Структура и аппаратные средства системы управления линейным индукционным ускорителем рентгенографического комплекса

• Автор: Фатькин, Георгий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Глава 1. Ускоритель-инжектор ЛИУ
1.1. Электронно-оптическая система
1.2. Система высоковольтного питания
1.3. Система диагностики электронного пучка
1.4. Задачи системы управления
Глава 2. Структура системы управления
2.1. Обзор существующих систем
2.2. Общая структура системы управления
2.3. Подсистема синхронизации и блокировок
2.3.1. Синхронизация
2.3.2. Блокировки
2.4. Подсистема регистрации осциллограмм
2.4.1. Восстановление сигналов с емкостных делителей
2.5. Подсистема управления модуляторами и технологическими устройствами
Глава 3. Аппаратные средства
3.1. Выбор стандарта
3.2. Процессорный модуль и периферийные устройства
3.3. Аппаратура подсистемы синхронизации и блокировок
3.3.1. ЭЬ200-МЕ
3.3.2. Плата формирователя Ф16
3.4. Аппаратура подсистемы регистрации осциллограмм
3.4.1. АОС812-МЕ
3.4.2. АОС200-МЕ
Глава 4. Опыт эксплуатации ЛИУ-2 и проект автоматизации ЛИУ-20
4.1. Опытная эксплуатация системы
4.2. Алгоритмы анализа стабильности работы установки
4.3. Проект системы управления ЛИУ
4.3.1. Подсистема синхронизации
4.3.2. Подсистема регистрации осциллограмм
Заключение
Приложение А. Исходный код алгоритма восстановления
Приложение Б. Структура системы управления БХЛ
Литература
В связи с ратификацией договора о запрете на проведение ядерных испытаний, в последние годы активно развивается импульсная рентгенография (flash radiography), которая позволяет изучать поведение моделей ядерных боеприпасов при проведении неядерных гидродинамических испытаний. Из рентгенограммы можно извлечь информацию о формах, плотностях и границах на поздних стадиях имплозии. Для исследования поведения плотных объектов требуется интенсивный рентгеновский пучок (от 0.5 до 10 МэВ). Для получения качественных рентгенограмм необходимо, чтобы длительность рентгеновского пучка была порядка 100-3 00нс (чтобы избежать размытия изображения из-за быстрого движения материала при взрыве). Кроме того, требуется создать рентгеновский источник как можно меньшего размера — меньше нескольких мм. [1].
Одним из способов получения таких интенсивных точечных источников рентгеновского излучения является применение линейных индукцион-ных ускорителей (ЛИУ). С их помощью создаваётся интенсивный (порядка нескольких килоампер) пучок электронов, который попадая на мишень-конвертер формирует рентгеновский пучок. В мире действует несколько рентгенографических комплексов на базе ЛИУ, применяемых для импульсной рентгенографии: FXR [2], DARHT-1 [3], DARHT-2 (США) [4], AIR1X [5] (Франция), DRAGON (Китай) [6]. Основные характеристики этих комплексов сведены в таблицу 1.
Активное развитие ЛИУ получили в 70-80е гг. прошлого века, примерно в эти же годы определились основные направления их применения, связанные со способностью генерировать сильноточные релятивистские пучи электронов: создание и нагрев плазмы до теромядернон температуры, коллективное ускорение ионов, усиление и генерация электромагнитного СВЧ-

С помощью решения 2.10 была состалена программа на языке МАТНСАБ, восстанавливающая сигнал, исходный код которой приведён в приложении А. На рис. 2.12 показан характер искажений входного сигнала, полученный на стенде при подаче импульса напряжения в форме трапеции амплитудой 10 В, длительностью 300 не и фронтами 50 не, также показан характер действия восстанавливающего алгоритма. Из приведённых графиков видно, что искажения на полке импульса составляют от 2 до 6%, приведённый алгоритм восстановления приводит к коррекции искажений до уровня менее 2% на полке.

Рис. 2.12. Действие восстанавливающего алгоритма. По оси ординат - номер измерения (5 не на точку), по оси абсцисс - напряжение в вольтах. Верхний график: синим - разница между искажённым сигналом домноженным на 1/А: и неискажённым сигналом, чёрным - между восстановленным и неискажённым. Нижний график: чёрным - исходный сигнал, синим -искажённый сигнал с выхода делителя, домноженный на 1/к, жёлтым - восстановленный сигнал.

В ходе опытной эксплуатации на установке была проведена проверка эффективности восстанавливающего алгоритма на реальных импульсах с индукторов. Результаты совпали с результатами на тестовом стенде и составили 2% по полке. Большие искажения на фронтах объясняются скин-эффектом