Генератор наносекундних імпульсів

ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКЗ ^ СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСЛУБЛИН (19) Ш) . 3(5!) H 0 3 К 3/51 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCGP ' ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТУЮ (21) 3333798/18-21 (22) 03.09.81 (72) Ю.С.Денищик и С.С.Денищик (71) Коммунарский горно-металлургический институт (53) 621.373(088.S) (56) 1. Патент США № 2258732, кл. 178-695, 1941. 2. Г.А.Месяц. Генерирование мощных наносекундных импульсов. М.і ^Советское радио*, 1974, с. 182-І 84. (54)(57) ГЕНЕРАТОР НАНрСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий зарядное устройство, коммутатор, запускающее устройство, Например, состоящее из накопительного конденсатора, дополнительного коммутаіора, и трансформатора, подключенного к коммутато ру, нагрузку и емкостный накопитель энергии в виде диэлектрической трубы с внутренним и внешним проводящими покрытиями, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и улучшения временных характеристик генератора, внутреннее и внешнее проводящие покрытия трубы разделены на части расположенными друг над другом кольцевыми изолирующими промежутками, в п р е делах изолирующих промежутков расположены отверстия, сквозь которые продеты проводники, соединяющие противоположно лежащие от промежутков части внутреннего и внешнего покрытий, причем элементы запускающего устройства размещены внутри трубы и соединены между собой через внутреннее проводящее покрытие. 1 10)8577 Изобретение относится к технике Это объясняется следующим. Б изгенерирования наносекундных импульвестном генераторе зарядное устройсов и может быть использовано в лазерство накопителя энергии соомещено с ных системах различного назначения, устройством запуска основного коммупреимущественно, для управления злек- ; татора, т.к. они выполнены на общем трооптическимн затворами. дополнительном коммутаторе-тиратроне. Для обеспечения задержки импульса Известен генератор наносекундных запуска основного коммутатора на импульсов, содержащий зарядное время зарядки накопителя энергии исустройство, накопители энергии в виде формирующих линий, коммутато10 пользуется коаксиальный кабель, соединяющий запускающее устройство с ры, например искровые разрядники, основным коммутатором. управляемые запускающими устройствами, и нагрузку [і] . Задержка запускающего основной В качестве накопителей энергии коммутатор импульса пропорциональна известного генератора, обычно, ис15 длине, погонной индуктивности и емпользуют отрезки коаксиального какости кабеля, соединяющего запускаюбеля подключаемые к остальным элещее устройство с основным коммутато-ментам генератора с помощью согларом генератора, поэтому известный сованных соединителей, и имеющие длигенератор не удовлетворяет этим трену от единиц до десятков метров. 20 бованиям даже при запуске основного Этот недостаток в конструктивном откоммутатора отдельным дополнительношении значительно увеличивает ганым, т.е. не несущим функцию зарядки Зариты генераторов. накопителя энергии, и при исключении задержки запускающего импульса Наиболее блнзким*техническим решением к данному изобретению являет- 25 в кабеле из-за значительных паразитных индуктинностей и емкостей цепей ся генератор наносекундных импульзапуска основного коммутатора. сов, который содержит зарядное устройство, коммутатор, управляемый заЦель предлагаемого изобретения пускающим устройством, например, соулучшение временных характеристик стояшим из накопительного конденса30 известного генератора наносекундтора, дополнительного коммутатора, ных импульсов и уменьшение его гаи трансформатора, нагрузку и емкостбаритов. ной накопитель энергии в виде диэлектрической трубы с внутренним и внешПоставленная цель достигается ним проводящими покрытиями [ J . 2 тем, что в генераторе наносекундных импульсов, содержащем зарядное Конструкция этого генератора отноустройствоf коммутатор, запускающее сительно проста, "Я.к. соединения его устройство, например состоящее элементов с накопителями энергии выиз накопительного конденсатора, до~ц полнены с помощью колец. полнительного коммутатора и трансфорНакопитель энергии известного ге40 матора, подключенного к коммутатору, нератора имеет значительно меньшие нагрузку и емкостный накопитель энергабариты по сравнению с аналогами, гии в виде диэлектрической трубы с т.