Генераторы высокого напряжения для питания мощных импульсных источников СВЧ линейных ускорителей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.20, доктор технических наук Казарезов, Иван Васильевич

• Казарезов, Иван Васильевич
• доктор технических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор технических наук Казарезов, Иван Васильевич

Введение

1 Генераторы высокого напряжения для питания мощных импульсных СВЧ приборов

2 Основные компоненты схем импульсных генераторов

§2.1 Формирующие линии и импульсные трансформаторы в схемах модуляторов

Формирующие линии.

Импульсные трансформаторы и ФЛ. Влияние параметров ИТ на искажение формы импульса напряжения на нагрузке.

Влияние конструкции импульсного трансформатора на его параметры

§2.2 Конденсаторы для формирования импульсов высокого напряжения.

Конденсаторы с пленочным диэлектриком.

Рабочие характеристики ситалловых конденсаторов К15-10.

§2.3 Высоковольтные ключи и диоды.

Требования к ключам.

Твердотельные ключи.

Газоразрядные ключи.

Импульсные высоковольтные клиперные диоды.

§2.4 Высоковольтные зарядные устройства для емкостных накопителей энергии

Схема с постоянным зарядным током.

Схема заряда с постоянной отбираемой мощностью.

Одноконтурное зарядное устройство с постоянной отбираемой мощностью . 91 Зарядная цепь с дросселем на стороне выпрямленного напряжения (колебательный заряд).

Зарядное устройство с питанием от источника переменного напряжения. . . 96 3 Высоковольтная изоляция и возможности ее защиты от последствий про

§3.1 Вакуумная высоковольтная изоляция.

Электрическая прочность вакуумных промежутков.

Поверхностная изоляция в вакууме.

§3.2 Масляная и газовая изоляция в генераторах высокого напряжения.

Масляная высоковольтная изоляция.

Газовая высоковольтная изоляция.

4 Высоковольтные импульсные генераторы для питания разных типов СВЧ приборов.

§4.1 Ускорители ЭЛИТ-JI и ЭЛИТ-Л2 для питания прототипов клистронов комплекса ВЛЭПП

Схема формирования импульсов и выбор источника высокого напряжения . . 120 Электронно-оптическая система и конструкция ускорительной трубки

Блок управления пушкой.

Коммутаторы первичного контура ускорителей.

Ускоритель ЭЛИТ-Л

Ускоритель ЭЛИТ-Л

§4.2 Генератор электронного пучка для питания магникона — СВЧ прибора с круговой разверткой.

Схема генератора электронного пучка мощностью 100 МВт.

Зарядное устройство

Модулятор.

Импульсный трансформатор.

Электронно-оптическая система.

Проходной изолятор.

Система диагностики пучка.

§4.3 Модуляторы для клистронов 5045 и КИУ-12 форинжектора ВЭПП-5.

Параметры форинжектора ВЭПП-5 и клистрона

Параметры модулятора.

Принципиальная схема модулятора.

Выбор элементов модулятора.

Конструктивное исполнение модулятора.

Опыт эксплуатации.

Модулятор с ДФЛ на базе конденсаторов К15-10 для питания клистрона

КИУ-12.

§4.4 Модулятор на основе высоковольтной модуляторной лампы для питания клистронов линейного коллайдера SBLC.

Технические характеристики клистрона и модуляторной лампы

Схемные решения модулятора.

Защита от последствий пробоев.

Источник высокого напряжения.

Малогабаритный высокочастотный трансформатор для передачи мощности

Блок сеточного управления.

Конструкция модулятора.

§4.5 Система импульсного питания 10 мегаваттного клистрона для проекта коллайдера TESLA

Требования к модулятору для питания клистрона ТН1801.

Характеристики клистрона ТН1801.

Импульсный трансформатор.

Схемы формирования импульсов напряжения на клистроне.

Линия передачи импульсов.

Магнитная связь и нелинейность нагрузки. КПД схемы формирования импульсов

Зарядное устройство

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Генераторы высокого напряжения для питания мощных импульсных источников СВЧ линейных ускорителей»

Линейные ускорители и коллайдеры в настоящее время являются одним из наиболее перспективных инструментов для исследования свойств материи и элементарных частиц. Их преимущества в большей мере проявляются в области высоких энергий, требуемых для решения многих проблем физики элементарных частиц, в частности: изучения свойств недавно открытого ^-кварка, поиска хиггсовских частиц, исследования вопросов о существовании суперсимметрии и т.д.

Идея использования электрон-позитронных встречных пучков на основе линейных ускорителей начала прорабатываться в Институте ядерной физики в конце шестидесятых годов и позднее получила отражение в многочисленных научных публикациях, (см. например, [1-3]). В семидесятые годы в ИЯФ была создана лаборатория, а позднее организован в Протвино филиал Института ядерной Физики для проработки коллайдера на встречных линейных электрон-позитронных пучках (ВЛЭПП). В результате работ по программе ВЛЭПП были исследованы основные проблемы, требующие решения при создании линейных коллайдеров нового поколения, а именно [4]:

• увеличение ускоряющего градиента на порядок;

• увеличение мощности СВЧ источников на два-три порядка;

• улучшение точности юстировки элементов ускорителя на два-три порядка;

• удешевление в несколько раз системы высоковольтного питания СВЧ источников.

Разработка метода встречных линейных пучков в конце восьмидесятых годов приобретает международный характер, и в настоящее время работы в этом направлении ведутся в США, Японии, Германии и Швейцарии (Церн). Для эффективного решения комплекса проблем, связанных с разработкой и созданием электрон-позитронных линейных коллайдеров ТэВ-го диапазона, организована международная коллаборация International

Committee for Future Accelerators (ICFA), объединяющая около 20 научных учреждений в Европе, Азии и США. Задача коллаборации - скоординировать усилия научных лабораторий для создания линейных электрон-позитронных коллайдеров с начальной светимостью

1033 см-2с-1, энергией в центре масс 500 и более ГэВ и возможностью повышения светимости до 1034 см-2с-1.

Коротко остановимся на наиболее известных разрабатывавшихся и разрабатываемых проектах линейных электрон-позитронных коллайдеров.

ВЛЭПП (Встречные линейные электрон-позитронные пучки). Отличительная особенность проекта - использование клистрона с питанием от источника постоянного напряжения без традиционных модулятора и импульсного трансформатора, функции управления выполняет сетка клистрона. Такой подход позволил существенно удешевить стоимость коллайдера за счет исключения одной из наиболее дорогостоящих частей — модулятора с импульсным трансформатором. Однако, при этом предъявляются дополнительные требования к электрической прочности клистрона, а введение управляющей сетки ухудшает качество пучка, что отрицательно сказывается на характеристиках клистрона.

Рабочая частота структур ВЛЭППа равна 14 ГГц [5]. Применение такой частоты позволяет сократить размеры коллайдера за счет повышенного темпа ускорения (порядка 100 МэВ/м) и, соответственно, снизить его стоимость. Вместе с тем при этом возрастают требования к точности исполнения элементов ускоряющих структур, фокусирующих магнитов и клистронов.

Несмотря на успешную проработку основных узлов комплекса ВЛЭПП работы по нему приостановлены из-за прекращения финансирования темы.

NLC (Next Linear Collider, SLAC, Stanford, США) [6,7]. NLC проектируется на частоту 11.4 ГГц, что в четыре раза выше рабочей частоты существующего SLC (Stanford Linear Collider). Основное достоинство NLC - возможность его реализации на повышенные параметры (энергия в центре масс от 0.5 до 1 ТэВ, темп ускорения 50 МэВ/м и светимость

1034 см-2с-1) на той же длине, что и SLC (100 ГэВ) за счет повышения темпа ускорения. Недостатком же является ужесточение допусков на конструкцию ускоряющих структур и фокусирующих магнитов.

NLC прорабатывается в коллаборации с другими научными центрами США - FNAL (Fermi National Accelerator Laboratory), LBNL (Lawrence Berkeley National Laboratory) и LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory). В настоящее время ведутся работы по уменьшению длины коллайдера, числа клистронов и модуляторов, замене тиратронов в модуляторах на полупроводниковые ключи. Изучаются также другие возможности удешевления стоимости проекта. Исследования последних лет [8,9], однако, показали, что при полномасштабных испытаниях ускоряющих структур при наработке свыше 500 часов пробои в них появляются уже при градиентах 40-50 МВ/м, что потребовало дополнительных исследований по изучению механизмов пробоя структур [10].

JLC (Japan Linear Collider) [11]. JLC разрабатывается в научном центре КЕК (Tsukuba, Япония). Коллектив КЕК работает в коллаборации со SLAC и по параметрам их проекты очень близки.

