Генератор наносекундных импульсов

80852149 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИКц 7 ,", ф" 1:Х ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ НИЯ Чф 4 ЫФ., д К 4;.;съ. -Р 13 Е. Ремнев щения эфферой конецк нагрузке ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР. ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 21) 2892526/18-21(71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском орде на Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте иМ. С.М, Кирова (53) 621,384.6(088.8)(56) 1. Говоров В. В; и др. Система двухимпульсного питания больщой стри,мерной камеры ПТЭ Р 4, 1976, с. 32.2, Арбузов А. И, и др. Сильноточный ускоритель "Вера"Труды научноисследовательского института ядерной физики при ТПИ, Томск, 1979, в, 8, с. 5-8 (прототип) . 9 Н 05 Н 7 00Н 03 К 3(54)(57) 1. ГЕНЕРАТОР НАНОСЕКУНДНЫХИМПУЛЬСОВ, содержащий двойную формирующую линию коаксиального типа,состоящую из центрального, среднегоэлектродов и корпуса, генератор импульсного напряжения, выход которого подключен к среднему электродулинии, обостряющйй разрядник, включенный между центральным проводником линии и нагрузкой, второй конецкоторой соединен с корпусом линии,разрядник двойной формирующей линии,включенный между корпусом и среднимэлектродом линии, и зарядную индуктивность, один конец которой подключен к корпусу линии, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повы- э ивности генератора, втдуктивностй подключен852149 1Изобретение относится к импульсной технике и ускорительной технике и может быть использовано для генерации сильноточных релятивистскихэлектронных и ионных пучков. 5Известен генератор двух разнополярных импульсов, состоящий из двойной формирующей линии (ДФЛ), последовательно с ней включенной одинарной формирующей линии (ОФЛ), разряд" 10ника двойной формирующей линии, разрядника ОФЛ, индуктивности, шунтирующей нагрузку, двух генераторов импульсных напряжений (ГИН), заряжающих ОФЛ и ДФЛ, нагрузки, подсоединенной к общему корпусу й электродуразрядника ОФЛ 1, при этом получаются два разнополярных импульса;первой с амплитудой 150 кВ, второйс а плитудой 800 кв и временем запаздывания один относительно другого 200, нс,Недостатками этого генератораявляются сложность конструкции, обусловленная наличием двух генераторовимпульсных напряжений и схемы ихсинхронизации, а также сравнительнобольшое время запаздывания междуимпульсами.Наиболее близким техническим ре,шением к изобретению является гене" ЗО ратор наносекундных импульсов, содержащий ДФЛ, состоящую из коаксиальных центрального и среднего электродов и корпуса; ГИН, подсоединенный к среднему электроду ДФЛ; обостря ющий двухэлектродный газовый разрядник, подсоединенный к центральному электроду ДФЛ и нагрузке; другой конец нагрузки подсоединен к корпусу ДФЛ; зарядную индуктивность, подсо 4 О единенную к центральному электродуДФЛ и корпусу 2 .. В устройстве первым срабатывает разрядник ДФЛ,после времени пробега по линиям ДЛФ импульс напряжения 45 2."Генератор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что разрядники выполнены в виде газовых разрядников, у которых давление газа Р, межэлектродное расстояние 0 в обостряющем разряднике и давление Р и расстояние д 2 в разряднике линии удовлетворяет соотношениюРфдгде 1 л - время пробега по двойнойформирующей линии;с - длительность. фронта заряд-ной линии. 3. Генератор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что разрядники выполнены жидкостными или твердотельными, причем межэлектродные расстояния обостряющего разрядника д и разрядника линии О удовлетвоОа М ряют соотношению в .: 1 + -4, Сз 4., Генератор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что разрядники выполнены управляемыми и подключены к блоку синхронизации2прикладывается 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 согласованной нагрузке, следующих один за другим с задержкой менее 1-10 с. Целью изобретения является повышение эффективности генератора.