к. труба может быть изготовлена из внутренним и внешним проводящими покерамики с диэлектрической проницаекрытиями, внутреннее и внешнее промостью, доходящей до сотен единиц, водящие покрытие трубы разделены на что значительно сокращает ее длину по части расположенными друг над другом сравнению с длиной коаксиального какольцевыми изолирующими промежуткабеля при одной и той же длительносми, в пределах изолирующих промежутти выходного импульса генератора. Одков расположены отверстия, сквозь нако, резервы по уменьшению габаритов генератора использованы не пол- 50 которые продеты проводники, соединяющие противоположно тежащие от ностью. промежутков части внутреннего и внешЕще одним недостатком известного него покрытий, причем элементы запусгенератора является большое запаздыкающего устройства размещены внутвание выходного импульса по отношению к импульсу внешнего запуска, посту- 55 ри трубы и соединены между собой через внутреннее приводящее покрытие. пающего на управляющую сетку тиратрона, что ухудшает временные харакРазделение внутреннего и внешнетеристики устройства. го проводящих покрытий на части коль З І 018577 • Л цевыми изолирующими промежутками с грузку 3. На этой нагрузке формирусоединением этих частей проводникается импульс, форма и длительность ми, продетыми в отверстия, располокоторого зависят от параметров накоженные в пределах этих промежутков, пителя энергии-линии 1 и нагрузки 3. !позволяет соединить с заземленным * Пример конструктивной реализации общим проводником лазерной системы, предлагаемого технического решения, в которую входит предлагаемый г е н е в соответствии с принципиальной ратор, часть внешнего и часть внутсхемой» приведенной на фиг.1, изобреннего проводящих покрытий. Это. поз ражен на фиг.2. воляет без усложнений, связанных с Ю Генератор содержит диэлектричесобеспечением электрической прочкую трубу 7 с внутренним и внешним ности отдельных элементов генератопроводящими покрытиями, которые разр а , разметить запускающее коммутаделены двумя парами расположенных тор устройство внутпк трубы* что Друг над другом изолирующих промежут'улучшает временные характеристики (5 ко"в~ на части. В пределах изолирующих предлагаемого генератора, т . к . припромежутков расположены отверстия, водит к уменьшению паразитных индуксквозь которые продеты проводники. тивностей и емкостей цепей самого Часть 8 внешнего проводящего позапускающего устройства и соедикрытия трубы 7 соединена проводниканяющих последнее с коммутатором2о ми 9 с частью 10 внутреннего провоКроме т о г о , появляется возможность дящего покрытия, а часть II внутренне нагрузку разместить внутри трубы, в го проводящего покрытия соединена с отличие от известного технического частью І2 внешнего покрытия проводрешения, что вместе с внутренним никами 13. размещением запускающего устройства 25 Таким же образом часть 12 внешпозволяет сократить габариты генера* него проводящего покрытия соединена тора. Все эти преимущества обеспес частью 14 внутреннего покрытия чиваются при сохранении возможноспроводниками 15. ти крепления генератора к основанию Диэлектрическая труба 7 с частялазерной установки за корпус с одми 8, 10, 11 и 12 внутреннего и внешновременным присоединением к этому него проводящих покрытий образуют основанию части внешнего проводящеосновной накопитель энергии-формирутого покрытия диэлектрической трубы, щую линию 1 (см. фиг.I}. т.е. корпуса. Это повышает надежность Основной коммутатор I6 генеравсей системы и уменьшает уровень и з тора размещен внутри трубы 7 с присолучаемых генератором помех. 35 единенном электрода I7 при помощи Примером конкретной реализации кольца 18 к части 10 внутреннего попредлагаемого технического решения крытия" трубы 7, г. электрода 19 - чеможет служить генератор наносекундрез нагрузку 20 /кольцевой резистор/ иык импульсов, принципиальная схек части 14 внутреннего проводящего ма которого приведена на ф и г . 1 . 40 покрытия трубы 7 с использованием Генератор содержит основной накокольца 21. Управляющий электрод 22 питель энергии-формируюцую линию I, коммутатора 16 соединен при помощи основной коммутатор 2, нагрузку 3 и шпильки 23 с одним из выводов вторичзапускающее устройство, состоящее ной обмотки трансформатора 24. Друиз дополнительног о коммутатора 4, 45 гой иывод вторичной обмотки трансдополнительного накопителя энергииформатора 24 соединен с электродом 17 конденсатора 5 и трансформатора 6. коммутатора 16 через часть 10 внутрен При поступлении внешнего запускане го покрытия трубы 7, кольцо 18 ющего сигнала на управляющий элеки кольцо 25. трод дополнительного коммутатора 4, 50 Запускающее основной коммутатор 'конденсатор 5 разряжается через комустройство, состоящее из дополнимутатор А ііа перцичную обмотку транстельного накопителя энергии-конформатора 6. Импульс со вторичной об денсатора 26, дополнительного коммумотки трансформатора 6 пост;пает татора 27, например тиристора, с на управляющий эгсечтрод основного 55 электродами 28, 29 и с управляющим коммутатора 2, и основной накопитель электродом 30, а также трансформато энергии - формирующая линия I р а з ра 24, размещено внутри диэлектриряжается через коммутатор 2 на наческой трубы 7. 018577 Электрод 28 дополнительного коммутатора 27 соединен с частью 1I внутреннего проводящего покрытия трубы 7 при помощи кольца ЗІ, а S электрод 29 коммутатора 27 соединен с одним из выводов дополнительного накопителя энергии - конденсатора 26, который, в свою очередь, соединен с зарядным устройством 32. Второй вывод конденсатора 26 соеди- 1 0 нен через шпильку 33 с одним из выводов первичной обмотки трансформатора 24. Другой вывод этой обмотки соединен с электродом 28 коммутатора 2 7 через ксльцо ЗА, часть 11 15 внутреннего покрытия трубы 7 и кольцо 31. Части 8, 10 и 11, Ї2 внутреннего и внешнего покрытий, образую20 щие с трубой 7 основной накопитель энергии, подключены к зарядному устройству 32. При помощи хомута 35 генератор крепится к заземленному основанию лазерной установки, например, к оптической скамье. 25 Работа генератора наноСекундных кмггулъсоа происходит следующим образом, При поступлении внешнего запуска20 гогцаго сигнала на управляющий электрод 30 коммутатора 27 относительно электрода 28 /через часть 1! в ну т. реннего покрытия и кольцо Зі/, происходит разрядка конденсатора 26 через коммутатор 27, кольцо 31, часть 11 внутреннего покрытия, кольцо 34 и шпильку 33 на первичную обмотку трансформатора 24. На вторичной обмотке трансформатора 24 возникает высоковольтный импульс, кото- 40 рый прикладывается к управляющему промежутку (между электродами 17 и 22] коммутатора 16 через кольцо 18, часть 10 внутреннего покрытия трубы 7, кольцо 25 и шпильку 23. fe При срабатывании коммутатора 16, основной накопитель энергии, состоящий из частей, В, 10, И , 12 проводящих покрытий и диэлектрической трубы 7, разряжается через основной промежуток коммутатора 16 (между электродами 17 и 19), через кольцо 2! , часть 14 внутреннего проводящего покрытия и проводники ' 5 на нагрузку 20. На этой нагрузке формируется импульс, форма и длительность которого зависят от параметров о с новного накопителя энергии генератора и его нагрузки. Импульс с нагрузки может быть подан на электрооптическни затвор при помощи коаксиального фидера. Предлагаемое техническое решение особенно целесообразно использовать в сложных генераторах наносекундных импульсов, например^ выполненных по схеме Блюмляйна, т . к . в отличие от известных генераторов, использующих в качестве накопителей энергии керамические трубы, подключение нагрузки в любом сечении п р е д л а г а е мого генератора облегчается. Это обеспечивается возможностью перехода общего [заземленного) проводника генератора с внешней на внутреннюю проводящую поверхность трубы через отверстия в ее стенках с последующим разделением второго проводника-вкешнего покрытия на .изолированной части. Б этом случае нагрузка, например, в виде проводящей грубы, может быть подключена к частям внешнего покрытия и размещена над изолирующим промежутком. В противном случае, выполнить две формирующие линии генератора Блгампяйна в виде неразъемной керамической трубы с проводящими покрытиями весьма сложно и з - з а размещения нагрузки в месте соединения этих линий» 1018577 ,30 27 11 п "иг.г Заказ 1941/ДСП Тираж 658 Подписное "^ г. Уигород,ул.Проектная, 4