TESLA (TeV Superconducting Linear Accelerator, DESY, Германия) [12,13]. Коллайдер TESLA на энергии 0.5-1 ТэВ прорабатывается на базе сверхпроводящих ускоряющих резонаторов с рабочей частотой 1.3 ГГц. Использование сверхпроводящих резонаторов позволяет снизить импульсную СВЧ мощность питания. Такой резонатор является в сущности умножителем мощности, запасающим энергию за относительно большой период (порядка 1 мс) от клистрона с относительно низкой импульсной СВЧ мощностью. Достоинство проекта TESLA - пониженные требования к допускам, юстировке и точности структур системы, недостаток - большие затраты на изготовление и эксплуатацию сверхпроводящих структур с учетом специфики применения криогенного оборудования.

На экспериментальной установке TTF (TESLA Test Facility) на трех секциях получены средние рабочие градиенты 16, 20.5 и 22 МВ/м [14], что соответствует рабочему темпу ускорения на первом этапе создания ускорительного комплекса на энергию 0.5 ТэВ. Исследуются и новые технологии с целью повысить рабочие градиенты в резонаторах. Так, согласно [14], достигнуты пробивные градиенты в пределах 45 МВ/м на сверхпроводящих ускоряющих резонаторах, изготовленных методами гидрообработки давлением.

По имеющимся данным, правительством ФРГ принято решение выполнять работы по TESLA-коллайдеру только совместно с другими государствами из-за высокой стоимости проекта, поэтому финансирование указанной работы существенно сократилось.

SBLC (S-Band Linear Collider) [15]. SBLC был предложен также ускорительным центром DESY. Его рабочая частота 3 ГГц. Достоинство проекта - большой опыт создания таких систем с учетом существующего коллайдера SLC в SLACe. В настоящее время принято решение сосредоточить усилия на реализации одного коллайдера - TESLA, поэтому работы над SBLC прекращены.

CLIC (Compact Linear Collider, ЦЕРН, Швейцария) [16]. CLIC - линейный коллай-дер с энергией в центре масс 0.5-5 ТэВ, темпом ускорения 150 МэВ/м и светимостью 1034 -г 1035 см-2с-1 представляет собой коллайдер другого класса. Линейный ускоритель с обычной проводимостью на частоту 937 МГц используется для ускорения сильноточного возбуждающего пучка до энергии порядка 1 ГэВ. Возбуждающий пучок состоит из цуга банчей, причем, расстояние между последними равно длине волны, соответствующей частоте 30 ГГц. Эти банчи проходят через низкоимпедансные преобразующие структуры, в которых генерируется пиковая СВЧ мощность на уровне 90 МВт на частоте 30 ГГц с длительностью 12 не. Эта мощность передается от структур по волноводам к ускоряющим секциям главного ускорителя.

На отдельных экспериментальных ячейках получены предельно высокие рабочие градиенты до 290 МВ/м, начало пробоев в резонаторе зафиксировано при градиентах на поверхности порядка 500 МВ/м, сплошные пробои начинаются при 759 МВ/м. На секции длиной 0.5 м были получены предельная СВЧ мощность 27 МВт, максимальный средний рабочий градиент 59 МВ/м, энергия 55 МэВ при тестовом пучке с зарядом 0.7 нК. При испытаниях в указанных режимах отмечено повреждение поверхности резонаторов, что требует дополнительного изучения этого явления.

В таблице 0.1 приведены основные параметры линейных коллайдеров, проектируемых вышеуказанными научными лабораториями.

Наряду с исследованиями линейных коллайдеров на энергии порядка 1 ТэВ и более в настоящее время ведутся работы в направлении модернизации и создания ускорителей на уже освоенные энергии (в пределах 1-10 ГэВ), но при светимостях, на два-три порядка превышающих достигнутый уровень (более чем 1033 см-2с-1). Такие ускорители принято называть фабриками [18,19]. Эксперименты в указанном диапазоне энергий представляются для физиков весьма привлекательными, особенно при характерном для фабрик огромном количестве частиц соответсвующих видов, рождающихся при столкновении их пучков.

В ИЯФ СО РАН в средине девяностых годов были начаты работы по созданию ускорительного комплекса ВЭПП-5 [20]. Предполагалось, что комплекс будет включать в себя фи с — т-фабрики. В связи с отсутствием финансирования программы планы работ по ней пришлось скорректировать. В настоящее время основные усилия направлены на создание инжекционного комплекса ВЭПП-5 и коллайдера ВЭПП-2000.

TESLA SBLC JLC SLC NLC TBN1C ВЛЭПП CLIC Инж. ВЭПП-5

ГГц 1.3 3.0 11.4 2.856 11.4 11.4 14 30 2.856

Е1,МВ/м 25 21 73 20 50 100 100 80 25

Р2,МВт/м 25 21 73 12 50 200 120 144 след) Гц 10 60 150 180 180 120 300 2530 50

Рабочая длина, км 20 30.2 9.5 14.2 7.1 5.8 7.3 0.08

Мощность, потребляемая от сети, МВт 154 139 114 24 103 106 57 100 1

Число клистронов 560 2517 3608 235 3940 1400 4

Длительность импульса, мкс 1400 2.8 2.8 3.7 2.80 0.012 0.5 0.012 3.7

Электронный КПД, % 65 45 50 42 45/33 45 60 43 42

Пиковая выходная мощность, МВт 10 150 65 67 75 150 67

Рабочее напряжение, кВ 110 535 560 350 500 1000 350

Ток,А 130 700 503 414 2 x 265 300 414

Коффициент трансформации ИТ 1:12 1:17 1:7 1:15 1:14 1:15

Напряжение на ФЛ, кВ 10 50 80 47 80 1150 47

Ток через ключ, к А 1.56 16 8 6.3 7.42 6.3 н

Ol а а а р> О о Я О ш я Е л я

9> П 9> S п> н •о с й Я я л 5< Я К X к о й й 9> S Л

•о о се я

9> w Я л •с я Я а о •о to р>

СЛ О о П

07 а

Инжекционный комплекс (ИК) включает в себя форинжектор и накопитель - охладитель на энергию электронов и позитронов 510 МэВ, а также каналы для инжекции пучков в разрабатываемый коллайдер ВЭПП-2000 и существующий комплекс ВЭПП-3 - ВЭПП-4.

Форинжектор ИК ВЭПП-5, в свою очередь, включает в себя линейный ускоритель электронов на энергию 300 МэВ, изохронный поворот на 180°, конверсионную систему и линейный ускоритель электронов и позитронов на энергию 510 МэВ.

В приведенной выше таблице 0.1 наряду с параметрами линейных коллайдеров на энергии порядка 500 ГэВ и выше, разрабатываемых в ряде научных лабораторий мира, приведены также параметры форинжектора комплекса ВЭПП-5, создание которого в настоящее время близко к завершению.

Реализация перечисленных проектов потребовала использования импульсных источников СВЧ мощностью несколько сот МВт. Для их питания потребовались модуляторы на еще большую мощность (с учетом коэффициента полезного действия СВЧ приборов т? = 0.45 4-0.7).

Как отмечается в [21], модуляторы для питания клистронов в линейных ускорителях и коллайдерах являются наиболее дорогостоящими фрагментами комплексов как в разработке и производстве, так и в эксплуатации. Предлагаемая работа и посвящена разработке и созданию модуляторов и генераторов высокого напряжения для питания импульсных СВЧ приборов линейных ускорителей (коллайдеров) разного типа.

Целью работы является разработка и создание модуляторов и генераторов высокого напряжения для питания клистронов в линейном коллайдере комплекса ВЛЭПП, клистронов 5045 инжекционного комплекса ВЭПП-5, семимегагерцоыого магникона а также концептуальная проработка модуляторов для питания клистронов к линейным коллайдерам SBLC и TESLA (DESY, Германия).

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Обоснована, исследовала схема и разработана конструкция источника импульсного релятивистского электронного пучка мощностью сотни МВт.

2. Исследована работа ускорительных трубок на большие импульсные токи (до 400800 А) и напряжения (до 2 MB).

3. Изучена работоспособность конденсаторов К15-10 в импульсном режиме, разработана методика разбраковки конденсаторов по уровню частичных разрядов, на их базе и созданы емкостные накопители энергии и высоковольтные формирующие линии.

4. Предложены и исследованы схемы модуляторов с рекуперацией энергии, разработаны схемы полупроводниковых коммутаторов с рекуперацией энергии.

5. Предложена и исследована серия схем модуляторов мощностью сотни МВт для питания импульсных СВЧ-приборов сантиметрового диапазона.

