Способ формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов

 

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СУБНАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ с пс 1ощью двухэлектродного газоразрядного элемента, заключающийся в ионизации газа в газоразрядном элементе , подаче на входной электрод исходного наносекундного. импульса и получении на выходном электроде сформированного импульса, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента передачи, ионизацию газа в газоразрядном элементе создают путем подачи предварительного импульса напряжения и осуществляют наложение на газоразрядлый элемент магнитного поля, вектор индукции которого коллинеарен плотности аксиального электрического тока , проходящего между электродами, а исходный импульс подаютпосле окон (Л чания предварительного импульса напряжения за время сзщестяования остаточной ионизации.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) Н 03 К 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3454887/18-21 (22) 16.06.82 (46) 07.03.85. Бюл. N - 9 (72) Э.И.Асиновский, Л.N.Âàñèëÿê, В.ВЛарконец, А.Н.Лагарьков, И.М.Руткевич, А.M.Óëüÿíîâ и И.В, Филюгин (71) Институт высоких температур

АН СССР (53) 621.374(088.8) (56) 1. Журнал "Приборы и техника эксперимента", Ф 6, 1978, с. 5-18.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 652698, кл. Н 03 К 5/00, 1977 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СУБНАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ с помощью двухэлектродного газоразрядного элемента, заключающийся в

„„Я0„„11О И 56 А ионизации газа в газоразрядном элементе, подаче на входной электрод исходного наносекундного, импульса и получении на выходном электроде сформированного импульса, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения коэффициента передачи, ионизацию газа в газоразрядном элементе создают путем подачи предварительного импульса напряжения и осуществляют наложение на газоразряд.ный элемент магнитного поля, вектор индукции которого коллинеарен плотности аксиального электрического тока, проходящего между электродами, а исходный импульс подают после окон- чания предварительного импульса напряжения за время существования остаточной ионизации.

1101156

Изобретение отначится к импульсной технике и может найти применение в генераторах высоковольтных импульсой субнаносекундного диапазона.

Известен способ формирования высо- ковольтных субнаносекундных импульсов, основанный на пробое двухэлектродного промежутка, заполненного

В диэлектриком или находящегося в вакууме, при подаче на разрядный про- 10 межуток высоковольтных импульсов f1).

Известный способ позволяет формировать импульсы напряжения с субнаносекундной длительностью фронта и, амплитудой от сотен вольт до десят- 15 ков киловольт на низкоомной нагрузке (50 Ом).

Недостатком известного способа является низкая частота следования импульсов и недостаточная стабиль- . 20 ность параметров импульсов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаеlg мому положительному эффекту является способ формирования высоковольтных 25 субнаносекундных импульсов с помощью двухэлектродного газоразрядного ":лемента, заключающийся в ионизации газа в газоразрядном элементе, подаче на выходной электрод исходного нано- 30 секундного импульса и получении на выходном электроде сформированного импульса (?) .

Известный. способ позволяет повысить частоту следования сформирбван- З5 ных импульсов, улучшить стабильность их,параметров и увеличить ресурс устройства.

Недостатком известного, способа является низкий коэффициент передачи 40 и, следовательно, низкая амплитуда сформированного импульса по сравнению с амплитудой исходного нмпульса.

Целью изобретения является повышение коэффициента передачи.

Поставленная цель достигается тем, что в способе формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов с помощью двухэлектродного газоразрядного элемента, заключающемся в ионизация газа в газоразрядном элементе, подаче йа входной электрод исходного наносекундного импульса и получении на выходном электроде сформированного импульса, ионизацию газа создают путем подачи предварительного импульса напряжения и осуществляют наложение на газоразрядный элемент магнитного поля,, вектор индукции которого коллинеарен плотности аксимального электрического тока, проходящего между электродами, а исходный импульс подают после окончания предварительного импульса напряжения за время существования остаточной ионизации.

Такое выполнение способа позволяет увеличить коэффициент передачи за счет увеличения амплитуды формируемых импульсов. Увеличение формируемых импульсов происходит из-за того, что в предлагаемом способе облегчаются условия возникновения и движения через газоразрядный промежуток волны ионизации, которая формирует на выходном электроде выходные субнано1 секундные импульсы. При наложении на газоразрядный промежуток продольного магнитного поля затрудняется движение электронов в радиальном направлении, и, следовательно, уменьшаются потери заряженных частиц на стенках газоразрядного устройства, а объемный заряд в плазме возрастает.

Поэтому облегчаются условия для возникновения у входного электрода .волны ионизация и увеличивается величина тока, переносимая волной ионизации к выходному электроду, в результате чего и растет амплитуда формируемых импульсов при той же амплитуде исходных импульсов, т.е. растет коэффициент передачи.

Данный способ бып реализован в устройстве,. функциональная схема которого изображена на чертеже. Устройство, работающее в соответствии с ч данным изобретением содержит двух) электродный газоразрядный элемент, состоящий из входного электрода 1, диэлектрической трубки 2, выходного электрода 3, генератора. 4 высоковольтных импульсов, устройств 5 и 6, соответственно для откачки и заполнения разрядной трубки газом, соленоида 7 для создания продольного (аксиального) магнитного поля В, силовые линии которого показаны на чертеже.

На чертеже также показаны направления движения плотности аксиального электрического тока j ц„, а также исходный и сформированный импульсы напряжения.

Способ осуществляется следующим образом.

Составитель В.Казаков

Техред 3.Палий Корректор М.Максимишинец

Редактор П.Горькова

Заказ 1666/1 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР.. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.. Ужгород, ул. Проектная, 4

3. 1101

Сначала на газоразрядный элемент подают предварительный импульс напряжения, под .действием которого .происходит пробой двухэлектродного газоразрядного элемента и зажигается электрический разряд. В двухэлектродном промежутке идет ионизация газа и газоразрядный элемент заполняется плазмой. На газоразрядный элемент накладывают продольное 10 магнитное поле, то есть вектор индукции магнитного поля В коллинеарен плотности аксиального электрического тока j „ и в данном слуаис чае параллелен оси газоразрядного элемента. После окончания предварительного импульса плазма распадается в течение некоторого промежутка времени, длительность которого зависит от рода rasa, давления, размеров 2п разрядного устройства, величины магнитного поля. За время существования остаточной ионизацин на входной электрод подайт исходный высоковольтный наносекундный импульс напряжения. 3$

Под действием этого импульса у входного электрода образуется объемный заряд и формируется фронт волны иони156 4 зации . который со скоростью 10 ю

10 см/с движется через разрядный промежуток к выходному электроду.

В продольном магнитном поле образование и движение ионизирующей вол-: ны облегчаются. Это связано с тем, что движение фронта ионизующей волны сопровождается движением объемного избыточного заряда, а при наложении продольного магнитного поля потери объемного заряда уменьшаются, так как затрудняется движение заряженных частиц в радиальном направлении.

Поэтому объемный заряд в плазме возрастает, амплитуды тока и напряжения во Фронте ионизирующей волны увеличиваются, вследствие чего увеличивается и амплитуда импульсов, формируемых на выходном электроде, а, следовательно, пропорционально возрастает и коэффициент передачи.

Выполнение способа формирования высоковольтных субнаносекундных импульсов согласно описываемому изобретению позволяет в данном случае повысить коэффициент передачи на 50Х по сравненью с известным техническим решейием.