Зебра

Импульсный генератор мощности Zebra мощностью 2 ТВт имеет три ступени усиления мощности. Банка Маркса состоит из 32 конденсаторов емкостью 1,3 мкФ, заряжаемых параллельно до 100 кВ и разряжаемых последовательно, которые могут хранить общую энергию до 200 кДж.

Банка разряжается во вторую (промежуточную) ступень усиления мощности, состоящую из коаксиального конденсатора емкостью 28 нФ, 3,5 МВ. Этот конденсатор использует воду в качестве диэлектрика и запускается переключателем Rimfire с элегазовой изоляцией. Когда этот промежуточный накопительный конденсатор заряжен примерно на 80%, переключатель срабатывает электрически или саморазмыкается, подключаясь таким образом к третьей стадии сжатия импульса. Эта третья ступень состоит из коаксиальной вертикальной линии передачи с сопротивлением 50 нс, сопротивлением 1,9 Ом и восьмиканального саморазмыкающегося водяного переключателя.

После замыкания этого переключателя импульс напряжения амплитудой около 2 МВ подается на последний источник питания нагрузки, расположенный в экспериментальной вакуумной камере над последней вертикальной линией передачи. Наконец, на нагрузку подается импульс тока с максимальной интенсивностью до 1,2 МА и временем нарастания 90 нс.

Дополнительное оборудование включает в себя:

Замеры тока и напряжения проводятся во всех секциях Zebra; в сечении Маркса, вблизи области нагрузки и у стопки изоляторов. Напряжение измеряется с помощью детекторов V-dot (емкостный делитель) и резистивных делителей. Измерение тока осуществляется мониторами B-dot (приемными катушками) или CVR. Ток через нагрузку измеряется с помощью трех дифференциальных мониторов с B-точками, расположенных примерно в 15 см от оси камеры в трех разных азимутальных положениях.

Обычно зарядное напряжение аккумулятора Zebra Marx составляет 85 кВ, а запасаемая энергия — 150 кДж. В настоящее время доступны два режима импульсного тока нагрузки:

В режиме коротких импульсов ток имеет пьедестал, который примерно линейно возрастает в течение примерно 100 нс примерно до 5% от максимальной силы тока. Длинноимпульсный режим достигается за счет отказа от последней стадии усиления мощности (замкнуты водозазоры), что позволяет исключить ускорение более 300 g компонентов области нагрузки, связанное с возгоранием водяных зазоров.

Экспериментальная камера «Зебра» расположена на вершине вертикальной линии электропередачи «Зебра». Он имеет 16 диагностических портов, равномерно расположенных под углом 22,5 градуса, с чередующимися диаметрами 7,6 см и 4,4 см. В текущей конфигурации стенка камеры играет роль обратного проводника тока, поэтому все средства диагностики приходится устанавливать снаружи стены, на расстоянии не менее 30 см от оси камеры во избежание повреждений от воздействия ЭМИ. Зона загрузки Zebra удобно доступна для проведения различных рентгеновских, оптических исследований и диагностики частиц, а также для разработки соединения высокоинтенсивного короткоимпульсного лазера с загрузочной камерой.

Импульсы запуска с джиттером менее 5 нс среднеквадратичного значения по отношению к максимальной силе тока нагрузки доступны для диагностики, требующей времени задержки менее 350 нс. Если требуемая задержка больше, доступные импульсы запуска будут иметь джиттер около 15 нс (среднеквадратичное значение).

Будучи генератором с высоким импедансом (1,9 Ом), Zebra может работать с различными нагрузками в экспериментальной камере без существенного влияния на импульсные характеристики тока нагрузки. Примеры часто используемых экспериментов и нагрузок Zebra:

Короткоимпульсные лазерные импульсы высокой интенсивности (от лазера Leopard мощностью 50 ТВт) обычно передаются в вакуумную камеру «Зебра» через устройство оптического переключения (откачанную линию луча). В настоящее время лазерный луч можно сфокусировать с помощью рефракционной оптики в область диаметром около 5 см вокруг центра экспериментальной камеры «Зебра».