6. Предложены и разработаны импульсные трансформаторы мощностью в десятки мегаватт и средней - до 200 киловатт.

7. Проработаны модуляторы для питания клистронов к линейным коллайдерам SBLC и TESLA.

Практическая ценность работы. Полученные научные результаты использованы при разработке источников импульсного релятивистского электронного пучка для генерации мощных СВЧ-колебаний. Разработанные источники типа ЭЛИТ-Л и ЭЛИТ-Л2 в течение нескольких лет использовались для исследований и отработки СВЧ-генераторов и ускоряющих структур комплекса ВЛЭПП. Кроме того, ускорители подобного типа нашли и могут найти применение для прикладных целей, когда требуется большая импульсная мощность при малом энергетическом разбросе.

Разработан и создан модулятор вместе с импульсным трансформатором и высоковольтным вакуумным изолятором для питания импульсного СВЧ-прибора — магникона.

Разработаны, изготовлены, отлажены и запущены четыре модулятора на импульсную мощность 150 МВт каждый для клистронов 5045, питающих ускоряющие структуры форинжектора ВЭПП-5.

Доработан импульсный модулятор для питания клистрона КИУ-12 (разработана формирующая линия на конденсаторах К15-10). Указанный клистронный пост использовался для исследований макетов ускоряющих структур форинжектора ВЭПП-5, в настоящее время он применяется для экспериментов по генерации пучков элетронов с помощью фотокатодов.

Разработан и создан импульсный трансформатор для питания многопучкового клистрона ТШ801 (TESLA - коллайдер) с импульсной мощностью 10 МВт и средней - 150 кВт,

Автор выносит на защиту следующие работы, проведенные под руководством автора или при его самом непосредственном участии:

• обоснование и выбор основных компонентов и узлов генераторов для питания мощных импульсных источников СВЧ;

• обоснование и выбор системы питания СВЧ-генераторов для комплекса ВЛЭПП;

• методы защиты СВЧ-приборов и модуляторов от энерговыделения при пробое высоковольтной изоляции;

• разработка модуляторов для питания клистронов инжекционного комплекса ВЭПП-5, а также модулятора для питания 7 ГГц импульсного магникона;

• концептуальная проработка систем питания для клистронов импульсной мощностью 150 МВт (линейный коллайдер SBLC) и 10 МВт (TESLA линейного коллайдера).

Апробация диссертации. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на IV Всесоюзном совещании по ускорителям заряженных частиц, Москва, октябрь, 1974 г., на VII Международном симпозиуме по разрядам и электрической изоляции в вакууме, Новосибирск, 1976 г., на VI Всесоюзном совещании по линейным ускорителям, Харьков, июнь 1981 г., на IV Всесоюзном симпозиуме по сильноточной электронике, Новосибирск, март 1982 г., на Международной конференции по ускорителям заряженных частиц, Даллас, США, 1-5 мая 1995 г, на III Международном рабочем совещании по линейным коллайдерам, 29 сентября-3 октября 1997 г., Звенигород, на Европейской конференции по ускорителям заряженных частиц, 1998 г., Стокгольм, на III Международном рабочем совещании по модуляторам и клистронам для линейных коллайдеров, 23-25 июня 1998 г., SLAC, Пало-Альто, США, на XV (сентябрь 1997 г.), XVI (сентябрь 1999 г.) XVII (сентябрь 2001 г.) и XVIII (сентябрь 2003 г.)Международном семинаре по ускорителям заряженных частиц, Алушта, Крым, Украина, на XVII совещании по ускорителям заряженных частиц, 17-20 октября 2000 г., г. Протвино и на семинарах ускорительных лабораторий ИЯФ СО РАН.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 47 работ и, в том числе, получено одно авторское свидетельство.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.

Заключение диссертации по теме «Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника», Казарезов, Иван Васильевич

Эти выводы основаны на исследованиях и эскизном проектировании и они должны подтвердиться экспериментами и практическими работами. Для окончательного заключения о целесообразности использования модулятора на базе МЛ для линейных коллайдерав необходимо выполнить ряд экспериментальных работ, в частности:

• разработка и исследование МЛ в рабочем режиме;

• разработка и исследование модулятора на базе МЛ.

Окончательное заключение должно основываться на полномасштабных испытаниях модулятора с клистроном в номинальном и предельных режимах.

4.5 Система импульсного питания 10 мегаваттного клистрона для проекта коллайдера TESLA

Как сообщалось выше, в DESY прорабатывается электрон-позитронный коллайдер TESLA-500, состоящий из двух линейных ускорителей на энергию 250 ГэВ каждый, с темпом ускорения частиц 15 -j- 25 МэВ/м, рабочей частотой для питания СВЧ структур 1.3 ГГц. Питание СВЧ структур планируется осуществлять от клистронов ТН1801 мощностью 10 МВт каждый, разрабатываемых фирмой Thales Electronics Device (Франция). Общее количество клистронов в комлексе — 560 шт. Клистроны предполагается размещать вдоль ускоряющих структур из расчета один клистрон на 50 м. В связи с ограниченными размерами тоннеля модуляторы для питания клистронов вместе с силовым оборудованием будут размещены в специализированных криомодулях, расположенных на расстоянии 5 км между собой. Общее количество клистронов, располагаемых между двумя зданиями, составляет 100 шт. Параллельно с работами над TESLA-коллайдером ведутся работы над проектом TESLA Test Facility (TTF) на энергию 500 МэВ, с темпом ускорения частиц 15 МэВ/м и количеством криомодулей 8 шт. Частота питания СВЧ структур, как и для TESLA - 500, составляет 1.3 ГГц. Проведение работ над TTF обусловлено необходимостью экспериментального исследования ряда проблем, связанных с созданием TESLA - 500, в частности:

• отработка конструкции и технологии изготовления сверхпроводящих резонаторов;

• получение предельных градиентов в ускоряющих секциях;

• отработка надежной системы высокочастотного питания ускоряющих секций.

Требования к модулятору для питания клистрона ТН1801

Разработка модуляторов для питания клистронов в TTF имела целью обеспечить прежде всего провеление исследований, необходимых для создания коллайдера TESLA -500, но не отвечала всей совокупности требований, предъявляемых к будущему типовому модулятору TESLA-500. Питание каждого модулятора в TTF осуществляется от индивидуального зарядного устройства. При разработке же коллайдера необходимо оценить целесообразность выполнения питания модуляторов либо от индивидуальных зарядных устройств либо же от общего зарядного устройства. При работе ускорительного комплекса с общей потребляемой мощностью около 100 МВт проблема обеспечения постоянства отбора мощности от сети также становится весьма актуальным.

В проекте TTF модулятор вместе с силовым питанием располагается рядом с клистроном [12,13,28], поэтому длина питающей трассы от модулятора до повышающего импульсного трансформатора, конструктивно расположенного в одном баке с клистроном, не превышает одного - двух метров. В проекте же TESLA-коллайдера максимальное расстояние от модулятора до клистрона без учета глубины тоннеля будет составлять 2.5 км. С учетом реальной прокладки максимальная длина фидерной линии может быть в пределах 3 км. В связи с этим необходимо провести анализ влияния фидерной линии на параметры импульса и осуществить расчет и ее выбор.

Проектирование первых моделей импульсного трансформатора для питания клистрона велось без учета реальных размеров тоннеля, в котором будет установлена система питания клистрона (это и не требовалось для TTF). Последующий анализ показал, что для размещения клистрона с трансформатором в тоннеле следует уменьшать размеры трансформатора и менять его компоновку. К тому же, реальное значение индуктивности рассеяния ИТ не позволяет обеспечить длительность фронта импульса в пределах 100 мкс. Схема модулятора [28,29,196] (см. рис. 1.2 гл. 1) обеспечивает необходимое качество импульса на клистроне, но требует повышенной энергоемкости основного накопителя, а также дополнительных высоковольтных ключей и диодов для контура коррекции. Сложная система зашиты от пробоев в клистроне также вынуждает использовать дополнительные элементы, как то: высоковольтные ключи, игнитроны, схемы управления, требующие высокой надежности работы в течение длительного времени. Поэтому для реализации проекта коллайдера приходится прорабатывать варианты модуляторов, свободные от указанных недостатков. Ниже рассматривается один из вариантов решения этой задачи [55,100]. Работа велась в соответствии с техническими требованиями (ТТ), сформулированными заказчиком: рабочее напряжение на клистроне 110 кВ рабочий ток клистрона 130 А

КПД клистрона, не менее 70 % напряжение накала катода, не более 11 В ток накала катода, не более 60 А максимально допустимая энергия, рассеиваемая в клистроне при пробое 20 Дж длительность импульса (по вершине) 1.3 мс длительность фронта импульса <100 мкс неравномерность на вершине импульса, не более ±1 % частота следования импульсов 5 Гц потери в импульсном трансформаторе < 1 % максимальное расстояние между модулятором и ИТ 3 км среднее расстояние 1.75 км средние потери в передающей линии < 2 % общий КПД модулятора с учетом влияния фронта импульсса 85 % габаритные размеры импульсного трансформатора, не более 1.2 м ширины х1.4м высоты длина импульсного трансформатра около 3 м

При выполнении технического задания (ТЗ) проработаны четыре основных узла модулятора:

• импульсный трансформатор;

• схема формирования импульсов высокого напряжения;

• высоковольтное зарядное устройство;

• линия передачи импульса от модулятора до импульсного трансформатора.

