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Abstract :
[fr] [Traduction française de l'abstract]
Les générateurs en spirale peuvent délivrer des tensions de plusieurs centaines de kilovolts sous forme d'impulsions présentant un temps de montée de quelques centaines de nanosecondes. La mesure précise de tels niveaux de tension constitue un défi, car les sondes disponibles dans le commerce sont généralement limitées à quelques dizaines de kilovolts pour des impulsions de cette durée. Pour pallier cette limitation, les chercheurs utilisent généralement des diviseurs de tension fabriqués sur mesure. Ces diviseurs doivent être conçus avec une attention particulière, car ils doivent simultanément : i) supporter l'impulsion haute tension, ii) présenter une grande impédance d'entrée, iii) fournir un rapport de division supérieur à 10 000, et iv) posséder une bande passante de plusieurs mégahertz.
Dans ce travail, nous montrons que le comportement intrinsèque des générateurs en spirale est de nature inductive. À l'aide de sondes B-dot fabriquées sur mesure, nous mesurons la densité de flux magnétique générée par les générateurs en spirale. Nous fournissons ainsi une démonstration expérimentale que la tension de sortie générée par un générateur en spirale est régie par la loi d'induction de Maxwell-Faraday, puisque la tension de sortie mesurée est directement liée à la dérivée temporelle de la densité de flux magnétique mesurée.
Une conséquence importante de ce résultat est qu'une sonde B-dot placée à proximité d'un générateur en spirale est soumise au même champ magnétique que celui responsable de la génération de l'impulsion haute tension. Par conséquent, la tension induite aux bornes de la sonde reproduit l'évolution temporelle de l'impulsion, mais avec une amplitude réduite. Cette amplitude est déterminée par : i) la sensibilité de la sonde B-dot, qui peut être ajustée en fonction du nombre de spires et de la section de la sonde, et ii) la distance entre la sonde B-dot et le générateur en spirale.
Sur la base de cette observation, nous proposons une nouvelle méthode permettant de surveiller la tension de sortie des générateurs en spirale. La méthode consiste simplement à placer une sonde B-dot à quelques centimètres du dispositif.
La relation entre la tension de sortie du générateur et la tension induite dans la sonde est constante et peut être déterminée expérimentalement à l'aide d'une sonde de tension de référence, à des niveaux de tension relativement faibles (de l'ordre de quelques kilovolts), compatibles avec les équipements de mesure disponibles dans le commerce. Cette approche permet ainsi une mesure simple et sans contact, tout en évitant le risque de claquage diélectrique dans le système de mesure.
En conclusion, nous avons présenté une nouvelle méthode, simple à mettre en œuvre et sans contact, permettant de mesurer la tension de sortie générée par des générateurs en spirale. Cette méthode exploite la nature intrinsèquement magnétique des générateurs en spirale. Elle consiste à placer une sonde B-dot à proximité d'un générateur en spirale: la tension apparaissant aux bornes de cette sonde fournit une image de l'impulsion haute tension générée par le générateur en spirale.
