Potenti generatori di picosecondi sono richiesti in vari campi dell'elettrofisica sperimentale per produrre fasci di elettroni ultracorti e impulsi di raggi X in diodi a vuoto e per formare flussi di elettroni fuori controllo nei gas.

Hanno anche applicazioni nell'elettronica a microonde ad alta potenza, ma i ricercatori si sforzano costantemente di ottenere impulsi più brevi e più potenti.

In Rassegna di Strumenti Scientifici, da AIP Publishing, gli scienziati hanno dimostrato che i generatori di impulsi a stato solido compatti potrebbero generare impulsi elettrici di durata inferiore a un miliardesimo di secondo e fino a 50 miliardi di watt di potenza.

"Per confronto, la più potente centrale idroelettrica della Cina ha una potenza di uscita di 22,5 miliardi di watt, " ha detto Sergei Rukin, uno degli autori.

Il miglioramento dei generatori di picosecondi e il controllo di livelli di potenza di picco più elevati nell'intervallo dei picosecondi pone le basi per nuove applicazioni nei prossimi anni.

"Questo è successo anche con lo sviluppo di potenti dispositivi a impulsi nanometrici negli ultimi 60 anni, " disse Rukin.

All'inizio, sono stati sviluppati generatori con parametri univoci e poi, sono apparse aree di applicazione, come l'elettronica a microonde ad alta potenza e i dispositivi di imaging a raggi X per applicazioni mediche e ingegneristiche.

Un impulso in ingresso della durata di un nanosecondo da un generatore di interruttori di apertura a semiconduttore a stato solido è stato amplificato in potenza e ridotto in durata da un compressore magnetico a tre stadi su linee giromagnetiche in ferrite.

La linea di ogni stadio operava in modalità linea di compressione magnetica, che si verifica a valori prossimi della durata dell'impulso in ingresso e del periodo delle oscillazioni generate nella linea.

Nell'intervallo di picosecondi della durata dell'impulso, sono stati raggiunti valori record di potenza di picco e velocità di aumento della tensione e della potenza di uscita.

Una caratteristica sorprendente era che nel sistema di compressione degli impulsi non erano necessari né interruttori di chiusura né di apertura. L'amplificazione dell'impulso in potenza e la sua compressione nel tempo avvenivano automaticamente durante il passaggio dell'impulso tra le linee di compressione magnetiche.

I ricercatori stanno lavorando a un ulteriore stadio di compressione dell'energia che può essere utilizzato per generare potenti oscillazioni a microonde e per studiare lo sviluppo di scariche elettriche in vari mezzi dielettrici a campi elettrici estremamente elevati.