Характеристики клистрона ТН1801

Для питания ускоряющих структур TESLA-коллайдера фирмой Thales Electron Devices (Velizy, Франция) разработан новый мощный импульсный высокоэффективный многопучковый клистрон с большой длительностью импульса тока - ТН1801. Остановимся на его особенностях [195]. Параметры клистрона представлены в табл. 4.9. Многопучковый клистрон (МПК) (рис. 4.64) имеет семь низкопервеансных параллельных пучков. Эти

Заключение

Основным итогом представленной работы является создание мощных импульсных модуляторов для питания СВЧ приборов гигагерцового диапазона средней мощностью десятки и сотни киловатт и импульсной мощностью до сотен мегаватт. Под руководством автора или при его непосредственном участии были решены следующие задачи:

• обоснование и выбор системы питания макетов клистронов для комплекса ВЛЭПП;

• исследование работоспособности высоковольтных импульсных конденсаторов, выявление корреляции между уровнем частичных разрядов при их испытаниях и сроком службы, выдача рекомендаций по эксплуатации;

• разработка модуляторов для питания клистронов инжекционного комплекса ВЭПП-5, а также модулятора для питания импульсного магникона семисантиметрового диапазона;

• концептуальная проработка системы питания для 150 мегаваттного и 10 мегаватт-ного клистрона к линейным коллайдерам SBLC и TESLA соответственно.

Результатом проделанной работы стало создание источников высокого напряжения типа ЭЛИТ-Л и ЭЛИТ-Л2 на напряжения 500 кВ и 2 MB соответственно, на которых был проведен основной цикл исследований по созданию клистронов для комплекса ВЛЭПП.

Разработан и создан импульсный модулятор вместе с импульсным трансформатором и высоковольтным вакуумным изолятором для питания импульсного СВЧ прибора - магникона на рабочей частоте 7 ГГц. В процессе отработки и исследования указанного прибора получена выходная СВЧ мощность 55 МВт при КПД 50 %.

Для питания четырех клистронов 5045 с выходной мощностью 67 МВт каждый, используемых для питания ускоряющих структур инжектора ВЭПП-5, были разработаны, изготовлены, отлажены и сданы в эксплуатацию четыре модулятора на импульсную мощность 150 МВт каждый. Все модуляторы прошли испытания по нескольку десятков часов в номинальном режиме на эквивалент нагрузки, разработанный специально для этих целей. Три модулятора работают в номинальном режиме непосредственно вместе с клистронами 5045 и используются для питания линейного ускорителя инжекционного комплекса ВЭПП-5. Секции линейного ускорителя с питанием от клистрона 5045 были успешно испытаны при темпе ускорения 35 МэВ/м, что на 40 % превышает рабочий темп ускорения при энергии ускоренных электронов 105 МэВ.

По предложению научного центра DESY были провелены две научно-исследовательские работы по модуляторам для клистронов:

- 150 мегаваттного (линейный коллайдер SBLC) на базе высоковольтной модуляторной лампы на напряжение свыше 600 кВ;

- 10 мегаваттного (линейный коллайдер TESLA) на базе IGBT-транзисторов средней мощностью 200 кВт.

Указанные работы получили одобрение научной общественности в зарубежных научных центрах ( DESY, SLAC, FNAL и т.д.). Работа по питанию клистрона мощностью 10 МВТ продолжена в ИЯФ - в соответствии с договором был разработан, изготовлен и поставлен заказчику высоковольтный импульсный трансформатор на 120 кВ для указанного клистрона.

Автор благодарен инициаторам указанных работ: чл. корр. В. Е. Балакину, чл. корр. Н. С. Диканскому, О. А. Нежевенко, А. В. Новохатскому, с которыми в течение ряда лет проводились совместные работы. Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность зав. лаб. 5-12 П. В. Логачеву, в рамках которой проводился заключительный этап работы, а также сотрудникам Института: А. В. Акимову, В. Е. Акимову, П. А. Баку, P. X. Галимову, К. В. Губину, А. А. Корепанову, Н. X. Коту, В. И. Кокоулину, Е. Н. Кокину, Г. С. Крайнову, Я. В. Куленко, В. М. Купцову, В. П. Лагутину, В. В. Леонову, Е. А. Морозову, В. В. Подлевских, В. М. Радченко, В. В. Ращенко, А. М. Резакову, Б. А. Скарбо, Ю. Ф. Токареву, А. Г. Чупыре, Б. С. Эстрину, В. Д. Юдину и многим многим другим, внесшим активный вклад в проделанную работу.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Казарезов, Иван Васильевич, 2004 год

1. Skrinsky А. N. Proton-antiproton collider beams, VAPP-NAP group. In: Proc. of the 8th Intern, conf. on high energy accelerators, Geneva, 1971, p. 72 - 78.

2. Балакин В. E., Будкер Г. И., Скринский А. Н. О возможности создания установки со встречными электрон-позитронными пучками на сверхвысокие энергии. В кн. : Тр.VI Всесоюзного совещ. по ускорителям заряж. частиц. Дубна, 1978. Дубна, 1979, т. 1, с. 27 - 34.

3. Балакин В. E. Физические основы метода встречных линейных пучков: Дис. на со-иск. учен, степени доктора физ. мат. наук (в форме научного доклада). - Новосибирск, 1994. - 55 с.

4. Balakin V. Е. Pulsed Power Rf Sourses for Linear Colliders. In: YX International Conference On High Energy Accelerators HEACC' 92, Hammurg, July 20 - 24, 1992, World Scientific, Singapore, 1993, vol. 2, p. 784 - 790.

5. Wilson P. B. Development And Advances in Conventonal High Power RF System. -In: Proc. of the 16th IEEE Particle Acceleration Conference (PAC95) and International Conference on High Energy Accelerators, Dallas, Texas, May 1 -5, 1995, p. 1483 1488.

6. Design Report for the Next Linear Collider/ Editors: Zroth-Orderv and others , SLAC Report, USA, 1996. 474 p.

7. RF processing of X-band Accelerator Stucture at the NLCTA/ C. Adolphsen a. o. In: Procc. of 20 SLAC Accelerator Conf., Monterey, CA, USA, August 21-25, 2000, p. 608 -611.

8. RF Processing of X Band Accelerator Structures at the NLCTA/ C. Adolphsen a. o. SLAC-PUB-8573, August 2000.

9. Processing Studies of X-Band Accelerator Structures at the NLCTA/ C. Adolphsen a. o. SLAC-PUB- 8901, August 2001.

10. JLC Design Study, High Energy Acc. Reseach Organization, Tsukuba, Ibaraki, Japan, April 1997. 305 p.

11. Conceptual Design of a 500 Gev e+e- Linear X-ray Laser Facility/ Editors: R. Brinkman a. o. DESY, vol. 1, 1997, ECFA, 1997. - 590 p.

12. TESLA Test Fasility Linac/ Design Report, Editor D. Edvards, version 1.0, DESY print, March 1995, TESLA 95-01. 558 p.

13. Brinkmann R. TESLA Linear Collider design and R&D Status. In: Procc. of 20 SLAC Accelerator Conf., Monterey, CA, USA, August 21 - 25, 2000, p. 11 - 15.

14. Conceptual Design of a 500 Gev e+e- linear X-ray Laser Fasility/ Editors: R. Brinkman a. o. DESY, 1997, ECFA. 1997, vol. 2. - 557 p.

15. CLIC a two-beam multi-TeV e+- Linear Collider/ J. P. Delahaye, I. Wilson a. o. — In: Procc. of 20 SLAC Accelerator Conf., Monterey, CA, USA, August 21 - 25, 2000, p. 6 - 10.

16. Irvin J., Rifkin J., Ruth R. A new configuration for two beam linear collider. In: Procc. of 20 SLAC Accelerator Conf., Monterey, CA, USA, August 21 - 25, 2000, p. 782 - 784.

