Умножители напряжения и их применение

Появление новых устройств обусловлено развитием науки. Новые радио и электронные схемы создаются для определенных научных экспериментов. В этом плане история появления устройства (усилителя напряжения) ничем не отличается[1]. Джон Дуглас Кокрофт (1897-67) родился в Англии. Изучал математику в Манчестерском университете (1914-1915) и Манчестерском Технологическом колледже (1919-1920). В 1924 году получил докторскую степень по математике и начал работу в Кавендишской лаборатории под руководством Эрнеста Резерфорда.
Уолтон Эрнест Томас Синтон (1903- 1995) родился в Ирландии. Изучал математику и физику в Тринити- колледже Дублина. После получе- ния диплома в 1927 году Уолтон был принят в аспирантуру Кембриджского университета в Кавендишскую лаборатория под руководство Эрнестa Резер- фордa. Начиная с 1928 года Д. Кокрофт и Э. Уолтон работают совместно над ускорением протонов. Для эксперимента был сконструирован прибор для импульсного ускорения протонов и альфа-частиц – генератор Кокрофта – Уолтона, и поныне служащий источником протонов в ряде мощных установок (рис.1).


Рис. 1. Несимметричный умножитель
Высокий выход альфа-частиц был достигнут бомбардировкой атомов лития протонами, когда на трубку генератора было подано «всего» 800 В. В этой реакции образовывались два ядра гелия – две альфа-частицы – и два кванта, разлетавшиеся в противоположных направлениях, причем суммарная энергия квантов была в точности равна дефекту массы ядер. Это была первая трансмутация ядер, осуществленная с помощью искусственного источника альфа-частиц. В 1932 Кокрофт и Уолтон показали, что можно получать радиоактивные ядра, бомбардируя атомы углерода и бора ускоренными в их генераторе протонами и дейтронами (ионами тяжелого водорода – частицами, состоящими из протона и нейтрона). Умножитель напряжения (многозвенная схема Кокрофта-Уолтона) состоит из включенных определенным образом диодов и конденсаторов и представляет собой преобразователь напряжения переменного тока...

Достоинства:
• Возможность формировать высокое, до нескольких десятков и сотен тысяч вольт, напряжение при малых габаритах и массе.
• Максимальная простота расчета и конструирования схемы .
• Миниатюрные умножители можно использовать для питания микросхем, поскольку он характеризуется малыми тепловыми потерями и не нагревает окружающие элементы.
Недостатки:
• Если в умножитель добавляется слишком много секций, напряжение в последних секциях будет ниже ожидаемого, в основном из-за ненулевого импеданса конденсаторов в нижних секциях.
• Невозможно питание умножителя непосредственно напряжением промышленной частоты, так как в этом случае требуются конденсаторы большой ёмкости, что сильно ухудшает массо¬габа¬рит-ные показатели устройства.
• Пульсации выпрямленного тока также усиливаются, что в некоторых случаях неприемлемо. Обычно на вход напряжение подаётся с выхода высоко¬частот¬но¬го высоко¬вольт¬ного транс¬фор¬ма¬то¬ра и повышается до нужной величины в умножителе.