Пикосекундный Магнитный Компрессор Гигаваттного Уровня Мощности

Abstract

В работе описана пикосекундная твердотельная система с пиковой мощностью в десятки ГВт, состоящая из SOS-генератора, формирующего входной импульс, и магнитного компрессора, содержащего 4 последовательно соединенные линии магнитной компрессии энергии (Magnetic Compression Lines, MCL). Конструктивно MCL, как и коаксиальная гиромагнитная нелинейная передающая линия (Nonlinear Transmission Line, NLTL), содержит ферритовые кольца, надетые на ее центральный проводник и намагниченные внешним продольным магнитным полем. Но режим работы MCL отличается, поскольку MCL работает при близких значениях длительности входного импульса напряжения и периода колебаний, генерируемых в линии. В этом случае основная часть энергии входного импульса передается только в первый пик колебаний, который и представляет собой выходной импульс. Входной импульс от SOS-генератора имеет пиковую мощность 6 ГВт (490 кВ, 40 Ом) и длительность 7 нс. Четырехступенчатый компрессор увеличивает мощность импульса до 87 ГВт (2.05 MВ, 48 Ом) и сжимает его во времени до 92 пс (FWHM) при длительности фронта импульса 59 пс по уровню 0.2–0.9 от амплитудного значения. Реализованы рекордно высокие значения скорости нарастания напряжения, тока и мощности, составляющие 29.5 МВ/нс, 0.74 МА/нс и 1.95 ТВт/нс, соответственно. Основное внимание в исследованиях уделено работе последней линии компрессора, MCL4, в которой реализуются максимальные электрические и магнитные поля, достигающие 6 МВ/см и 1.6 МА/м. Экспериментальные результаты сравниваются с результатами численного моделирования.