Указанная цель достигается тем, что в известном генераторе наносекундных импульсов, содержащем двойную формирующую линию коаксиального типа, состоящую из центрального, среднего электродов и корпуса, генератор импульсного напряжения, выход которого подключен к среднему электроду линии, обостряющий разряд., ник, включенный между центральным проводником линии и нагрузкой, вто- . рой конец которой соединен с корпусом линии, разрядник двойной формирующей 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 д в обостряющем разряднике и в разряднике Д ФЛР д должны быть связаны соотноше2 фнием -2 - 2 1 + - ,Р 2 с л1 "1 3где й . - время пробега по ДФЛ;лс - длительность фронта зарядной линии,С4-72 Ъ С +С 34-7 2- 3 50 а при выполнении их жидкостными илитвердотельными межэлектродные расстояния удовлетворяют выражению(Уд= ) +если разрядники выполнены управляемыми, они подключены к блоку синхронизации. Синхронизирующие импульсы подаются так, чтобы вначале сработал обостряющий разрядник, а через требуемое время запаздывания - 10разрядник ДФЛ,С учетом изложенных признаковустройства при поочередном срабатывании,разрядников на нагрузке формируются два разнополярных импульса. 5Амплитуда их при минимальной задержке между импульсами и согласованнойнагрузке одинакова и равна половинезарядного напряжения, длительностьих определяется двойной длиной пробега электромагнитной волны по ДФЛ,20а значит длиной электродов ДФЛ.На чертеже приведена принципиальная схема генератора для питаниясильноточного вакуумного диода дляслучая использования газовых неуправляемых разрядников и равных волновых сопротивлений линий ДФЛ.Генератор наносекундных импульсов содержит генератор 1 импульсныхнапряжений, выход которого подключен к среднему электроду 2 ДФЛ,.центральный электрод 3 ДФЛ подкЛюченк одному из электродов обостряющегоразрядника 4, другой электрод которого подсоединен к индуктивности 5 35и потенциальному электроду вакуумного диода б, Между средним электродом ДФЛ 2 и корпусом ДФЛ 7 подключенразрядник 8.устройство работает следующим 40образом.При подаче импульса высокого напряжения генератора 1 на среднийэлектрод 2 ДФЛ линия, образованнаяэлектродами ДФЛ 2, 7, заряжается до 45полного напряжения. Линия 2"3 заряжена до напряжения, определяемоговыражением где С - емкость между электродом разрядника 4 и корпусом 7; С 2 - емкость между электрода-3 ми 2-3; 03 - зарядное напряжение,3 4Емкость С 2 3 в 10 -10 раз больше,емкости С 4соответственно и напряжение 02много меньше зарядного 60напряжейия. В соответствии с этимцентральный электрод 3 ДФЛ и соответственный электрод разрядника 4будут иметь потенциал, равный практически величине зарядного напряже ния, 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 2-7При сопротивлении нагрузки 2 н , согласованной с выходным импедансом ДФЛ, 2 н = ., + 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 сл при напряжении, превышающем напряжение срабатывания разрядника 4 на величину О 3 в , когда отраженная волна ещесл3не 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 произведением давления Р на величину зазора дПоэтому напряжение срабатывания второго разрядника будет определяться давлением Р 2 и зазором д 2, которые должны подчиняться выраже- нию- +Рг дг слР., д,где с- длительность фрснта зарядного ймпульса, при котором срабатывает второй .разрядник (с з в оптимальном случае - это время, йогда зарядное напряжение достигает максимальной амплитуды). Однако возможно и включение разрядников ниже величины максимального значения зарядного напряженияПри исиользоании жидкостных итвердотельных разрядников величиной,определяющей напряжение срабатываЗаказ 6587/3 Тираж 843 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния разрядника, является межэлектоодный зазор, поэтому выражение для 82.будет следующЬе: - ф-: 1+3 фл д, эВозможно использование также уп ранляемых разрядников. В этом случае разрядники 4 и 8 должны быть объединены схемой синхронизации. Запускаюцнй импульс вначале подается на разрядник 4 через время запаздывания (минимальное значение его с, определяемое требуемой задержкой между импульсами на разряднике 8).Таким образом, такое выполнение генератора на осйове ДФЛ значительно расширяет диапазон его применения.