одиночная ФЛ,установленная на выходе ДФЛ, Центральный электрод через неуправляемыйразрядник подсоединен к нагрузке. ДФЛтакже имеет свой разрядник, включенный между корпусом и средним электродом. Средний и центральный электроды подсоединены к ГИН 2 . Первый импульс формируется одиночной ФЛ, второй импульс - ДФЛ при срабатыванииразрядников. Первый импульс получен на уровне 150 кВ, второй - 700 кв.Недостатком указанной схемы является то, что при зарядке центрального электрода от ГИН наводится потенциал на среднем электроде ДФЛ, а при зарядке ДФЛ наводится потенциална внутреннем электроде. При временах 45задержки между импульсами, меньших, чем время задержки от ГИН( 10 с),это ведет к значительным потерям энергии,Недостатком такой схемы является также невозможность получения более двух импульсов.Цель изобретения - увеличение КПД и получение серии импульсов напряжения на нагрузке с расширенным диапазоном задержки друг относительно друга, начиная с нуля.Указанная цель достигается тем, что в генераторе мощных наносекундных импульсов, содержащем высоковольтные электроды, помещенные в корпус, генераторы импульсных напряжений, подключенные к высоковольтным электродам и имеющие общий блок синхронизации, нагрузку, подключенную через разрядник к одному из крайних высоковольтных электродов, между выссковольтными электродами установлены разрядники, причем каждый следующий разряд-,ник, начиная с разрядника, расположенного между нагрузкой и одним изкрайних высоковольтных электродов,имеет зазор, больший, чем у предыдущего разрядника. Разрядники могутбыть как неуправляемыми, так и управляемыми. В первом случае ГИН должны настраиваться так, чтобы первая линия (от нагрузки ) заряжалась меньшими по амплитуде, а вторая, третьяи т,д, - напряжением, большим навеличину разброса амплитуды срабатывания разрядников ( газовый разрядник под давлением ю 10 атм имеет разброс ф 1), которые соответственнонастроены на большее напряжение.Во втором случае величина зарядного напряжения, линий не имеет принципиального значения, а импульсы синхронизации подаются также и на разрядникии.На чертеже приведена принципиальная схема генератора на примере трех- импульсного генератора. с согласован-, ной нагрузкой (волновые сопротивления линий равны сопротивлению нагрузки )и неуправляемых разрядниковГенератор мощных наносекундных импульсов содержит высоковольтные электроды 1,2,3, между которыми включены разрядники 4 и 5. Крайний высоковольтный электрод подключен через разрядник б к нагрузке 7. Все высоковольтные электроды, разрядники и нагрузка заключены в общем корпусе 8. Каждый из высоковольтных электродов 1,2,3 подсоединен к соответствующему генератору 9,10,11 импульсных напряжений, которые имеют общий блок синхронизации 12.Устройство работает следующим образом.С блока синхронизации 12 подается запускающий импульс на ГИН 9, после его срабатывания заряжается первая формирующая линия, образованная высоковольтным электродом 1 и корпусом 8, При достижении максимального напряжения срабатывает разрядник б и на нагрузке 7 выделяется импульс напряжения, равный по амплитуде половине напряжения срабатывания разрядника б при условии его идеальной коммутации ), Длительность формируемого импульса равна двойной электрической длине первой формирующей линии, Через необходимое время запаздывания подается импульс синхронизации на ГИН 10, который после включения заряжает вторую формирующую линию, образованную высоковольтным электродом 2 и корпусом 8. При достижении максимального напряжения срабатывает разрядник 4 и импульс напряжения передается через первую формирующую линию в нагрузку. В этом случае перваяЗаказ 6596/3 Тираж 934 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Х, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4 формирующая линия играет роль передающей инии. Зарядное напряжение второй формирующей линии и напряжение срабатывания разрядника 4 больше зарядного напряжения первой линии на величину разброса срабатывания 5 разрядника 4, чтобы он не срабатывал преждевременно при зарядке первой линии. Далее через определенное.время запаздывания подается импульс синхронизации на ГИН 11, далее заря жается формирующая линия, образованная высоковольтным электродом 3 с корпусом 8, срабатывает разрядник 5, и импульс напряжения по первой и второй формирующим линиям переда- д ется в нагрузку 7. Зарядное напряжение третьей формирующей линии и напряжение срабатывания разрядника 5 должно превышать зарядное напряжение второй формирующей линии.Такой генератор позволяет в самых широких пределах регулировать задержку между импульсами от нуля и выше и получать два и более импульсов напряжения. При временах задержки между импульсами больше времени деионизации в разрядниках, они срабатывают вновь на проходящем импульсе напряжения.Вместо ГИН могут быть использованы импульсные трансформаторы и ис; 30 точники постоянного напряжения. Следует отметить, что часть энергии от второй и последующих линий ответвляется в ГИНы, но импеданс их, как правило, во много раз превосходит 35 волновые сопротивления формирующихлиний. Эти потери незначительны ине превышают потерь при формированииимпульсов напряжения, в обычных гене.раторах одиночных импульсов, Это позволяет исключить электрическую связьформирующих линий при их зарядке,лем достигается более высокий КПД.Генератор мощных наносекундныхимпульсов при подсоединении к диодупозволяет получать пучки электроновс регулируемой задержкой друг относительно друга которые могут использоваться для коллективного ускорения ионов, генерации СВЧ-сигналов,Возможно также использование генератора для получения рентгеновских .вспышек, для питания искровых и стримерных камер, исследований по пробоюдиэлектриков и т.д,Следует также отметить принципиально важный факт - получение одного"длинного" прямоугольного импульсанапряжения, длительность которогоравна двойной электрической длиневсех линий с высоким КПД. Использование для этого одиночной длиннойлинии на таком распространенномдиэлектрике как вода (она имеет диэлектрическую проницаемость, равную80, что сокращает размеры установки),ведет к значительным потерям энергиипри формировании импульса, когдався линия заряжена до нужного напряжения. В этом случае происходит разрядка линии за счет омических потерьв диэлектрике.