Генератор Кокрофта — Волтона

Генератор Кокрофта — Волтона (англ. Cockcroft–Walton generator), або помножувач — електрична схема, що генерує високу постійну напругу з низької змінної (або імпульсної) напруги. Генератор названий на честь двох фізиків — Джона Дугласа Кокрофта і Ернеста Томаса Синтона Волтона, які у 1932 році використали цю схему для живлення прискорювача частинок, за допомогою якого було проведено перший в історії штучний розпад атомного ядра. Вони використовували цей каскадний помножувач напруги в дослідженнях, за які у 1951 році отримали Нобелівську премію з фізики за «Трансмутацію атомних ядер штучно прискореними атомними частинками». Менш відомий той факт, що принципова схема такого помножувача була розроблена ​​набагато раніше, в 1919 році, швейцарським фізиком Генріхом Грейнахером. Тому цей каскадний подвоювач напруги іноді називають помножувачем Грейнахера.

Помножувач напруги Кокрофта — Волтона. Побудований в 1937 році фірмою Philips, він зараз знаходиться в Музеї науки у Лондоні.

Генератори такого типу і досі використовуються у прискорювачах частинок, а також знайшли нове застосування у багатьох повсякденних електронних пристроях, які вимагають високої напруги, такими є рентгенівські апарати, телевізори і копіювальні апарати.

Схема

Схема простого двокаскадного помножувача

Схема генератора складається з увімкнених у вигляді драбини конденсаторів і діодів для генерації високої напруги. На відміну від трансформаторів, такий перетворювач не вимагає важкого сердечника і надійної ізоляції, оскільки напруги на всіх ступенях рівні. Використовуючи лише конденсатори і діоди, генератори такого типу можуть перетворювати відносно низькі напруги до надзвичайно високих значень, будучи в той же час набагато легшими і дешевшими за трансформатори. Найбільшою перевагою таких схем є можливість зняття напруги на будь-якій стадії схеми, подібно до багатовідвідного трансформатора. Промисловість випускає дуже широкий асортимент модульних «помножувачів напруги» з наперед заданими параметрами, без яких не обходяться більшість пристроїв з ЕПТ.

Характеристики

На практиці помножувач Кокрофта-Волтона має ряд недоліків. При збільшенні кількості секцій, напруга на останніх секціях буде нижча очікуваної, в першу чергу через електричний опір конденсаторів у нижніх секціях. Також, живлення помножувача безпосередньо напругою промислової частоти є практично неможливим, так як в цьому випадку необхідні конденсатори великої ємності для згладжування пульсацій, що сильно погіршує габаритні показники пристрою. Зазвичай на вхід подається напруга з виходу високочастотного трансформатора або інвертора, і підвищується до потрібної величини генератором Кокрофта-Волтона. Існують помножувачі Кокрофта-Волтона на напруги від декількох вольт до декількох мегавольт.

Див. також

• Генератор Маркса
• Генератор Ван де Граафа

Література

• J. D. Cockcroft and E. T. S. Walton, Experiments with High Velocity Positive Ions.(I) Further Developments in the Method of Obtaining High Velocity Positive Ions, Proceedings of the Royal Society A, vol. 136, pp. 619–630, 1932.(англ.)
• J. D. Cockcroft and E. T. S. Walton, Experiments with High Velocity Positive Ions. II. The Disintegration of Elements by High Velocity Protons, Proceedings of the Royal Society A, vol. 137, pp. 229–242, 1932.(англ.)

Посилання

• Cockroft-Walton Multipliers Tutorial [Архівовано 21 серпня 2014 у Wayback Machine.]--EEVBlog(англ.)
• Каскадный генератор [Архівовано 23 січня 2015 у Wayback Machine.] — Физическая энциклопедия(рос.)