Cebra

El generador de energía pulsada Zebra de 2 TW tiene tres etapas de amplificación de potencia. El banco Marx consta de 32 condensadores de 1,3 μF cargados en paralelo hasta 100 kV y descargados en serie, y que pueden almacenar una energía total de hasta 200 kJ.

El banco se descarga en una segunda etapa (intermedia) de amplificación de potencia, que consta de un condensador coaxial de 28 nF y 3,5 MV. Este condensador utiliza agua como dieléctrico y se activa mediante un interruptor Rimfire aislado con SF6. Cuando este condensador de almacenamiento intermedio tiene aproximadamente un 80% de carga, el interruptor se activa eléctricamente o se rompe automáticamente, conectándose así a la tercera etapa de la compresión del pulso. Esta tercera etapa consta de una línea de transmisión vertical coaxial de 50 ns, 1,9 Ω y un interruptor de agua automático de ocho canales.

Una vez que se cierra este interruptor, se aplica un pulso de voltaje con una amplitud de aproximadamente 2 MV en la alimentación final a la carga, ubicada en una cámara de vacío experimental encima de la última línea de transmisión vertical. Finalmente, se entrega a la carga un pulso de corriente con una intensidad máxima de hasta 1,2 MA y con un tiempo de subida de 90 ns.

Los aparatos complementarios incluyen:

Se toman medidas de corriente y voltaje en todas las secciones de Zebra; en la sección de Marx, cerca de la región de carga, y en la pila de aisladores. El voltaje se mide con detectores V-dot (divisor capacitivo) y divisores resistivos. La medición de corriente se toma mediante monitores de punto B (bobinas captadoras) o mediante CVR. La corriente a través de la carga se mide con tres monitores diferenciales de puntos B ubicados a unos 15 cm del eje de la cámara en tres ubicaciones azimutales diferentes.

Normalmente, el voltaje de carga del banco Zebra Marx es de 85 kV y la energía almacenada es de 150 kJ. Actualmente están disponibles dos regímenes de impulsos de corriente de carga:

En el régimen de pulso corto, la corriente tiene un pedestal que aumenta aproximadamente linealmente durante aproximadamente 100 ns hasta aproximadamente el 5% de la intensidad máxima de corriente. El régimen de pulso largo se obtiene renunciando a la última etapa de amplificación de potencia (los interruptores de la brecha de agua están cerrados), eliminando así la aceleración >300 g de los componentes de la región de carga asociados con el disparo de las brechas de agua.

La cámara experimental de Zebra se encuentra encima de la línea de transmisión vertical de Zebra. Tiene 16 puertos de diagnóstico, igualmente espaciados a 22,5 grados, con diámetros alternos de 7,6 cm y 4,4 cm. En la configuración actual, la pared de la cámara desempeña el papel del conductor de retorno de corriente, por lo que todos los diagnósticos deben instalarse fuera de la pared, a una distancia mínima de 30 cm del eje de la cámara para evitar daños por efectos EMP. La región de carga de Zebra es convenientemente accesible para realizar una variedad de diagnósticos ópticos, de rayos X y de partículas, y para desarrollar el acoplamiento del láser de pulso corto de alta intensidad a la cámara de carga.

Los pulsos de disparo con fluctuación inferior a 5 ns rms con respecto a la intensidad máxima de corriente de carga están disponibles para diagnósticos que requieren tiempos de retardo inferiores a 350 ns. Si el retraso requerido es mayor, los pulsos de disparo disponibles tienen una fluctuación de alrededor de 15 ns rms.

Al ser un generador de alta impedancia (1,9 Ω), Zebra puede acomodar una variedad de cargas diferentes en la cámara experimental sin un efecto significativo en las características del pulso de corriente de carga. Ejemplos de cargas y experimentos de Zebra utilizados con frecuencia incluyen:

Los pulsos láser de pulso corto y alta intensidad (del láser Leopard de 50 TW) se transportan comúnmente a la cámara de vacío de Zebra a través del aparato de conmutación óptica (una línea de haz evacuado). Actualmente, el rayo láser se puede enfocar con óptica refractiva en una región de unos 5 cm de diámetro alrededor del centro de la cámara experimental Zebra.