Введение к работе
&х?ЇМкИ9ЇЬ~Ш$9Ш± Будущее развития ыоцных ишульсных генераторов, а, следовательно, н генераторов импульсов торыозного излучения (ГЙТИ) связано с применением промежуточных индуктивных накопителей энергии с прерывателями тока. Такая схема позволяет в несколько раз уменьшить выходное напряяеннв первичного емкостного накопителя энергии, а, следовательно, его габариты, которые примерно пропорциональны квадрату выходного напряжения. Плазменные прернватели тока (ПОТ) имеют налое сопротивление в стадии проводимости, что позволяет развивать в контуре ток близкий к току короткого замыкания. Ко обычная схема включения промежуточного накопителя с ППТ имеет один существенный недостаток. При пробое вакуумного изолятора или промежутка катод-анод (Рис.1) первичный накопитель, обычно выполненный по ехека генератора ішпульснах напряжения (ГИН), разряяается в колебательном контуре с высокой добротность» а развиваются токи, прмводяз^э . к разрушению конденсаторов.
Чтобы избежать вверяй приходиться существенно снкяать зарядное напряжение ГЯН, но при зтоы укеїпшается ваходная мощность и во ииогоа теряется вшсгрыл врамепешш крсыеауточкого накопителя зкаргии с ППТ. Поэтому ваяно найта способ зениты конденсйторов ГЙН, без существенных потерь moshocts в рабочем решмо.
Для ГИТИ существенную роль играет зесткость излучения и размер фокуса. Известно, что' плазменные прерыватели создают пучок большого сечения. Поэтоау вахпо как иэггзрнть разизры пупка н энергию электронов, так и попытаться его сфокусировать. Без реяеняя ьроблекы фокусировка ставится под сомнение целесообразность применения ППТ в ГЯТИ. Задача иссяэдоваиия ППТ возникает из-за того, что отсутствуют иниенерше методика расчета генераторов с ППТ.
Результаты измерения энергии электронов, т.е. ускорквдего напряжения, и размеров пучка электронов электрическими способами в вакуумных линиях, заполненных плазмой и пучками частиц, часто трудно интерпретировать. Другие существующие электрофизические способы трудоемки, а для измерений во ьремеки и дорогостоящи. Поэтому необходимо нейти простые и дешевые методы бесконтактного измерения энергии электронов н размеров пучка влектронсв.
. У^Ь5_Р52 было создание генератора импульсного тормозного излучения с плазменным прерывателем тока, исследование возможности фокусировки пучка электронов формируемого в плазыонаполненном диоде (ПД), а также разработка бесконтактных методов измерения энергии электронов и размеров пучка электронов.
Наутаая_новизнз_резльтатов_работы.
-
Впервые реализована схема с защитным элементом для конденсаторов низкоиндуктивных ГИН в цепях с плазменными прерывателями тока, который обеспечивает возможность надежной и длительной работы ГИН при максимально возможных для конденсаторов токах; предложены и иследованы различные возможности создания защитного элемента.
-
Впервые, при микросекундных временах ввода энергии в индуктивность, исследован эффект зависимости формы импульса напряжения на плазменном прерывателе тока и плазнонаполненном диоде от времени задержки между подачей плазмы и срабатыванием ГИН, а также геометрии электродов прерывателей.
-
Впервые при микросекундных временах ввода энергии в плазмо-наполненный диод предложен и исследован принцип фокусировки формируемого электронного пучка, заключающийся в применении полого катода и диафрагмы на аноде, ограничивающих расширение плазмы в ПД.
-
Создан и опробован в генераторах с ППТ метод бесконтактного измерения энергии электронов сильноточного пучка, по его тормозному излучению, методом фильтров в геометрии узкого пучка.
-
Создан и опробован в генераторах с ППТ метод бесконтактного измерения размеров сильноточного пучка электронов, по его тормозному излучению, с помощью двух детекторов, один из которых установлен в области, где размеры пучка влияют, а другой - не влияют на показания детектора.
