год издания — 2004, кол-во страниц — 704, ISBN — 5-02-033049-3, тираж — 950, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 1180 гр., издательство — Наука

КНИГА СНЯТА С ПРОДАЖИ

Издание осуществлено при финансовой поддержке РФФИ по проекту №03-02-30053

Утверждено к печати Учёным советом Центра естественно-научных исследований института общей физики им. A. M. Прохорова РАН

Формат 70x100 1/16. Печать офсетная

Книга посвящена генерированию мощных наносекундных импульсов. Рассмотрены краткая теория электрических цепей; физика разрядов в вакууме, газах и жидкостях. Описаны мощные замыкающие и размыкающие плазменные, полупроводниковые и магнитные коммутаторы; методы генерирования и преобразования импульсов; методы получения пучков электронов и ионов, а также импульсов рентгеновского, лазерного, СВЧ и сверхширокополосного излучения.

Для изучающих физику плазмы и разрядов, электрофизику, радиофизику, электротехнику, технику высоких напряжений, сильноточную электронику и т.д.

This book is devoted to the generation of nanosecond high-power pulses. A concise theory of electric circuits and the physics of electrical discharges in vacuum, gases, and liquids are considered. A description is given to closing and opening plasma, semiconductor, and magnetic switches; methods of pulse generation and transformation, and methods of production of electron and ion beams as well as pulsed x rays, laser beams, microwaves, and ultrawideband radiation.

The book may be of use to those who studies plasma and discharge physics, electrophysics, radiophysics, electrical engineering, high voltage technology, high current electronics, and the like.

Предисловие	13
Основные обозначения	18
Список сокращений	20

Часть I ОСНОВЫ ИМПУЛЬСНОЙ ТЕХНИКИ

Глава 1 ВОПРОСЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ	23
§ 1.1 Основные законы электрических цепей	23
§ 1.2 Анализ Фурье	25
§ 1.3 Метод интеграла Дюамеля	28
§ 1.4 Метод преобразования Лапласа	29
Литература к главе 1	31

Глава 2 ДЛИННЫЕ ЛИНИИ	32
§ 2.1 Введение	32
§ 2.2 Анализ волновых процессов в линии	34
§ 2.3 Неоднородные линии	37
§ 2.4 Спиральные линии	40
§ 2.5 Искусственные линии	42
Литература к главе 2	43

Глава 3 ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА
С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ	44
§ 3.1 Основные схемы генерирования импульсов	44
§ 3.2 Умножение и трансформация напряжения	46
Литература к главе 3	51

Глава 4 ГЕНЕРИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ДЛИННЫХ ЛИНИЙ	52
§ 4.1 Генерирование наносекундных импульсов	52
§ 4.2 Умножение напряжения в генераторах с линиями	57
§ 4.3 Импульсные устройства со ступенчатой и неоднородной линиями	60
Литература к главе 4	62

Часть II ФИЗИКА ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
РАЗРЯДОВ

Глава 5 РАЗРЯД В ВАКУУМЕ	63
§ 5.1 Общие сведения	63
§ 5.2 Вакуумный пробой	64
5.2.1 Поверхность электродов	64
5.2.2 Критерии вакуумного пробоя	66
5.2.3 Инициирование вакуумного пробоя плазмой	68
§ 5.3 Электрический взрыв металла	70
§ 5.4 Эктон и его природа	75
§ 5.5 Искра в вакууме	78
§ 5.6 Разряд по поверхности диэлектрика в вакууме	86
5.6.1 Процессы в катодной области	86
5.6.2 Кинетика развития импульсного разряда	90
Литература к главе 5	94

Глава 6 ИМПУЛЬСНЫЙ РАЗРЯД В ГАЗЕ	95
§ 6.1 Элементарные процессы в плазме газового разряда	95
6.1.1 Дрейф, диффузия и энергия электронов и ионов в плазме	95
6.1.2 Ионизация и возбуждение	98
6.1.3 Гибель и освобождение электронов	100
§ 6.2 Общие сведения о разрядах в газе	102
§ 6.3 Типы разрядов	107
6.3.1 Таунсендовский разряд. Закон Пашена	107
6.3.2 Стримерный разряд	110
6.3.3 Многолавинный импульсный разряд	112
6.3.4 Одноэлектронное инициирование	116
6.3.5 Корона и длинные искры	118
§ 6.4 Ток искры и спад напряжения на промежутке	120
§ 6.5 Разряд в газе с прямой инжекцией электронов	125
6.5.1 Основные уравнения	125
6.5.2 Столб разряда	128
6.5.3 Контракция объёмных разрядов	131
§ 6.6 Импульсный разряд по поверхности диэлектрика в газе	133
§ 6.7 Восстановление электрической прочности искрового промежутка	136
Литература к главе 6	139

