脈衝倍壓發生器又稱馬克思(Marx)發生器，一種利用電容器組在並聯下充電，然後串聯放電來獲得強流脈衝高壓脈衝的裝置。
基本介紹
- 中文名：脈衝倍壓發生器
- 外文名：Pulse times pressure generator
- 設備：馬克思(Marx)發生器
- 發生器：一種利用電容器組在並聯下充電
設備介紹,發展歷史,
設備介紹
又稱馬克思(Marx)發生器，一種利用電容器組在並聯下充電，然後串聯放電來獲得強流脈衝高壓脈衝的裝置。
原理 脈衝倍壓發生器的工作原理見圖。由高壓變壓器輸出的高壓交流經整流後得到高壓直流，對n個電容器並聯充電至V0電壓值。用外觸發信號使前面第一和第二球隙開關導通，依靠脈衝過電壓使隨後的球隙開關相繼導通,n個電容器串聯起來對Rp放電, 在電阻Rp上獲得幅值接近於nV0的輸出電壓。脈衝時間寬度t決定於C/n和Rp值，電阻R0的值必需滿足R0Ct，電阻r用以阻尼脈衝頂部的振盪。為校正脈衝前沿接入電阻Rf和電容Cf,雜散電容(如圖中C4,實際上各級都有)對於球隙的擊穿和維持球隙開關中的放電弧道起著重要作用。 20世紀50年代以前，大功率的脈衝倍壓發生器用於產生前沿為微秒或亞微秒級的幾十千伏的高壓脈衝，饋送至X 射線管產生X 射線。
由於發生器放電迴路的固有電容和電感對輸出脈衝的前沿和寬度有很大影響。因此提高脈衝幅值與縮短脈衝的前沿和寬度之間存在矛盾。為了提高幅值並改善脈衝參量,可採用多級數的脈衝倍壓發生器,電容器的排列採用多排方式，減少體積。典型的有如Z型排列,與圖中線性行進的線路相比,Z型排列結構緊湊、並聯充電時間短，串聯放電的電感、電阻的阻滯作用較小。
原理 脈衝倍壓發生器的工作原理見圖。由高壓變壓器輸出的高壓交流經整流後得到高壓直流，對n個電容器並聯充電至V0電壓值。用外觸發信號使前面第一和第二球隙開關導通，依靠脈衝過電壓使隨後的球隙開關相繼導通,n個電容器串聯起來對Rp放電, 在電阻Rp上獲得幅值接近於nV0的輸出電壓。脈衝時間寬度t決定於C/n和Rp值，電阻R0的值必需滿足R0Ct，電阻r用以阻尼脈衝頂部的振盪。為校正脈衝前沿接入電阻Rf和電容Cf,雜散電容(如圖中C4,實際上各級都有)對於球隙的擊穿和維持球隙開關中的放電弧道起著重要作用。 20世紀50年代以前，大功率的脈衝倍壓發生器用於產生前沿為微秒或亞微秒級的幾十千伏的高壓脈衝，饋送至X 射線管產生X 射線。
由於發生器放電迴路的固有電容和電感對輸出脈衝的前沿和寬度有很大影響。因此提高脈衝幅值與縮短脈衝的前沿和寬度之間存在矛盾。為了提高幅值並改善脈衝參量,可採用多級數的脈衝倍壓發生器,電容器的排列採用多排方式，減少體積。典型的有如Z型排列,與圖中線性行進的線路相比,Z型排列結構緊湊、並聯充電時間短，串聯放電的電感、電阻的阻滯作用較小。
發展歷史
60年代以後，用脈衝成形線路將脈衝倍壓發生器的輸出脈衝成形為前沿幾個納秒的高壓脈衝，使得以脈衝倍壓發生器為主體的大功率高壓脈衝技術進入了納秒脈衝技術階段。
將脈衝倍壓發生器輸出的高壓脈衝對成形線充電，當充電電壓足夠高時開關導通，在成形線中開始了波的成形和傳輸過程，並將前沿為幾納秒至幾十納秒的電壓脈衝加到粒子束二極體上。可以產生幾兆電子伏、幾兆安、脈衝寬度為幾十納秒的強流粒子束。在良好的工作條件下，從電能轉換成粒子束能的效率可為30%到50%。目前，加速的粒子有電子、質子和其他輕離子，束流最大功率已達4×1013瓦，脈衝寬度24納秒。廣泛地套用於粒子束慣性約束聚變、電漿加熱、集團加速、雷射抽動、微波產生、軔致輻射研究、核武器效應模擬等方面。
將脈衝倍壓發生器輸出的高壓脈衝對成形線充電，當充電電壓足夠高時開關導通，在成形線中開始了波的成形和傳輸過程，並將前沿為幾納秒至幾十納秒的電壓脈衝加到粒子束二極體上。可以產生幾兆電子伏、幾兆安、脈衝寬度為幾十納秒的強流粒子束。在良好的工作條件下，從電能轉換成粒子束能的效率可為30%到50%。目前，加速的粒子有電子、質子和其他輕離子，束流最大功率已達4×1013瓦，脈衝寬度24納秒。廣泛地套用於粒子束慣性約束聚變、電漿加熱、集團加速、雷射抽動、微波產生、軔致輻射研究、核武器效應模擬等方面。