Полотешях_выносише_на_защит.
-
Впервые реализована схема с защитным элементом для конденсаторов низкоиндуктивных ГИН в цепях с плазменными прерывателями, который обеспечивает возможность надежной и длительной работы ГШ при максимально возможных для конденсаторов токах; предложены и иследованы различные возможности создания защитного элемента, по результатам испытаний выбран нелинейный резистор из "вилита".
-
Впервые, при микросекундных временах ввода энергии в индуктивность, исследован эффект зависимости формы импульса напряжения на плазменном прерывателе тока и плазмонаполненном диоде от
времени задержки между подачей плазмы и срабатыванием ГИН, а также геометрии электродов прерывателей.
-
Впервые при микросекундных временах ввода энергии в плазмо -наполненный диод предложен и исследован принцип фокусировки фории-руемого электронного пучка, заключающийся в применеіши полого катода и диафрагмы на аноде, ограничивающих расширение плазмы в ИД
-
Создан и опробован в генераторах с ППТ метод бесконтактного измерения энергии электронов сильноточного пучка, по его тормозному излучению, методом фильтров в геометрии узкого пучка.
-
Создан и опробован в генераторах с ППТ метод бесконтактного измерения размеров сильноточного пучка электронов, по его тормозному излучению, с помощью двух детекторов, один из которых установлен в области, где размеры пучка влияют, а другой - не влияют на показания детектора.
6.Создай генератор импульсного тормозного излучения ВИРА-2П с энергией электронов до 1,5 МэВ и током пучка электронов до 40 кА при длительности 50 не, который создает на расстоянии I и от ыишени мощность доза тормозного излучения до 2 10 Р/с.
Ш?51!0*?9_2523!>!*?:.1 Экпергагентально полученные результаты по поведению резисторов из "вилита" могут быть использованы для расчета и конструирования звітного элемента, который обеспечивает возможность надежной и длительной работа ГИН при максимально возможных для конденсаторов токах.
Найденный принцип фокусировки формируемого в ПД электронного пучка, заключающийся в применении полого катода ц диафрагмы на аноде, ыожет быть использован для увеличения ноещости дозы тормозного излучения ГИТИ на небольших' обьектах ила увеличения плотности тока сильноточного электронного пучяа (СЭП).
Создашь методы бесконтактного измерения энергии электронов и размеров СЭП могут использоваться для проверки существукзих способов измерения, или когда они не применимы.
Созданый ГИТИ ВЙРА-2П, с ускоряющим напряжением до 1,5 MB и током пучка электронов до 40 кА при длительности до 50 не, обеспечивающий на расстоянии I м от ытзеки мощность дозы тормозного излучения до 2 I07 Р/с, может быть использован для радиационных испытаний, для замены сущоствупОис ГИТИ с элактровзрывиыми прерывателями тока (например ВИРА-І.5М), по сравнению о которыми ВИРА-2П более удобен в эксплуатации и экологически чист.
Апробация_р.аботыл Основные результаты докладывались на семинарах ИЭФ УрО РАН, на 8 Всесоюзной симпозиуме по сильноточной электронике в 1990 г. в г.Свердловске, 9 Симпозиуме по сильноточной электронике 1992 г. в г.Екатеринбурге, на 8-th IEEE Puleed Power Conference, в 1991 г', в г.Сан-Диего, шт. Калифорния, США, на 9-th IEEE PulBed Power Conference, в 1993 г. в г.Альбукерке, шт. Нью-мехико, США.
Публикации^ Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 4-х статьях и 9-й тезисах докладов.
Сщхктц)а_и_с^ьем_лнссвртаци1ь Диссертация состоит из Введения, четырех глав и Заключения, содержит 116 страниц текста, включает 23 рисунка и список литературы из 98 наименований.