17. Skrinsky A. N. CP Violation Conference, Blois (France), 1989.

18. Proc. of Meeting on the tau-charm factory , Spain, 1991.

19. Физический проект комплекса ВЭПП-5, Новосибирск, 1995. 350 с.

20. Bieler M., Chor0ba S., Kumpfer H., Pillat P. Hard Tube Pulser for an S-Band Linear Collider. In: XV International Simposium on high energy accelerators, Hamburg, 1992, p. 906 - 908.

21. The Stanford two-mile accelerator/ Ed. by R. B. Neal. New-Jork, Amsterdam, 1968. -1169 p.

22. Conrad G. T. High power RF klystron for linear accelerators. In: Proc. of Int. Conf. on high Energy Acc., Stanford Linear Accelerators Center, 1984, p. 293 - 297.

23. Donaldson A. R., Cron J. C., Hfnselman R. R. The second generation SLAC modulator.- In: Materials of seventeen Linear modulator simposium, Seatle, Washington, June 23 -25, 1986.

24. Федоров H. Д. Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы. М.: Атомиздат, 1979. - 285 с.

25. A Long Pulse Modulator for Redused Size and Cost/ H. Pfeffer, L. Bartelson, K. Bourkland a. o. In: Materials of twenty firsth Power modulator symposium, Seatle, Washington, June 23 - 25, 1994.

26. A Second Long Pulse Modulator for TESLA/ H. Pfeffer, L. Bartelson, K. Bourkland a. o.- In: Proc. of Fifth European Particle Accelerator Conference. Barcelona, 1996, p. 2583 -2585.

27. Solid-state hibrid modulator for the next linear collider/ J. A. Casey, F. O. Arntz, M. P. I. Gaudreu a. o. In: http://www.divtecs.com/papers/paper03.

28. Казарезов И. В. Источник импульсного релятивистского электронного пучка для генерации мощных СВЧ колебаний сантиметрового диапазона. Дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. - Новосибирск, 1985. - 153 с.

29. Генератор электронного пучка ЭЛИТ-Л2/ В. Е. Балакин, Ю. Г. Бамбуров, В. М. Долгушин, И. В. Казарезов и др. В кн. : Тез. докл. IX Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике, Новосибирск, 1982. Томск, 1982, т. 11, с. 97 - 100.

30. Радченко В. M. Источник импульсного релятивистского электронного пучка для генерации СВЧ колебаний в системе электрон-позитронного инжектора накопителя ВЭПП-4. Дис. на соиск. учен, степени канд. тех. наук. - Новосибирск, 1985. - 145 с.

31. Олендзкая Н. Ф., Салъман Н. Л. Временные характеристики электрического пробоя в вакууме ЖТФ, 1970, т. 40, № 2, с. 333 - 339.

32. Элементы электронно-оптической системы ускорителя ЭЛИТ-Л2/ В. Е. Балакин, В. М. Долгушин, И. В. Казарезов и др. Новосибирск, 1984. - 12 с. (Препринт/Институт Ядерной Физики СО АН СССР; ИЯФ 84-8).

33. Проект системы высоковольтного питания комплекса ВЛЭПП/ В. Е. Балакин, В. Ф. Каситский, В. В. Кобец и др. В кн. : Тр. 12-го Всесоюзн. Совещ. по ускорителям заряж. частиц. М., 3-6 октября, 1990. Дубна, ОИЯИ, 1992, т. 2, с. 30 - 34.

34. Каскадные генераторы для ускорения электронно-ионных пучков/ А. Ф. Булушев, Ю. Д. Валяев, Н. С. Диканский, И. В. Казарезов и др. Новосибирск, 1990. - 13 с. (Препринт/Институт Ядерной Физики СО АН СССР; ИЯФ 90-79).

35. Gaudreau P. J., Casey J. A., Mulvaney J. M., Kempkes M. A. Modulator Development for the Next Generation Linear Collider. In: 24th International Power Modulator Symposium, 2000, Nortfolk, VA, USA, http://scotty.usc.edu/pms/index.htm.

36. Pulse modulator for a diagnostic injector/ A. G. Lee, R.A. Lokhtin, E. M. Mandrik a. o. -Новосибирск, 2000, 16 с. (Препринт/Институт Ядерной Физики СО РАН; BINP 200037).

37. A Solid State Marx Type Modulator for driving a TWT/ R. Akre a. o. In: 24th International Power Modulator Symposium, 2000, Nortfolk, VA, USA.

38. Cassel R. L., Delamare J. E., Nguyen M. N., Pappas G. C. Solid State Induction Modulator Replacement for the Conventional SLAC 5045 Klystron Modulator. In: Procc. of 20 SLAC Accelerator Conf., Monterey, CA, USA, August 21 - 25, 2000, p. 766 -768.

39. Solid State Linear Induction Modulator (LIM) for JLC project/ V. Vogel, K. Takata, Y. H. Chin a. o.http://conference.kek.jp/rpia2002/

40. Евтянов С. И., Редькин Г. Е. Импульсные модуляторы с искусственной линией.-М.: Советское радио, 1973. 273 с.

41. Ицхоки Я. С. Импульсные устройства. М. : Советское радио, 1959. - 728 с.

42. Детали и элементы радиолокационных станций, ч. 1. Пер. с англ. под ред. А. Я. Брейтбарта. М. : Советское радио, 1952 - 558 с.

43. Мовшевич Б. 3., Крыльцов М. Ю. Генератор прямоугольных импульсов. В кн. : Пятый всесоюзный симпозиум по сильноточной электронике, тезизы докладов, 1984, Томск, с. 96 - 98.

44. Glasoe G. N., Lebacqz J. V. Pulse Generators, Massachusets Institute of TechnologyRadiation laboratory Series, vol. 5, McGraw Hill book Company, New York, 1948.

45. Kazarezov I. V., Korepanov A. A. Matching of pulse forming network and pulse transformer parameters in pulse modulator cirquits for a klystron power supply. В кн.

46. Вопросы атомной науки и техники, серия: "Ядерно физические исследования", Харьков, 1999, выпуск 4 (29, 30), с. 44 - 46.

47. Вдовин С. С. Проектирование импульсных трансформаторов. М. : Энергия, 1971. -148 с.

48. Akemoto М., Tokumoto S., Апатг S., Mizuno М. Blumlein type of modulator at KEK. In: Third Annual Klystron-Modulator Workshop, June 23 - 25, 1998, http://www.slac.stanford.edu/grp/kly/mkw/other.htm.

49. Pulse transformer R&D for NLC klystron pulse modulator/ M. Akemoto, S. Gold, A. Krasnyh and R. Koontz. Stanford Linear Accelerator Center, Stanford University, Stanford CA 94309. - 7 p.

50. A pulse transformerfor a 10 MW klystron power supply/ P. A. Bak, I. V. Kazarezov, V. V. Kobets а. о. В кн. : Вопросы атомной науки и техники, серия: "Ядерно-физические исследования", Харьков, 2001, выпуск 5 (39), с. 125 - 127.

51. Kazarezov I. V., Krainov G. S. Pulse transformer for NLC klystron. -in: Third Annual Klystron-Modulator Workshop, June 23 25, 1998, http://www.slac.stanford.edu/grp/kly/mkw/Lhtm.

52. Woodburn D. К., Crewson W. Design requirements for the various types of capacitors used in modulators. In: The Proceedings of the 5th

53. Modulator-Klystron Workshop MDK2001, Cern, 26 27 April 2001, http://mdk2001.web.cern.ch/mdk2001/Proceedings/Sessionl4/Woodburn.pdf.

54. Кучинский Г. С. Высоковольтные импульсные конденсаторы. JI-д: Энергия, 1973. -176 с.

55. Справочник по электротехническим материалам./ Под ред. Ю. В. Корицкого и др.- М. : Энергия, 1982, Т. 2. 369 с.

56. Чеснова М. К. Конденсаторы на основе нового высокочастотного диэлектрика полипропиленовой пленки. - Электронная техника, сер. 5, Радиодетали и радиокомпоненты, 1978, вып. 3 (28), с. 45 - 52.

57. Бахрушин Ю. П., Анацкий А. И. Линейные индукционные ускорители. Л-д: Атом-издат, 1978. - 246 с.

58. Баранник И. Г. Коммутатор с рекуперацией энергии для ускорителя на основе трансформатора Тесла: Дипломная работа. Новосибирск, НЭТИ, 1973. - 116 с.

59. Ренне В. Т. Электрические конденсаторы. Л-д: Энергия, 1969. - 592 с.

60. Беленький Б. П., Новопашенная И. В. Новое конструктивное решение высоковольтных конденсаторов. Электронная техника, сер. 5, Радиодетали и радиокомпоненты, 1978, вып. 3 (28), с. 60 - 64.

