Технические аспекты применения малогабаритной сильноточной аппаратуры для синхронизации, измерения и управления сверхбыстропротекающими электрофизическими процессами

• Автор: Садыкова, Анна Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ИССЛЕДОВАНИЯ Г ЕНЕРАЦИИ УЛЬТРАКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ СВЕРХИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА
1.1. Экспериментальная установка
1.2. Расчет временных задержек, определяющих синхронизацию
процессов
1.3. Синхронизации электронных ускорителей
1.4. Результаты измерений
1.5. Выводы к главе
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНЕРАЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ
2.1. Исследование динамики лазерного излучения в полупроводниках
2.1.1. Экспериментальная установка с коаксиальной высоковольтной
линией задержки
2.1.2. Экспериментальная установка с системой волоконно - оптических
зондов
2.1.3. Сравнение характеристик систем задержек
2.2. Результаты исследований
2.2.1. Излучение полупроводников в сильном электрическом поле
2.2.2. Излучение полупроводников под действием электронных пучков
2.3. Генератор пикосекундных лазерных импульсов
2.4. Выводы к главе

ГЛАВА З ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО
УСКОРЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В РЕЗКО НЕОДНОРОДНОМ ПОЛЕ
3.1. Техника пикосекундного эксперимента
3.1.1. Экспериментальная установка
3.1.2. Расчет напряжения на катоде
3.1.3. Коллекторный датчик тока
3.2. Область эмиссии УЭ на фронте ускоряющего импульса напряжения
3.2.1. Специфика проблемы
3.2.2. Область эмиссии УЭ - метод дисперсии
3.2.3. Область эмиссии УЭ - энергетические характеристики
3.3. Пикосекундные процессы на стадии запаздывания импульсного пробоя
3.3.1. Роль УЭ в развитии импульсного пробоя
3.3.2. Управление и стабилизация эмиссии УЭ
3.4. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Проблема исследования быстропротекающих электрофизических процессов возникла сразу же как появились первые высоковольтные импульсные источники электрической энергии. А если учесть первые опыты с атмосферным электричеством, то намного раньше. Однако, с самого начала такие исследования были ограничены возможностями измерительной аппартуры. По мере ее совершенствования в разряд быстропротекающих относили все более короткие процессы. В частности, началом интенсивного исследования наносекундного диапазона следует считать конец 40-х годов, пикосекундный диапазон начал осваиваться в 70-х годах 20 века. Тем не менее, известны экспериментальные результаты 60-летней давности, где обсуждаются возможности генерирования и измерения наносекундных импульсов амплитудой 20 кВ с субнаносекундными фронтами (400 пс) [1]. В литературе предшествующих десятилетий не так много работ, посвященных вопросам генерирования, передачи, измерения и применения мощных пикосекундных импульсов [2-4]. На это есть разные причины, но основной из них попрежнему остается ограниченные возможности используемой аппаратуры. К настоящему времени исследовательская высоковольтная аппаратура пикосекундного диапазона с напряжениями ~100 кВ и выше серийно не производится, существующие установки создаются самими исследователями для решения конкретных задач. Следует отметить, что результаты исследований часто становятся основой создания более совершенных источников энергии и измерительной аппаратуры.
И вместе с тем, прогресс сильноточных импульсных устройств и появление цифровых осциллографов реального времени с пикосекундным разрешением вывело экспериментальные исследования быстропротекающих процессов на качественно новый уровень. Самые современные модели осциллографов известных фирм-разработчиков (Tektronix DPO/DSA 73304D, LeCroy LabMaster i 0-65Zi, Agilent Infiniium DSO/DSA X96204Q) обеспечивают разрешение сигналов длительностью от единиц до нескольких десятков пикосекунд. Однако эти

длин - 40 см). В результате в рабочем режиме взаимная привязка сигналов ускоряющих импульсов выглядела так, как это показано на рисунке 1.15.
Рис. 1.13. «Микросекундная» синхронизация импульсных магнитных полей соленоидов ускорителей скаттрона и СВЧ генератора накачки с импульсом питания СВЧ детектора (осциллограф ТО82024)
Рис. 1.14. Синхронное срабатывание ускорителей, запускаемых высоковольтным генератором субнаносекундных импульсов. Показаны зарядные кривые формирующих линий высоковольтных генераторов (осциллограф ТБ82024)