Глава 7 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ЖИДКОСТИ	141
§ 7.1 Общие сведения	141
§ 7.2 Импульсная электрическая прочность жидких диэлектриков	143
§ 7.3 Электрический разряд в воде	145
§ 7.4 Роль поверхности электродов	148
§ 7.5 Роль состояния жидкости	151
Литература к главе 7	154

Часть III СВОЙСТВА КОАКСИАЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Глава 8 КОАКСИАЛЬНЫЕ ЛИНИИ С ТВЁРДОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ	156
§ 8.1 Основные параметры коаксиальных линий	156
§ 8.2 Искажение импульсов коаксиальной линией	158
§ 8.3 Неоднородности в коаксиальных линиях	161
§ 8.4 Импульсная электрическая прочность твёрдой изоляции
и коаксиальных линий	163
Литература к главе 8	167

Глава 9 ЛИНИИ С ЖИДКИМ ДИЭЛЕКТРИКОМ	168
§ 9.1 Общие сведения	168
§ 9.2 Типы жидкостных линий	169
§ 9.3 Физические свойства жидкостных линий	172
§ 9.4 Перекрытие опорных изоляторов	173
Литература к главе 9	176

Глава 10 ВАКУУМНЫЕ ЛИНИИ С МАГНИТНОЙ САМОИЗОЛЯЦИЕЙ	177
§ 10.1 Физика магнитной изоляции	177
§ 10.2 Квазистационарный режим	180
§ 10.3 Волновой режим	183
§ 10.4 Плазма и ионы в линии	188
§ 10.5 Применение линий с магнитной самоизоляцией	190
Литература к главе 10	192

Часть IV ИСКРОВЫЕ КОММУТАТОРЫ

Глава 11 РАЗРЯДНИКИ С ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ ГАЗА	195
§ 11.1 Параметры коммутаторов	195
§ 11.2 Двухэлектродные коммутаторы	198
§ 11.3 Трехэлектродные разрядники	200
§ 11.4 Тригатроны	204
§ 11.5 Разрядники с запуском от внешнего излучения	210
11.5.1 Ультрафиолетовый запуск	210
11.5.2 Лазерный запуск	211
11.5.3 Электронно-лучевой запуск	213
§ 11.6 Последовательный многоэлектродный разрядник	216
11.6.1 Принцип работы	216
11.6.2 Последовательный разрядник с микрозазорами	218
11.6.3 Разрядники для параллельного включения конденсаторов	220
11.6.4 Мегавольтные последовательные разрядники	225
Литература к главе 11	227

Глава 12 РАЗРЯДНИКИ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ	229
§ 12.1 Вакуумные разрядники	229
§ 12.2 Импульсные водородные тиратроны	231
§ 12.3 Псевдоискровые разрядники	238
Литература к главе 12	241

Глава 13 РАЗРЯДНИКИ С ПРОБОЕМ ТВЁРДОГО
И ЖИДКОГО ДИЭЛЕКТРИКОВ	243
§ 13.1 Разрядники с пробоем в твёрдом диэлектрике	243
§ 13.2 Разрядники с пробоем по поверхности твёрдого диэлектрика	246
§ 13.3 Жидкостные коммутаторы	248
Литература к главе 13	253

Часть V ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ С ЗАМЫКАЮЩИМИ
ПЛАЗМЕННЫМИ КОММУТАТОРАМИ

Глава 14 ГЕНЕРАТОРЫ С ГАЗОРАЗРЯДНЫМИ КОММУТАТОРАМИ	255
§ 14.1 Принципы построения генераторов	255
§ 14.2 Генератор с накопительной линией	256
§ 14.3 Генераторы с разрядом конденсатора	261
§ 14.4 Искровые обострители	263
Литература к главе 14	269

Глава 15 ГЕНЕРАТОРЫ МАРКСА	271
§ 15.1 Наносекундные генераторы Маркса	271
§ 15.2 Зарядка ёмкостного накопителя от генератора Маркса	275
§ 15.3 Типы микросекундных генераторов Маркса	279
§ 15.4 Многосекционный генератор Маркса	286
§ 15.5 Численные методы анализа генераторов Маркса	290
§ 15.6 Мощные наносекундные импульсные устройства
с генераторами Маркса	293
Литература к главе 15	296

Глава 16 ИМПУЛЬСНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ	298
§ 16.1 Введение	298
§ 16.2 Генераторы с трансформаторами Тесла	298
§ 16.3 Генераторы с автотрансформаторами	303
§ 16.4 Линейный импульсный трансформатор	307
§ 16.5 Трансформаторы с использованием длинных линий	315
Литература к главе 16	320