61. Ситаллы с высокой диэлектрической проницаемостью и конденсаторы на их основе/ Г. П. Блохина, Н. Я. Дукаревич, А. Я. Жаркова и др. В кн. : Диэлектрики: Межведомственный научный сборник, Изд-во Киевского университета, 1972, вып. 2, с. 58- 64.

62. Конденсаторы керамические К15-10/ Технические условия ТУ11-84 0Ж0. 460. 096 ТУ, Л-д, 1984.

63. Высоковольтный емкостной импульсный накопитель энергии/ С. Б. Вассерман, И. В. Казарезов, Е. Н. Кокин и др. Новосибирск, 1980. - 19 с. - (Препринт/Ин-т ядерной физики СО АН СССР; ИЯФ, 80-219).

64. Kazarezov I. ^.Operating parameters of sitall capacitors. In: Third Annual Klystron-Modulator Workshop, June 23-25, 1998, http://www.slac.stanford.edu/grp/kly/mkw/il.htm

65. Гедзюн В. А., Семенов А. И. Перспективы неразрушающих методов контроля работоспособности высоковольтных керамических конденсаторов. Электронная техника, сер. 8, 1970, вып 4 (21), с. 19 - 26.

66. Техника больших импульсных токов и магнитных полей/ Н. П. Дашук, С. Л. Заенц, В. С. Котельное и др. М. : Атомиздат, 1970, 472 с.

67. Герметизация полимерными материалами в радиоэлектронике/ Б. М.Тареев, Л. В. Яманова, В. А. Волков и др. М. : Энергия, 1974. - 304 с.

68. Богородицкий Н. Г., Гедзюн В. А., Мандрыка Н. А. Высоковольтные керамические конденсаторы. М. : Сов. радио, 1970. - 206 с.

69. Тиунов М. А., Фомель Б. М., Яковлев В. П. SAM интерактивная программа для расчета электронных пушек на мини ЭВМ. - Новосибирск, 1989, 66 с. -(Препринт/Ин-т ядерной физики СО РАН; ИЯФ 89-159).

70. Barnes М. J., Wait G. D. Solid state Switch alternatives for klystron modulators. In: 1995 Second Modulator - Klystron Workshop, Stanford University, Stanford, October 9 - 11, 1995, p. 320 - 329.

71. High Current, High di/dt Switching with Optimised GTO Thyristors/ J. Bonthhond, L. Ducimetiere, G. H. Schroder a. o. In: Conference record of the 1994 Twenty First Intern. Power Modulator Simposium, Costa Mesa, CA, 1994, p. 93 - 96.

72. Akemoto M. Klystron modulator R&D at KEK. In: The Proceedings of III SLACKER Intern. Linear Collider (ILC) Study Group (ISG), Meeting, January 25-28, 1999, http://www-project.slac.stanford.edu/lc/ilc/ISGMeetings .

73. Akemoto M. Solid state switching modulator R&D for klystron. In: The Proceedings of the 5th Modulator-Klystron Workshop MDK2001, Cern, 26-27 April 2001, http://mdk2001.web.cern.ch/mdk2001/Proceedings/Session23/Akemoto.pdf.

74. Chris Jones Mitel Semiconductor Third Annual Klystron Modulator Workshop, June, 23-25, 1998, http://www.slac.stanford.edu/grp/kly/mkw/chrisl.htm.

75. Fast Ionization Dynistor (FID) a new semiconductor superpower closing switch/ V. M. Efanov, V. V. Karavaev, A. F. Kardo-Sisoev a. o. - In: 11th IEEE International Pulsed Power Conference, Baltimore, Mariland, 1997, p. 988 - 991.

76. New Superfast Power Closing Switched Dynistors on Delayed Ionization/ V. M. Efanov, A. F. Kardo-Sysoev , I. G. Tchashnikov a. o. - In: Conf. Record of the 1996 Twenty -Second International Power Modulators Symposium, Boka Raton, Florida, p. 22 - 25.

77. Powerful Semiconductor 80 kV nanosecond Pulser/ V. M. Efanov, A. F. Kardo Sisoev, M. A. Larionov a. o. - In: 11th IEEE International Pulsed Power Conference, Baltimore, Mariland, 1997, p. 985 - 987.

78. Semiconductor opening switch reseach at 1ЕР/ G. A. Mesyats, S. N. Rukin, S. K. Lyubutin a. o. In: X Int. IEEE Pulsed Power Conference. Albuquerque, NM, USA, 1995, p. 298 - 305.

79. Фогелъсон Т. Б., Бреусова JI. Н., Вагин JI. Н. Импульсные водородные тиратроны.- М. : Сов. радио, 1974. 212 с.

80. Web cite:http//www.pulsedtech.boom.ru.

81. Wait G. D. Barnes M. J. Thyratron lifetime, a brief revue. In: 1995 Second Modulator- Klystron Workshop Stanford Linear Accelerator Center, Stanford, California, October 9 11, 1995, p. 258 - 263.

82. Ducimetiere L., Fiander D. C. Commutation Losses of a Multigap high Voltage Thyratron. In: Proceedings of the IEEE 19th pulse modulator Symposium , San Diego ( June 1990), p. 248 - 253, 3162 - 3164.

83. Thyratron and modulator design considerations to maximize thyratron life/ C. A. Pirris, P. V. Robinson, C. A. Roberts a. o. In: Third Annual klystron Modulator Workshop, 1998, June 23 - 25, http://www.slac.stanford.edu/grp/kly/mkw/colin.htm.

84. Triggering of pseudospark switches/ V. D. Bochrov, D. V. Bochkov, V. M. Dyagilev a. o. In: Proc. of XXth International Symposium on Disharges and electrical insulation in vacuum, Tours, France, July 1- 5, 2002, p. 592 - 594.

85. Юдаев Ю. А. Повышение быстродействия импульсных газоразрядных коммутаторов при управлении высоковольтными наносекундными импульсами. ПТЭ, 1997, № 5, с. 55 - 60.

86. Barnes М. J., Wait G. D. Effect of Saturating Ferrit for the 30 Omega Prototype Kicker Magnet. TRI-DN-91-K192.

87. Pulse modulators for the VEPP-5 injector complex klystron power supply/ A. V. Akimov, V. E. Akimov, P. A. Bak, I. V. Kazarezov a. o. In: Вопросы атомной науки и техники, серия: "Ядерно - физические исследования", Харьков, 2001, №3, с. 92 - 94.

88. Волохов В. Г., Силъверстов Г. И., Чернмкин А. Д. Устройство зарядки емкостных накопителей постоянной мощностью. В кн. : Труды восьмого Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, Протвино, 19 - 21 октября 1982 г., Дубна, т. 2, с. 135 - 138.

89. Полупроводниковые зарядные устройства емкостных накопителей энергии/ Булатов О. Г. и др. — М. : Радио и связь, 1986. 160 с.

90. Switch Tube Pulser for a 150 MW Klystron/ P. Bak, M. Bieler, A. Ckerniackine, A. Goncharov, I. Kazarezov a. o. Internal report, DESY, M 97-03, February, 1997. - 72 p.

91. Pulse power supply sistem for the 10 MW TESLA klystron/ A. Akimov, P. A. Chernyakin, A. Gamp, I. Kazarezov а. о. Новосибирск, 2002. - 52 с. - (Препринт / Ин-т ядерной физики СО РАН; BINP 2002-59).

92. Maxwell Laboratories, Inc. CCDS Power Supply Operations Maintenance Manual. Sept. 1995.

93. Pappas C. Objectives of session in Third Annual Klystron Modulator Workshop June 23 -25, 1998, http://www.slac.stanford.edu/grp/kly/mkw/chris.htm.

94. Кныш В. А. Полупроводниковые преобразователи в системах заряда накопительных конденсаторов Ленинград: Энергоиздат, 1981. - 160 с.

95. Eckold H.-J., Faublader F., Heidbrook JV.Constant-power power supplied for the TESLA modulators DESY, EPAC 2000, Vienna, p. 2199 2201.

96. The VEPP-5 Injection complex 200 kV electron gun power supply/ A. V. Akimov, P. A. Bak, I. V. Kazarezov a.o. В кн. : Вопросы атомной науки и техники, серия: "Ядерно - физические исследования", Харьков, 2003 (в печати).

97. Пинтпегов И. В. Основы теории зарядных цепей емкостных накопителей энергии. -Киев: Наук, думка, 1982. 424 с.

98. Сливков И. Н. Электроизоляция и разряд в вакууме. М.: Атомиздат, 1972. - 302 с.

