Compression de l'impulsion dans le temps (1 à 4) avec une augmentation de la puissance de crête au fur et à mesure que l'impulsion se déplace le long des lignes de compression magnétique Crédit :Sergei Rukin
De puissants générateurs de picosecondes sont demandés dans divers domaines de l'électrophysique expérimentale pour produire des faisceaux d'électrons ultracourts et des impulsions de rayons X dans des diodes à vide et pour former des flux d'électrons incontrôlables dans les gaz.
Ils ont également des applications dans l'électronique hyperfréquence de haute puissance, mais les chercheurs s'efforcent constamment d'obtenir des impulsions plus courtes et plus puissantes.
Dans Revue des instruments scientifiques, par les éditions AIP, les scientifiques ont montré que des générateurs d'impulsions à semi-conducteurs compacts pouvaient générer des impulsions électriques d'une durée inférieure à un milliardième de seconde et d'une puissance pouvant atteindre 50 milliards de watts.
"En comparaison, la centrale hydroélectrique la plus puissante de Chine a une puissance de sortie de 22,5 milliards de watts, " a déclaré Sergueï Rukin, l'un des auteurs.
L'amélioration des générateurs de picosecondes et la maîtrise de niveaux de puissance de crête plus élevés dans la gamme des picosecondes préparent le terrain pour de nouvelles applications dans les années à venir.
"Cela s'est également produit avec le développement de puissants dispositifs nanosecondes pulsés au cours des 60 dernières années, " dit Rukin.
En premier, des générateurs avec des paramètres uniques ont été développés puis, des domaines d'application sont apparus, tels que l'électronique à micro-ondes haute puissance et les appareils d'imagerie à rayons X pour les applications médicales et d'ingénierie.
Une impulsion d'entrée d'une durée de la nanoseconde provenant d'un générateur de commutateur d'ouverture à semi-conducteur à semi-conducteurs a été amplifiée en puissance et réduite en durée par un compresseur magnétique à trois étages sur des lignes gyromagnétiques en ferrite.
La ligne de chaque étage fonctionnant en mode ligne de compression magnétique, qui se produit à des valeurs proches de la durée de l'impulsion d'entrée et de la période des oscillations générées dans la ligne.
Dans la gamme picoseconde de durée d'impulsion, des valeurs record de puissance de crête et de taux d'augmentation de la tension et de la puissance de sortie ont été atteintes.
Une caractéristique surprenante était que ni la fermeture ni l'ouverture des commutateurs n'étaient nécessaires dans le système de compression d'impulsions. L'amplification de l'impulsion en puissance et sa compression en temps se sont produites automatiquement lors du passage de l'impulsion entre les lignes de compression magnétique.
Les chercheurs travaillent sur une étape supplémentaire de compression d'énergie qui peut être utilisée pour générer de puissantes oscillations micro-ondes et pour étudier le développement de décharges électriques dans divers milieux diélectriques à des champs électriques extrêmement élevés.
