Воробьев Г.А., Месяц Г.А. Техника формирования высоковольтных наносекундных импульсов

Воробьев Г.А., Месяц Г.А. Техника формирования высоковольтных наносекундных импульсов

Предисловие

Прогресс науки предъявляет новые требования к импульсной технике. От импульсов миллисекундной длительности, которые использовались в телеграфии, импульсная техника перешла к микросекундным импульсам для целей энергетики, радиотехники и радиолокации, а сейчас имеет дело с импульсами наносекундной длительности (1 нсек= 10-9 сек) и более короткими. Наносекундную импульсную технику можно разделить на технику генерирования низковольтных импульсов с амплитудой несколько сотен вольт и ниже и технику получения импульсов с амплитудой единицы, десятки и сотни киловольт.

Методам генерирования коротких импульсов низкого напряжения посвящено много — работ в периодической печати, а также монографии [1, 2], получению же высоковольтных импульсов наносекундной длительности — значительно меньше, несмотря на то что первые исследования в данном направлении появились 30-40 лет назад [3-6]. Это объяснялось, с одной стороны, тем, что наука и техника не проявляли до 1950-1960 гг. большого интереса к такими импульсам, а с другой большими трудностями, которые встречались при их получении и регистрации. Спектр гармоник наносекундных импульсов распространяется вплоть до сверхвысоких частот, поэтому для генерирования и передачи таких импульсов необходимо, чтобы применяемая аппаратура обеспечивала широкую полосу пропускания частот и в то же время могла выдерживать без пробоя высокие напряжения.

Можно назвать ряд областей науки и техники, где высоковольтные наносекундные импульсы находят все более широкое применение.

В ускорительной технике [2, 7] такие импульсы применяются для инжекции электронов в ускоритель, быстрого сброса ускоренных частиц, для получения короткого по времени пучка заряженных частиц, для исследования процесса захвата электронов в ускорителе, точного измерения энергии частиц и т. д. Сюда же можно отнести получение коротких импульсов рентгеновских лучей, необходимых для импульсного испытания фотоумножителей, исследований в баллистике и т.д.

В ядерной физике [2, 8] наносекундные импульсы высокого напряжения используются для измерения диффузных постоянных нейтронов, для изучения материалов с малым временем жизни и т.д.

В радиолокации [9, 10] короткие импульсы применяются для определения с большой точностью коротких расстояний до цели.

В высокоскоростной фотографии импульсы высокого напряжения наносекундной длительности вместе с электрооптическими затворами и электронно-оптическими преобразователями используются для исследования сверхбыстрых процессов. В частности, таким образом исследуется разряд в газах, скорость развития электронных лавин [11, 12], расширение канала искрового разряда в начальной стадии [13], процесс образования плазмы при искровом разряде и взрыве проволоки [14, 15].