99. High voltage vacuum insulation. Basic concepts and technological practice/ Edited by Rod Latham. Birmingham, UK, Akademic Press, 1995. - 561 p.

100. Breakdown Phenomena in High Power Klystrons/ A. A. Vlieks, M. A. Allen, R. S. Callin and W. R. Fowkes. In: ХШ Int. Symp. on Dish, and El. Insul. In Vacuum, Paris, France, June 27 - 30, 1988.

101. A. StapransElectTon gun breakdown. In: 1985 High-Voltage Workshop, February 26, 1985, Monterey, California.

102. Месяц Г.А. Генерирование мощных наносекундннх импульсов. М.: Сов.радио, 1974. - 256 с.

103. Simon D. Т., Michelier R. Lec descharge et l'isolement electrique dans uvide.- In: Compters rendus du III Simposium International, Paris, 1968, Paris, 1968, p. 263 272.

104. Крючков A. M., Сорокин И. H., Широков В. В. Работы по исследованию и созданию ускорительных трубок высоковольтных ускорителей заряженных частиц. Новосибирск, 1994. - 23 с. - (Препринт/Ин-т ядерной физики СО АН СССР; ИЯФ, 94-54).

105. Vacuum Arcs Theory and Application/ Edited by J. M. Lafferty. In: Corporate Research and Developing Center, General Electric Company Schectady, New York, 1980. -426 p.

106. Kimblin C.W. Anode Voltage Drop and Anode Spot Formation in DC Vacuum Arcs. -J. Appl. Phys., 40, 1969, p. 1744 1752.

107. Раховский В. И. Физические основы коммутации электрического тока в вакууме. -М., Наука, 1970. 536 с.

108. Бугаев С. П., Исколъдский А. М., Месяц Г. А. Исследование механизма импульсного пробоя по поверхности диэлектрика в вакууме. ЖТФ, 1967, т. ХХУП, в. 10, с. 1855 -1860.

109. Vacuum tubes for ELIT type high Voltage pulse accelerators/ S. В Vasserman, I. V. Kazarezov, E. I. Pokhlebenin a. o, In: VII International Simposium on disharge and electrical insulation in vacuum. Novosibirsk, 1976. Novosibirsk, 1976, p. 366 - 370.

110. GleichaufP. H. J. Appl. Phys., 22, 766 (1951).

111. Kofoid M. J. AIEE Transactions, pt. 1 (Communication and electronics), vol. 79, Nov. 1960.

112. Керамическая ускорительная трубка усовершенствованной конструкции/ С. Б. Вас-серман, И. В. Казарезов, Е. И. Похлебенин и др. ПТЭ, 1976, № 5, с. 27 - 29.

113. Электростатические ускорители заряженных частиц/ А. К. Вальтер, Ф. Г. Желез-ников, И. Ф. Малышев и др. М. : Гос. издат. литературы по атомной науке и технике, 1963. - 302 с.

114. Балыгин И. Е. Электрическая прочность жидких диэлектриков. М.: Энергия, 1964. - 227 с.

115. Полтев А. И. Конструкции и расчет элегазовых аппаратов высокого напряжения. -Д.: Энергия, 1979. 240 с.

116. Борин В. Н. Вольт-секундные характеристики электрического разряда в элегазе. -Электричество, 1973, № 5, с. 62 67.

117. Методы наносекундного инициирования мегавольтных коммутаторов/ А. С. Ельча-нинов, В. Г. Емельянов, Б. М. Ковальчук и др. ЖТФ, т. XLV, 1975, № 1, с. 1412 -1414.

118. Мини-ускоритель электронов/ Е. А. Абрамян, С. Б. Васссерман, А. А. Егоров, И. В. Казарезов и др. In: Large radiation sources for industrial processes, 1969, Vienna, International Atomic Agency, 1969, p, 666 - 671.

119. Импульсный ускоритель электронов на энергию 3 МэВ/ Е. А. Абрамян, С. Б. Вас-серман, В. М. Долгушин, А. А. Егоров, И. В. Казарезов и др. В кн. : Труды VII межвузовской конференции по электронным ускорителям, Томск, 1968, Атомиздат, 1970, с. 36 - 38.

120. Валяев Ю. Д., Казарезов И. В., Крючков А. М. Секционированные высоковольтные металлокерамические изоляторы для ускорительных трубок. Новосибирск, 1988. -12 с. (Препринт/Ин-т ядерн. физики СО АН СССР; ИЯФ 88-143).

121. Вейс М. Э. Исследование, разработка и создание ускорительных трубок для мощных высоковольтных ускорителей. Дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук, -Новосибирск, 1997. - 81 с.

122. Разработка принципиальных решений по газу и выполнение и оптимизация изоляции для ВЛЭПП. Отчет ВЭИ, М., 1989. 25 с.

123. Евлампиев С. Б., Коршунов Г. С. Влияние перенапряжения на пробивные и временные характеристики газового разрядника. ПТЭ, 1995, № 2, с. 126 - 130.

124. ВЛЭПП, состояние разработки модуля линейного ускорителя/ В. Е. Балакин, Ю. Г. Бамбуров, О. Н. Брежнев и др. В кн. : Труды IX Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, Дубна, 1984. Дубна, 1985, т. 2, с. 401 - 402.

125. Батыгин В. Н., Метелкин И. И., Решетников А. М. Вакуумноплотная керамика м ее спаи с металлами. М., Энергия, 1973. - 409 с.

126. Цепакин С. Г. Металлокерамические ускорительные трубки. М. : ЦНИИатомин-форм, Обзор ОД-71, 1985. - 15 с.

127. Ускорительная трубка на диффузионной сварке/ Б. И. Альбертинский, А. Т. Ермолаев, М. Ф. Малышев и др. В кн. : Электрофизическая аппаратура, вып. 20, - М., Энергоатомиздат, 1982, с. 114 - 116.

128. Щелкунов Г. П., Зусмановский С. А., Лармазин В. Г. Долговечность оксидных катодов. Электронная техника, серия 1, 1968, вып. 2, с. 167 - 168.

129. Бамбуров Ю. Г., Казарезов И. В. Система питания и управления пушкой для импульсного сильноточного ускорителя электронов. ПТЭ, 1982, № 5, с. 121 - 123.

130. Игнитронный разрядник ИРТ-3/ А. М. Арш, Д. Ш. Баратов, В. Д. Крылов и др. -Электронная техника, серия 4, 1976, вып. 1, с. 43 48.

131. Мощный импульсный источник на тиристорах для питания электрофизических установок/ И. В. Казарезов, А. Ф. Серов, Ю. Ф. Токарев и др.-Новосибирск, 1984. -14 с. (Препринт/Ин-т ядерн. физики СО АН СССР; ИЯФ 84-12).

132. Мик Дж., Крэгс Дж. Электрический пробой в газах. М. : Изд-во иностр.литер., 1960. - 601 с.

133. Флезентанъ П., Прауд Дж. Пробой в газах импульсами наносекундной длительности. В кн. : Гетер. Электронные лавины и пробой в газах. - М. : Мир, 1968, с . 329 - 348.

134. Исследование макета импульсного гирокона сантиметрового диапазона/ В. Е. Балакин, О. Н. Брежнев, М. И. Захваткин и др. В кн. : Труды X Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. Дубна, 1986. Дубна, 1987, т, 1, с. 277 - 280.

135. ВЛЭПП. Экспериментальные исследования мощного клистрона/ В. Е. Балакин, С. Ю Казаков, В. Ф. Клюев и др. В кн. : Труды XIV Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. Протвино, ИФВЭ, 25 - 27 октября 1994 г.

136. Перенапряжения в высоковольтном импульсном ускорителе/ Е. А. Абрамян, С. Б. Вассерман, В. М. Долгушин, И. В. Казарезов и др. Новосибирск, 1971. 30 с. (Препринт/Ин-т ядерной физики СО АН СССР; ИЯФ 48-71).

137. Ускорительная трубка генератора электронного пучка ЭЛИТ-ЗА/ С. Б. Вассерман,

138. B. М. Радченко, Н. И. Сапутин и др. Новосибирск, 1983 - 58 с. - (Препринт/Ин-т ядерной физики СО АН СССР; ИЯФ 83-111).

139. Исследование предельного темпа ускорения в линейном ускорителе ВЛЭПП/ В. Е. Балакин, О. Н. Брежнев, М. Н. Захваткин и др.- В кн. : Вопросы атомной науки и техники. Серия: "Техника физического эксперимента", 1985, вып. 2, с. 56 57.