Часть VI ГЕНЕРАТОРЫ С РАЗМЫКАЮЩИМИ
ПЛАЗМЕННЫМИ КОММУТАТОРАМИ

Глава 17 ИМПУЛЬСНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ
ВЗРЫВОМ ПРОВОДНИКА	322
§ 17.1 Введение	322
§ 17.2 Выбор проводников для обрыва тока	324
§ 17.3 Магнитогидродинамический метод расчёта схем с ЭВП	328
§ 17.4 Метод подобия в исследовании генераторов с ЭВП	330
§ 17.5 Описание импульсных генераторов с ЭВП	335
Литература к главе 17	342

Глава 18 ИМПУЛЬСНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ С ПЛАЗМЕННЫМИ
ПРЕРЫВАТЕЛЯМИ ТОКА	344
§ 18.1 Генераторы с наносекундными плазменными прерывателями тока	344
§ 18.2 Генераторы с микросекундными ППТ	349
§ 18.3 Экспериментальное исследование ППТ	355
18.3.1 Фаза проводимости	355
18.3.2 Фаза обрыва тока	360
§ 18.4 Мощные наносекундные импульсные генераторы с МППТ	362
Литература к главе 18	368

Глава 19 ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ КОММУТАТОРЫ
С ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ	371
§ 19.1 Введение	371
§ 19.2 Инжекционный тиратрон. Режим включения	372
§ 19.3 Инжекционный тиратрон. Режим обрыва тока	379
Литература к главе 19	385

Часть VII ГЕНЕРАТОРЫ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСОВ
С ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИЕЙ

Глава 20 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ
ВКЛЮЧАЮЩИЕ КОММУТАТОРЫ	386
§ 20.1 Тиристоры микросекундного диапазона	386
§ 20.2 Импульсные тиристоры наносекундного диапазона	391
§ 20.3 Субнаносекундный диапазон	395
§ 20.4 Тиристоры, управляемые лазером	397
Литература к главе 20	400

Глава 21 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ВЫКЛЮЧАЮЩИЕ
КОММУТАТОРЫ	402
§ 21.1 Общие сведения	402
§ 21.2 Физика полупроводниковых прерывателей тока	404
§ 21.3 Импульсные устройства с приборами на основе ДЦРВ	409
§ 21.4 Разработка SOS-диодов	412
§ 21.5 Мощные наносекундные импульсные устройства на основе SOS-диодов	419
Литература к главе 21	422

Глава 22 ГЕНЕРАТОРЫ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСОВ В СХЕМАХ
С МАГНИТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ	424
§ 22.1 Свойства магнитных элементов в импульсных магнитных полях	424
§ 22.2 Схемы генераторов мощных импульсов	426
§ 22.3 Генерирование мощных наносекундных импульсов	433
§ 22.4 Магнитные генераторы с использованием SOS-диодов	440
Литература к главе 22	446

Глава 23 ДЛИННЫЕ ЛИНИИ С НЕЛИНЕЙНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ	448
§ 23.1 Введение	448
§ 23.2 Образование ударных электромагнитных волн путем набегания	450
§ 23.3 Диссипативный механизм образования ударных
электромагнитных волн	453
§ 23.4 Конструкции линий с ударными электромагнитными волнами	457
§ 23.5 Генерирование мощных наносекундных импульсов
с использованием УЭВ	461
Литература к главе 23	463

Часть VIII ЭЛЕКТРОННЫЕ И ИОННЫЕ ДИОДЫ
И УСКОРИТЕЛИ НА ИХ ОСНОВЕ

Глава 24 ЭЛЕКТРОННЫЕ ПУЧКИ БОЛЬШОГО СЕЧЕНИЯ	465
§ 24.1 Введение	465
§ 24.2 Структура пучков большого сечения	466
24.2.1 Эффект экранировки	466
24.2.2 Эффект подхвата	468
24.2.3 Эффект «мазков»	469
§ 24.3 Катоды диодов для пучков большого сечения	471
24.3.1 Многострийные катоды	471
24.3.2 Жидкометаллические катоды	474
§ 24.4 Металлодиэлектрические катоды	475
24.4.1 Взрывная эмиссия электронов из тройной точки	475
24.4.2 Конструкции металлодиэлектрических катодов	478
§ 24.5 Физические процессы в диодах для пучков большого сечения	482
24.5.1 Наносекундные пучки	482
24.5.2 Пучки большого сечения микросекундной
и большей длительности	485
§ 24.6 Схемы и конструкции ускорителей с пучками большого сечения	488
Литература к главе 24	492

Глава 25 ТРУБЧАТЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПУЧКИ	495
§ 25.1 Принцип работы диодов	495
§ 25.2 Устройство электронных пушек для КДМИ	498
§ 25.3 Катодная плазма в магнитном поле	500
25.3.1 Образование катодной плазмы и её свойства	500
25.3.2 Движение катодной плазмы	504
§ 25.4 Формирование пучков электронов	510
§ 25.5 КДМИ с неоднородным магнитным полем	515
Литература к главе 25	520

