Генератор наносекундних імпульсів

ДЛЯ ГЛУЖРЬМОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКЗ СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(50 Н 03 К 3/53 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ И30БРЕТІ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2935672/18-21 *(22) 06. Ob. BU (72) Ю.С.Денщик и С.С.Денщик (7I) Коммунарский горнометаллургический институт (53) 621.374.2(088.8) (56) 1. Патент США № 2258732 по кл.178-69.5, 1941 г., "Генератор по линии Блюмляйна". 2. Ж. "Приборы и техника эксперимента", 1973 г., № 5, стр.108, Д.И.Проскуровский и др. "Генератор для формирования на несогласованной нагрузке одиночных высоковольтных импульсов". 3. Г.А.Месяц, "Генерирование мощных наносекундных импульсов", М., "Советское радио", 1974 г., стр.182-184, рис.10.9 и 10.10. (54)(57) 1.ГЕНЕРАТОР НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий коммутатор у п равляемый запускающим устройством, нагрузку и накопитель энергии в виде диэлектрической трубы с фиЛ.1 внутренним и внешним проводящим покрытием , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью уменьшения іаОаритов ' улучшения временных характеи ристик генерат ора, запускающее устройство содержит коаксиальный фотоэлемент, размещенный внутри диэлектрической трубы по стороны управляющего электрода коммутатора и оЬращенный к нему катодным выводом,внешнее проводящер покрытие трубы разделено кольцевым изолирующим промежутком на две части, одна из которых соединена с анодным выводом фотоэлемента и образует с частью внутреннего проводящего покрытия и участком трубы, находящимся между ними, накопитель энергии запускающего устройства, причем, катодный вывод фотоэлемента соединен с управляющим элек гродом коммутат ора цилиндрическим проводником, образующим с внутренним проводящим покрытием ірубп коаксиальную линию, и через реэистор с этим же покрытием. £2 $3 915752 2. Генератор наносекундных импульком и внутренним проводящим покрытием трубы, согласована шайбосов по п. I, о т л и ч а ю щ и ивым резистором со стороны коммутатос я тем, что коаксиальная линия, обра. разованная цилиндрическим лроводни Изобретение относится к технике генерирования наносекундных импульсов и может быть использовано для управления электрооптическими затворами в лазерных системах различного 5 назначения. Известны генераторы наносекундных импульсов, содержащие накопители энергии в виде формирующих линий, коммутаторы, например, искровые раз" рядники , управляемые запускающими устройствами, а нагрузку Щ , Е 21в Б качетсве накопителей энергии известных генераторов, обычно, исполь55 зут>т отрезки коаксиальных кабелей, подключаемые к остальным элементам генератора с помощью согласованных соединителей, и имеющие длину от единиц до десятков метров. Этот недостаток в конструктивном отношении 20 значительно увеличивает габариты генератора. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являєтеся генератор наносекундных импуль25 сов, который содержит коммутатор с нагрузкой, управляемый запускающим устройством, и накопитель энергии в виде диэлектрической трубы с внутренним и внешним проводящим по30 крытием С31. тю уменьвіению габаритов генератора импульсов использованы не полностью. Еще одним недостатком известного генератора является большое запаздывание выходного импульса по отношению к импульсу внешнего запуска, поступающего на управляющую сетку тиратрона, что ухудшает его временные характеристики , Это объясняется следующим. В известном генераторе зарядное устройство накопителя энергии совмещено с устройством запуска коммутатора-разрядника, так как они выполнены на общем тиратроне, являющемся дополнительным коммутатором генератора импульсов . Для обеспечения задержки импульса запуска основного коммутатора на время заряда накопителя энергии используется коаксиальный кабель, соединяющий запускающее устройство (конденсатор С1 и тиратрон) с основным коммутатором. Задержка запускающего основной коммутатор импульса пропорциональна длине, погонной индуктивности и емкости кабеля, соединяющего запускающее устройство с основным коммутатором генератора. Для распространения типов кабелей, при длине около І м, эта задержка составляет величину порядка 5 не, что для генератора данКонструкция известного генератора ного типа может превышать длительность выходного импульса. Такая заотносительно проста, так как соединение его элементов с накопителем энер- 35 держка не всегда приемлема для Сингия выполнены с помощью колец. хронизированного управления электрооптическими затворами, входящими, Накопитель энергии известного генапример, в состав лазерных систем» нератора имеет значительно менычие На задержку выходного импульса генегабариты по сравнению с аналогами, так как труба может быть изготовлена 40 ратора относительно импульса внешиз керамики с диэлектрической пронинего запуска отрицательно влияет цаемостью доходящей до сотен единиц, также сравнительно низкое быстродействие тиратрона. ее длина может быть значитепьно меньше длины коаксиального кабеля при од45 Целью данного изобретения являетной и той же длительности выходного ся уменьшение габаритов генератора, импульса генератора, однако резервы 91575? 