Вакуумные устройства формирования мощных наносекундных импульсов электронных пучков и рентгеновского излучения

• Автор: Филатов, Александр Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ВАКУУМНЫЕ ПРОХОДНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
Введение
1.1. Физические принципы экранирования поверхности диэлектрика в вакууме
1.2. Вакуумный проходной изолятор генератора ГАММА
1.3. Экранирование с изменением электрического поля вдоль поверхности
Выводы
2. ВАКУУМНЫЕ РАЗРЯДНИКИ ДЛЯ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
Введение
2.1. Срезающий разрядник
2.2. Обостряющий разрядник
2.3. Узел формирования выходных импульсов
генератора ВИРА-1,5М
2.4. Результаты испытаний разрядников
Выводы
3. ВАКУУМНЫЕ СИЛЬНОТОЧНЫЕ НАНОСЕКУНДНЫЕ ДИОДЫ
Введение
3.1. Требования к планарным диодам
3.2. Результаты экспериментов

3.3. Гипотеза фокусировки
Выводы
4. СИЛЬНОТОЧНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ
И РЕНТГЕНОВСКИХ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ РЕНТГЕНОГРАФИИ
Введение
4.1. Постановка задачи исследований
4.2. Описание генератора
4.3. Испытание генератора
Выводы
5. ГЕНЕРАТОРЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ И РЕНТГЕНОВСКИХ ИМПУЛЬСОВ С ИНЭ И ЭОЭ-ПРЕРЫВАТЕЛЯМИ ТОКА
Введение
5.1. Рентгеновский диагностический аппарат «Контроль»
5.1.1 Постановка задачи
5.1.2. Описание существующих методов получения изображения
5.1.3. Методы получения рентгеновского изображения
5.1.3.1. Обоснование достоинств предложенных методов
5.1.4. Описание рентгеновского аппарата
5.2. Рентгеновский импульсный дефектоскоп с цифровой
системой визуализации изображения
5.3. Рентгеновский импульсный стерилизатор
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В 70 - 90 годы интерес к релятивистским электронным пучкам (РЭП) был связан с необходимостью решением следующих задач: 1. Регистрация быстропротекающих процессов в оптически плотных средах, эквивалентных толщине слоя свинца до 20 см; 2. Имитация излучения (мощностью 5*107 А/кг) ядерного взрыва; 3. Интроскопия (рентгенодиагностика и рентгенодефектоскопия); 4. Стерилизация; 5. Накачка мощных газовых лазеров; 6. Генерация СВЧ-излучения и др. Здесь перечислены только те задачи, которые были решены коллективом под руководством автора (1 - 4), или для решения которых (5 - 6) были созданы элементы высоковольтных генераторов. Наиболее полно области использования РЭП даны в [43-45]. Настоящая работа посвящена задачам 1-4, которые были доведены до технического исполнения.
Наиболее перспективным направлением для технического решения перечисленных задач является применение мощных наносекундных генераторов, работающих в мега-вольтном диапазоне напряжения, килоамперном диапазоне тока, нагрузкой которых служит вакуумный сильноточный электронный диод. Энергия первичного накопителя, которым обычно является конденсаторная батарея, проходит несколько циклов преобразований для того, чтобы получить мощный электронный пучок. При каждом преобразовании происходит увеличение мощности импульса, и в сильноточном диоде мощность превосходит потребляемую в миллиарды раз. Поэтому актуальным является решение научно-технических проблем оптимальной передачи энергии на ка-

Испытания проведены при следующих условиях: напряжение до 0,6 МВ, ток диода 6 кА, длительность импульса напряжения на полувысоте 20 н- 60 не.
Сопоставление импульсов напряжения разной длительности и амплитуды проводилось по известной зависимости, полученной Мартином [78]:
Е1о,891/6Р1ЛО = Ао.89, (2)
где Е, кВ/см - средняя пробивная напряженность между электродами; 1о.89> икс - эффективное время, при котором напряженность превышает уровень 0,89 от максимального значения (см. рис. 5); Р, см2 - площадь поверхности изолятора в вакууме; А0,89 - постоянная величина для каждого изолятора. В работе [78] Ао.вэ = 175. В наших экспериментах исследовалась зависимость А0,89 от АЯ = (О! - Э)/2 и И (обозначения см. рис. 4,).
Результаты испытаний представлены на рис. 6. Видно, что при АР = 11 мм величина А0,89 практически не зависит от И и равна значению для изолятора без экрана при Ь = 30 мм. При уменьшении АР параметр А0.89 возрастает и на его зависимости от И появляется максимум при Ь = 10-12 мм.
I, НС
Рис. 5.
График изменения напряженности