Глава 26 ПЛОТНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПУЧКИ И ИХ ФОКУСИРОВКА	523
§ 26.1 Особенности работы диодов	523
§ 26.2 Диоды с плоскими электродами	524
§ 26.3 Диоды с ножевыми катодами	529
§ 26.4 Фокусировка электронных пучков	535
Литература к главе 26	541

Глава 27 МОЩНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ ПУЧКИ ИОНОВ	543
§ 27.1 Общие сведения	543
§ 27.2 Диоды с отражением электронов и пинч-диоды	545
§ 27.3 Магнито-изолированные диоды	549
§ 27.4 Источники ионов в диодах	552
Литература к главе 27	557

Часть IX МОЩНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ ИСТОЧНИКИ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Глава 28 МОЩНЫЕ ИМПУЛЬСЫ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ	559
§ 28.1 К истории проблемы	559
§ 28.2 О физике рентгеновского излучения	561
§ 28.3 Характеристики рентгеновских импульсов	570
§ 28.4 Генераторы мощных рентгеновских импульсов	574
28.4.1 Рентгеновские трубки	574
28.4.2 Компактные импульсные рентгеновские аппараты	580
§ 28.5 Генераторы сверхмощных рентгеновских импульсов	584
§ 28.6 Мощные импульсные генераторы длинноволнового
рентгеновского излучения	591
Литература к главе 28	596

Глава 29 МОЩНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ ГАЗОВЫЕ ЛАЗЕРЫ	598
§ 29.1 Принципы работы импульсных газовых лазеров	598
29.1.1 Общие сведения о газовых лазерах	598
29.1.2 Типы газовых лазеров	600
§ 29.2 Методы накачки мощных импульсных газовых лазеров	604
29.2.1 Общие сведения	604
29.2.2 Электроразрядные лазеры	606
29.2.3 Накачка МИГ-лазеров электронным пучком	609
29.2.4 Электроионизационные лазеры	613
§ 29.3 Конструкция и работа СО₂-лазеров	614
§ 29.4 Конструкция и работа эксимерных лазеров	622
§ 29.5 Лазер на самоограниченных переходах молекулы азота	627
Литература к главе 29	631

Глава 30 ГЕНЕРИРОВАНИЕ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСОВ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ	634
§ 30.1 Общие сведения	634
§ 30.2 Эффекты, лежащие в основе релятивистской СВЧ-электроники	636
§ 30.3 Экспериментальное исследование карсинотронов	640
§ 30.4 Виркаторы	648
§ 30.5 Генераторы мощных СВЧ-импульсов	652
§ 30.6 Радар на базе релятивистского наносекундного карсинотрона	660
Литература к главе 30	663

Глава 31 ГЕНЕРИРОВАНИЕ МОЩНЫХ ПИКОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ	667
§ 31.1 О физике пикосекундных процессов	667
§ 31.2 Схемы и конструкции пикосекундных генераторов	671
§ 31.3 Импульсно-периодические генераторы	676
§ 31.4 Пикосекундные электронные пучки, СВЧ и рентгеновские импульсы	679
Литература к главе 31	684

Глава 32 ГЕНЕРИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСОВ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ	686
§ 32.1 Общие сведения	686
§ 32.2 Схемы для генерирования биполярных импульсов	689
§ 32.3 Антенны для СШП излучения	691
§ 32.4 Конструкции мощных СШП генераторов	696
Литература к главе 32	703

Книги на ту же тему

Релятивистская высокочастотная электроника. Выпуск 4 (Материалы IV Всесоюзного семинара), Гапонов-Грехов А. В., ред., 1984
Электроизоляция и разряд в вакууме, Сливков И. Н., 1972
Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках, Бурцев В. А., Калинин Н. В., Лучинский А. В., 1990
Вакуумные дуги: Теория и приложения, Кобайн Д., Эккер Г., Фаррелл Д., Гринвуд А., Харрис Л., 1982
Взрывные генераторы мощных импульсов электрического тока. — 2-е изд., Асиновский Э. И., Лебедев Е. Ф., Леонтьев А. А., Минцев В. Б., Нестеров Е. В., Осташев В. Е., Строганов В. А., Ульянов А. В., Ушнурцев А. Е., Фортов В. Е., Черных Е. В., Шурупов А. В., 2012
Плазменные источники электронов, Крейндель Ю. Е., 1977
Импульсная техника, Ицхоки Я. С., 1949
Ускорители заряженных частиц, Воробьёв А. А., 1949
Итоги науки и техники: Электроника. Том 17, 1985
Малая энергетика Севера: Проблемы и пути развития, Иванова И. Ю., Тугузова Т. Ф., Попов С. П., Петров Н. А., 2002

elapsed time 0.021 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему