Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von elektromagnetischen Pulsen auf der Grundlage elektrisch - magnetisch - mechanischer Wechselwirkungen zwischen elektromagnetisch und mechanisch schwingungsfahigen Systemen und kann angewendet werden in der Grundlagenforschung zur Struktur der Materie, zur Festkörperphysik, zu Materialuntersuchungen sowie für EMV - Untersuchungen.

Zur Erzeugung starker elektromagnetischer Impulse werden im bekannten Stand der Technik Hochstrom- oder Hochspannungsentladungen in den verschiedensten Transformations- und Anpassungsvarianten eingesetzt (siehe einschlagige Literatur zu EMV - oder EMP - Testequipments ) . Auf dem Gebiet der elektrisch - mechanischen Energiekonversion zur Impuls - oder Schwingungserzeugung sind eine Vielzahl von Anordnungen bekannt, die nach elektrodynamischen oder magnetinduktiven Grundprinzipien arbeiten, d.h. auf der Wirkung der Lorentz - Kraft basieren, sowie wiederum eine Vielfalt von Anordnungen nach elektrostatischen, piezoelektrischen oder piezomagnetischen Wirkprinzipien (siehe einschlagige Literatur zur Ultraschallerzeugung ) .

Der Erfindung liegen die Aufgaben zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, womit auf dem Gebiet der Erzeugung von starken elektromagnetischen Pulsen z.B. zur Strukturaufklarung und - beeinflussung von Stoffen oder auch zur Verwendung bei EMV - Untersuchungen eine neuartige technologische Variante zur Erschließung weiterer Einsatzgebiete möglich wird.

Diese Aufgaben werden gemäß dem Konzept der Erfindung gelost, wie es in den Ansprüchen 1, und 10 definiert ist. Weiterbildungen des Erfindungsprinzips ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen.

In den angefugten Zeichnungen zeigen Fig.l in einer Schnittdarstellung den prinzipiellen konstruktiven Aufbau des Kernstucks der Vorrichtung, und zwar von 5 (d.h. 2 + n, mit n = 3) ineinander nach dem „Matrjoschka" - Prinzip (konzentrisch ineinander geschachtelte Anordnung) verschachtelten elektromagnetischen Topfmagnetsystemen und Fig.2 die prinzipiellen schaltungs- und meßtechnischen Verbindungen des Magnetsystems von Fig.l mit den zur Erregung dienenden Impulsgeneratoren sowie einer Auswerte- und Ansteuereinheit und einer Vibrationsmeßeinrichtung.

In Fig.l ist ein äußerer zylinderformiger, im Inneren hohler elektromagnetischer Topfkreis 1 dargestellt, in dessen Wandung sich eine hohlzylinderformige Aussparung zur Aufnahme einer Erregerspule 2 befindet. In dem inneren Hohlraum dieses Topfkreises 1 ist ein prinzipiell gleich aufgebauter Topfkreis 6 angebracht, der in seinen äußeren Abmessungen genau der um die Wandstarke des Dielektrikums 3 verminderten Große der inneren zylinderförmigen Höhlung des Topfkreises 1 entspricht. In seiner äußeren Wandung ist in einer entsprechenden Aussparung die Erregerspule 7 angeordnet. Nach dem gleichen „Matrjoschka" - Verkleinerungsprinzip sind nun die weiteren Topfkreise 11, 16 und 21 mit den Erregerspulen 12, 17 und 22 ineinander geschachtelt. Der innerste Topfkreis 21 hat dabei keine axiale Aussparung. Voneinander getrennt sind die Topfkreise 6, 11, 16 und 21 durch die dielektrischen Schichten 8, 13 und 18.

Als Kernmaterial für die Topfkreisanordnungen 1, 6, 11, 16 und 21 wird ferromagnetisches Material mit möglichst ausgeprägten magnetostriktiven Eigenschaften verwendet, welches zur

Verminderung der Wirbelstrome auch geblecht sein kann oder bei dem die Ausgangssubstanzen gesintert oder verbacken sein können .

Zur Realisierung der elektrischen Anschlüsse der Erregerspulen sind in axialer Richtung jeweils zwei Bohrungen auch durch die darüber liegenden Topfkreise angebracht und zwar 4 und 5 für den Topfkreis 1, 9 und 10 für den Topfkreis 6, 14 und 15 für den Topfkreis 11, 19 und 20 für den Topfkreis 16 sowie 24 und 25 für den Topfkreis 21.

In axialer Richtung ist der äußere Topfkreis 1 mit j e einer metallischen Platte 27 und 29 eingeschlossen, wobei diese vom Kernmaterial durch ein dielektrisches Material 26 und 28 getrennt sind und dabei zur Gewährleistung der Durchfuhrung der elektrischen Zuleitungen geschlitzt und/oder gebohrt sind.

Die an den Metallplatten 27 und 28 angebrachten Anschlüsse 31 und 32 sind mit einer An - und Auskoppelschaltung 32 verbunden.

Fig. 2 zeigt schematisch em Ausführungsbeispiel der schaltungs- und meßtechnischen Ausfuhrung der erfindungsgemaßen Vorrichtung .

Dabei sind die Erregerspulen der Topfkreissysteme 1, 6, 11, 16 und 21 über eine An - und Auskoppelschaltung 32 mit Impulsgeneratoren 33, 34, 35, 36 und 37 verbunden, die Emzelimpulse abgeben mit einstellbaren Impulsbreiten zwischen 200 ns und 1 s, mit einstellbarer Energiedosierung im Raster von 1/100 Ws, bei einer einstellbaren zeitlichen Feineinstellung des Einsatzzeitpunktes (Vorderflanke) im Raster von 5 ns, bei wahlbarer positiver oder negativer Polarität und bei Möglichkeit der gleichzeitigen Überlagerung mit einem wahlbaren positiven oder negativen Gleichanteil .

Die Einstellung und Auswahl dieser Parameter wird von einer programmierbaren Auswerte- und Ansteuereinheit 38 bewirkt, die zur Beeinflussung vorprogrammierbarer Parameter für die

Impulsgeneratoren 33 bis 37 die gemessenen elektrischen Augenblickswerte der Erregerspulen 2, 7, 12, 17 und 22 sowie der Metallplatten 27 und 29 und die über eine Vibrationsmeßeinrichtung 40 gemessenen Augenblickswerte der mechanischen Schwingungen des Topfkreissystems auswertet.

Diese erfindungsgemaße Vorrichtung laßt nun durch die Variationsmoglichkeiten der Parameter für die Impulsgeneratoren eine große Vielfalt der Erregung der elektrisch, magnetisch und mechanisch verkoppelten Schwingungssysteme zu , die nun z.B. als starke elektromagnetische Pulse am Ausgang 41 der An - und Auskoppelschaltung 38 der Erfüllung der Aufgabe der Erfindung dienen. Darüber hinaus können durchaus auch noch weitere neue Einsatzgebiete erschlossen werden.