140. АС 224712 (СССР). Ускоритель заряженных частиц. /Авт. изобрет. Е. А. Абрамян,

141. C. Б. Вассерман, В. А. Гапонов и др. Заявл. 24. 07. 1965, N°. 1025550/26-25; класс 21g, 36МПКН05 h. - Изобретения, пром. образцы, товарн. знаки 1968. № 26, с. 76.

142. Вассерман С. Б. Трансформатор Тесла в высоковольтных ускорителях заряженных частиц. Новосибирск, 1977, 42 с. - (Препринт/ Ин-т ядерн. физики СО АН СССР; 77-110).

143. АС 493024 (СССР). Коммутатор для высокочастотных связанных контуров/ Авт. изобрет. Казарезов И. В., Баранов А. С. Заявл. 01. 02. 1974, № 1993236/26-21; Мкласс +103 17/04. - Изобретения, пром. образцы, товарн. знаки 1975, № 43, с. 171.

144. Бамбуров Ю. Г., Казарезов И. В., Кокин Е. Н. Тиратронный коммутотор для высокочастотного трансформатора Тесла с повышенной частотой следования импульсов.- ПТЭ, 1984, № 3, с. 104 105.

145. Иванов В. Я., Хавин Н. Г. Численное моделирование уравнений движения релятивистских заряженных частиц в самосогласованном поле . Новосибирск, 1978. - 12 с.- (Препринт/ВЦ СО АН СССР; 78-129).

146. Балакин В. Е., Кузнецов Г. И., Хавин Н. Г. Формирование релятивистских электон-ных пучков для мощных СВЧ приборов с термокатодами. В кн. : Релятивистская высокочастотная электроника: Горький, 1983, вып. 3, с. 204 - 218.

147. Рожков С. Б., Куташов О. /С, Гучкин А. А. Технические характеристики термоэмиттеров на основе сплавов иридия с лантаном, цезием,празеодимом. Электронная техника, серия 16, 1969, вып. 2, с. 81 - 83.

148. Ускорительная трубка генератора электронного пучка ЭЛИТ-ЗА/ С. Б. Вассерман, В. М. Радченко, Н. И. Сапутин и др. Новосибирск, 1983. - 58 с. - (Препринт/ Ин-т ядерной физики СО АН СССР; ИЯФ 83-111)

149. Патент РФ N 1110335. Электронный прибор СВЧ магникон./ Карлинер М. М., Козырев Е. В., Максимов А. Ю. и др. Заявка N 3467164. Зарегистрировано в Гос. реестре изобр. 15.06.1993.

150. The magnicon an advanced version of the Gyrocon/ Karliner M. M. a. o. Nuclear Instruments k Methods in Physics Research, Section A, 269, 1988, №3, p. 459-473.

151. Performans of the High Power 7 GHz Magnicon Amplifier./ I. G. Makarov a. o. Part. Accel. 1996, vol. 52, p. 55 64.

152. High Power pulsed magnicon / О. A. Nechevenko, V. P. Yakovlev, A. K. Gonguly a. o In: RF 98 Workshop, Pajarodunes,October 5-9, Aip. Conference Proc., WooNY, 1999, p. 195 - 206.

153. Ускоряющая структура форинжектора инжекционного комплекса ВЭПП-5/ А. Н. Ко-сырев, Д. Е. Куклин, А. В. Новохатский и др. В кн. : Вопросы атомной науки и техники, серия: "Ядерно - физические исследования", Харьков, 1998, выпуск 2, с. 125 - 127.

154. Мощный прецезионный импульсный модулятор с искусственной линией на вариометрах/ М. А. Гладких, А. М. Долгов, В. П. Кривчиков и др. ПТЭ, № 3, 1985, с. 119 - 121.

155. Линейный ускоритель электронов для интенсивного источника резонансных нейтронов (ИРЕН)/ А. В. Новохатский, М. С. Авилов, И. В. Казарезов и др. - Отчет о научно-исследовательской работе (договор 92-4), Новосибирск, 1993, 97 с.

156. Kazarezov I. ^.Modulators for klystrons 5045 In: Proceedings of the VII International Workshop on Linear Colliders, Sept. 29 - Oct. 3, 1997, Zvenigorod, Russia. /Ed. by V. Balakin, Protvino Branch of the INP, 1997, v. 2, p. 947 - 949.

157. Высоковольтный модулятор для питания инжектора атомарных пучков/ Б. А. Бак-лаков и др. В кн. : ВАНТ, Серия: "Термоядерный синтез", вып. 3, 1985, с. 55 -58.

158. Akimov А. V., Kazarezov I. V. Cliper circuit of pulse modulator used for klystron 5045 power supply. In: Вопросы атомной науки и техники, серия: "Ядерно - физические исследования", Харьков, 2001, №5, с. 122 - 124.

159. Линейный модулятор мощностью 60 кВт для питания СВЧ генератора ускорителя -стерилизатора УЭЛВ-8. НИИЭФА им. Д. В. Ефремова, отчет, 1992. 15 с.

160. Прототип форинжектора ВЭПП-5/ М. С. Авилов, А. В. Александров, А.В. Анто-шин и др. В кн. : Вопросы атомной науки и техники. Серия: "Ядерно-физические исследования", 1997, вып. 2, 3, с. 206 - 209.

161. Bieler M., Choroba S., Hameister J. Final Report on Hard Tube Pulser Activities at DESY. Internal Report. Deutsches Elektronen-Synchrontron DESY, Hamburg, M 98-04, November 1998. 27 p.

162. Final Report on Hard Tube Pulser Activities at DESY/ M. Bieler, S. Choroba, J. Hameister, I. V. Kazarezov a. o. In: Proceeding of European Particle Accelerator Conf.j Stockholm, 22-26 June, 1998, p. 2269-2271.

163. Hard Tube Pulser for a 150 MW Klystron/ P. A. Bak, M.Bieler A. D. Cherniackine, I. V. Kazarezov а. о. В кн. : Вопросы атомной науки и техники, серия: "Ядерно -физические исследования", Харьков, 1999, № 4, с. 42 - 44.

164. Reece М. P. Nature 177, 1089, 1956; 181, 475 1958.

165. Ross Н. G. Pow. Арр. Syst. pt III, 77, 104, April 1958.

166. Ito TOkura T. Mitsubishi denki giho 1967, 41, #11, c. 1409.

167. Носов Г. В., Есков В. Д. К расчету эквивалентной толщины скин-слоя при импульсных токах. — Электричество, 1990, № 6, с. 82 83.

168. Ферриты и магнитодиэлектрики. Справочник./ Под редакцией А. Д. Горбунова, Г. А. Матвеева. М. : Сов. Радио, 1968. - 175 с.

169. Fast high voltage transistor switches (model series HTS) — Behlke Electronic GmbH, Frankfurt a. M.- Germany, 1995.

170. The TESLA 5 MegaWatt Modulator/ H. Pfeffer, L. Bartelson, .Bourkland a. o. Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia IL 60510, 1994. 54 p.

171. Сталь электротехническая тонколистовая ГОСТ 21427.1-83. Ком. стандартизации и метр. СССР, М 1992. 19 с.

172. Гинзбург Л. Д. Высоковольтные трансформаторы и дроссели с эпоксидной изоляцией. — JI-д, Энергия, 1978. 187 с.

173. Петров Г. Н. Электрические машины. Часть 1. М. : Госэнергоиздат, 1956. - 219 с.

174. Bothe W. Erzeugung der leistungspulse fur die klystrons von TESLA. Internal report DESY, April 1994. 60 p.

175. Бенедиктов Г. Л., Овчаренко А. Е., Опре В. М. Генератор мощных прямоугольных импульсов тока регулируемой длительности ПТЭ, 1975, № 5, с. 96 - 97.

176. Кремнев В. В., Месяц С. А. Методы умножения и передачи импульсов в сильноточной электронике. Новосибирск: Наука, 1987. - 226 с.

177. Белоруссов Н. И., Гроднев Н. И. Радиочастотные кабели. М. : Госэнергоиздат, 1959. - 320 с.

178. Матханов П. Н., Гоголицин Л. 3. Расчет импульсных трансформаторов. Л-д: Энергия, 1980. - 111 с.

179. Белоруссов Н. И. Электрические кабели и провода (справочное пособие). -М. : Энергия, 1979. 416 с.

180. Акимов А, В., Казарезов И. ВКорепанов А. А. Искажения фронта импульса напряжения при его передаче по коаксиальному кабелю. "Электричество", 2001, № 4, с. 52 - 54.

181. A. Ferguson. A note on phase correction in electrical delay networks. Canadian Journal of Research, 1947, vol. 25, N 1, p. 68-71.

182. Golay M. The ideal low-pass filter in the form of a dispersion lag line. Pr. IRE, 1946, vol. 34, N 3, p. 138 - 144.