4 коммутатора цилиндрическим проводниа также улучшение его временных хаком, образующим с внутренним проводярактеристик. щим покрытием трубы коаксиальную лиПоставленная цель достигается тем, нию. Таким образом, запускающее устчто в генераторе наносекундных импульсов, содержащем коммутатор, управля- 5 ройство и основной коммутатор генератора в данном техническом решении емый запускающим устройством, нагрузсоединены коаксиальной линией минику и накопитель энергии в виде димальной длины и имеющей, по сравнеэлектрической трубы с внутренним и нию с коаксиальным кабелем, весьма внешним проводящим покрытием, запускающее устройство содержит коаксиаль-10 малую погонную индуктивность и емкость, поэтому задержка импульса заный фотоэлемент, размещенный внутри пуска основного коммутатора может диэлектрической трубы со стороны быть уменьшена до долей наносекунд. управляющего электрода коммутатора 'Это, в свою очередь, приведет к и обращенный к нему катодным выводом, внешнее проводящее покрытие 15 уменьшению задержки выходного импульса генератора относительно импульга трубы разделенп кольцевым изолируювнешнего запуска. Коаксиальная линия, щим промежутком на две части, одна ч образованная цилиндрическим проводником и внутренним покрытием диэлектрииз которых соединена с анодным вывоческой трубы может быть согласована дом Фотоэлемента и образует с частью внутреннего проводящего покрытия 20 резистором со стороны коммутатора генератора. Одновременно этот резиси участком трубы, находящимся между тор будет является нагрузкой фотоними, накопитель энергии запускающего элемента. Такое согласование может устройства, причем, катодный вывод быть необходимо для предотвращения •фотоэлемента соединен с управляющим электродом коммутатора цилиндричес- 25 затягивания переднего фронта передаваемого по этой линии импульса запуским проводником, образующим с внутренка коммутатора при удлинении диэлектним проводящим покрытием трубы рической трубы, а значит, и увеличекоаксиальную линию, и через резиснии погонной индуктивности и емкости тор с этим же покрытием. Кроме того, линии. Удлинение диэлектрической эта линия может быть согласованной. зо трубы может быть необходимо для увеИспользование в качестве коммуталичения длительности выходного импультора запускающего устройства коаксиса генератора. Если согласование лиального фотоэлемента вместо тиратронии не обязательно, то нагрузочный на позволяет производить запуск генератора световым импульсом, что улуч- 35 резистор фотоэлемента подключают к линии у его катодного вывода. шает быстродействие тракта внешнего запуска. Кроме этого, повышается Примером конкретной реализации быстродействие входящего в состав технического решения может служить генератора запускающего основной коммутатор устройства, т.к. время 40 генератор импульсов, принципиальная схема которого приведена на фиг. 1. срабатывания распространенных коаксиальных фотоэлементов не превышает 1 не. Генератор содержит основной накопитель 1 энергии - линию, управляемый Размещение фотоэлемента внутри дикоммутатор 2, например, искровой разэлектрической трубы и соединение его анодного вывода с частью ее внеш-45 рядник, нагрузку 3 и запускающее коммутатор устройство, состоящее из донего проводящего покрытия позволяет полнительного накопителя 4 энергии использовать часть диэлектрической линии, еще одного управляемого коммутрубы в качестве накопителя энергии татора - коаксиального фотоэлемента 5 запускающего устройства и тем самым уменьшить габариты генератора импуль-50 и нагрузки 6 последнего. Запускающее устройство соединено с коммутатором сов и улучшить его временные характелинией 7 с согласующей нагрузкой 8. ристики в части сокращения задержки импульса запуска основного коммуПри поступлении внешнего запускаютатора. Эта возможность появляется щего сигнала, в данном случае светов связи с тем, ^тто размещение фото- 55 вого импульса, на фотоэлемент 5 проэлемента внутри диэлектрической труисходит разряд накопителя 4 энергии бы позволяет соединить его катод через фотоэлемент 5 на нагрузку 6.. с управляющим электродом основного На этой нагрузке формируется импульс'^ 915752 который через линию 7 поступает на управляемый коммутатор 2. При срабатывании коммутатора 2 происходит разряд накопителя 1 энергии через этот коммутатор на нагружу 3, На этой 5 нагрузке формируется импульс, Форма и длительность которого зависит от параметров накопителя 1 энергии и нагру-зки 3. 10 Пример конструктивной реализации технического решения в соответствии с принципиальной схемой, приведенной на фиг. 1 изображен на фиг. 2. Генератор содержит диэлектрическую трубу 9 с внутренним и внешним проводя- *5 щим покрытием, разделенным изолируюцими промежутками на цилиндрические части. Основной накопитель энергии генератора образован цилиндрическими частями 10 и 11 внутреннего и внеш- 20 него проводящего покрытия и участком трубы 9, расположенным между ними. Управляемый коммутатор генератора с основными электродами 12 и 13, а также с запускающим электродом 14 25 соединен с помощью колец 15 и 16 с цилиндрической частью 10 внутреннего проводящего покрытия и через цилиндрическую часть 17 этого же покрытия с нагрузкой 18 - шайбовым 30 резистором, который, в свою очередь, соединен с цилиндрическими частями 11 и 17 внешнего и внутреннего проводящего покрытия с помощью колец 19 и 20. Запускающее коммутатор 35 устройство состоит из дополнительного накопителя энергии, образованного цилиндрическими частями 10 и 21 внутреннего и внешнего проводящего покрытия и участком диэлектрической 40 трубы 9 э расположенным между ними, управляемого коммутатора - коаксиального фотоэлемента 22 с анодным выводом 23, соединенным с помощью кольца 24 с цилиндрическими участ45 ком ?\ внешнего проводящего покрытия, и нагрузки 25 фотоэлемента — шайбового резистора, соединенного с катодным выводом 26 фотоэлемента 22 и с цилиндрической часть 10 внутреннего проводящего покрытия с по50 мощью кольца 27. Запускающее устройство соединено с коммутатором коаксиальной линией, образованной цилинд' рическим проводником 28 и цилиндрической частью 10 внутреннего проводя- С5 щего покрытия диэлектрической тру бы 9. К концу линии, со стороны коммутатора может быть подключена 1 согласующая нагрузка - шайбовый резистор 29, соединенный с внешним проводником линии - цилиндрической частью 10 внутреннего проводящего покрытия с помощью кольца 30. В этом случае, необходимость в шайбовом резисторе 25 отпадает. - Работа генератора происходит следующим образом. При поступлении светового импульса на фотоэлемент 22 происходит разряд накопителя энергии запускающего устройства, образованного цилиндрическими частями 10 и 21 внутреннего и внешнего проводящего покрытия и участком трубы 9, расположенным межд> ними, на нагрузку 25 фотоэлемента через его промежуток анод (с выводом 23)- катод (с выводом 26). На нагрузке 25 формируется импульс, который через коаксиальную линию, образованную цилиндрическими проводнпком 28 и цилиндрической часть 10 внутреннего проводящего покрытия трубы 9, поступает на управляющий промежуток коммутатора между одним из основных электродов 12 и залускающим электродом 14.При срабатывании этого коммутатора происходит разряд основного накопителя энергии генератора, образованного цилиндрическими частями 10 и 11 внутреннего и внешнего проводящего покрытия и участком трубы 9, расположенным между ними, на нагрузку 18 через замкнутый промежуток между основными электродами 12 и 13 коммутатора. На нагрузку 18 формируется импульс, форма и длительность которого зависит от параметров основного накопителя энергии генератора, образованного трубой 9, цилиндрическими частями 10, 11 и от величины нагрузки 18. Импульс с*нагрузки 18 может быть подан на электрооптическии затвор с помощью коаксиального разъема. Генератор импульсов имеет преимущества по сравнению с известными устройствами в части компактности, а также простоты и надежности соединений между узламиа Он позволяет формировать на нагрузке импульсы различной формы с малым временем запаздывания по отношению к оптическим импульсам внешнего запуска. • 915752 22 23 Я Фиг.1 Редактор О.Стенина Составитель В.Казаков ТехредМ.Надь Корректор М.Максимишинец Заказ 2844/ДСП Тираж 748 Подписное В И П Государственного комитета СССР ННИ по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,Раушская н а б . , д . 4/5 Филиал ІШ1І "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4