DE8711619U1

DE8711619U1 - Device for generating electromagnetic pulses

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Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-08-27
Publication date: 1987-11-19

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Vorrichtung zur Erzeugung eiektromagnetisdher ImpulseDevice for generating electromagnetic pulses

Die Neuerung betrifft eine VorrichtungThe innovation concerns a device

zur Erzeugung elektromagnetischer Impulse, die mit bei einer nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre entstehenden Impulsen vergleichbar sind.to generate electromagnetic pulses comparable to those generated by a nuclear explosion in the Earth's upper atmosphere.

Zur Erzeugung derartiger Impulse sind in der Fachliteratur Geräte mit der Bezeichnung "EMP-Simulatoren" bekannt, wobei die Abkürzung EMP für den englischen Begriff "Electromagnetic Pulse" steht. Bei diesen Impulserzeugern handelt es sich um enorm große Laborgeräte, die den Zweck haben, zunächst Röntgenstrahlung zu erzeugen. Danach werden mit dieser Strahlung metallische Teile von elektrotechnischen oder elektronischen Einrichtungen bestrahlt» wodurch aufgrund des Compton-Effektes sogenannter Compton-Strom erzeugt wird. Mit diesem bekannten physikalischen Vorgang wird versucht die elektromagnetischen Impulse (EMP) zu simulieren, die nach einer nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre entstehen. Bei f so bestrahlten Systemen handelt es sich insbesondere um militärische KQmmunikafcions-, Kommando- und •Navigationseinrichtungen, die im Fall einer nuklearen Explosion durch den EMP-Einschlag nicht ihre Funktion verlieren sollen. Durch eine labormäßige Bestrahlung solcher Systeme mit Hilfe von EMP- |To generate such pulses, devices known in the specialist literature are called "EMP simulators", where the abbreviation EMP stands for the English term "electromagnetic pulse". These pulse generators are enormously large laboratory devices whose purpose is to initially generate X-rays. This radiation is then used to irradiate metallic parts of electrotechnical or electronic devices, whereby the so-called Compton current is generated due to the Compton effect. This well-known physical process is used to try to simulate the electromagnetic pulses (EMP) that arise after a nuclear explosion in the upper atmosphere of the earth. The systems irradiated in this way are in particular military communications, command and navigation systems, which should not lose their function in the event of a nuclear explosion due to the EMP impact. By irradiating such systems in a laboratory using EMP |

&PSgr; Simulatoren zur Erzeugung vergleichbarer elektromagnetischer f-, Impulse versucht man Isolationsmöglichkeiten herauszufinden, j die solche Systeme vor dem EMP schützen soll. Simulators for generating comparable electromagnetic pulses are being used to find ways of isolating systems to protect them from EMP.

Seit dem Ende der 50er Jahre ist nämlich bei nuklearen Explosionen in der oberen Erdatmosphäre beobachtet Worden, daß sich Unmittelbar nach der Explosion Hochspannüngswellen in dreidimensionaler Richtung ausbreiten, deren Potentialgradient in einem bestimmten Abstand vom Explosionszentrum zwischen 50*000 Volt pro Meter und 1,8 Millionen Volt pro Meter beträgt und bei spezifischen Bedingungen noch darüber liegt. Solche impulsartigen Wellen haben eine enorm große Energie sowie eine enorm große Penetration für elektrische Leiter, Halbleiter, aber auch elektrische Isolatoren und sind demzufolge in der Lage, elektronische und elektrotechnische Eiiirichtungen aller Art außer Betrieb zu setzen.Since the end of the 1950s, it has been observed that, in nuclear explosions in the upper atmosphere of the Earth, high-voltage waves spread out in a three-dimensional direction immediately after the explosion, the potential gradient of which at a certain distance from the explosion center is between 50,000 volts per meter and 1.8 million volts per meter, and under certain conditions even higher. Such pulse-like waves have enormous energy and enormous penetration of electrical conductors, semiconductors, and also electrical insulators, and are therefore capable of putting all types of electronic and electrotechnical equipment out of action.

Im Falle nuklearer Explosionen will man natürlich solche Einrichtungen funktionsfähig halten, und deshalb sucht man nach Schutzmöglichkeiten, um diese Einrichtungen vor der destruktiven Kraft solcher Impulse zu schützen und betriebsfähig zu halten. Ferner wird nach neuen Kommunikationssystemen gesucht (z.B. auf Basis Fiberglas-Optik u.a.), die die herkömmlichen elektronischen Systeme ersetzen und dem verheerenden Einfluß der EMP standhalten sollen. Für eine derartige kostenintensive und anspruchsvolle Forschung benötigt man Einrichtungen, mit denen man in der Lage ist, vergleichbare und entsprechend energiereiche elektromagnetische Impulse (EMP) zu erzeugen wie sie nach einer nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre entstehen.In the event of nuclear explosions, one naturally wants to keep such facilities functional, and so protection options are being sought to protect these facilities from the destructive power of such pulses and to keep them operational. New communication systems are also being sought (e.g. based on fiber optics, etc.) that will replace conventional electronic systems and withstand the devastating influence of EMP. Such cost-intensive and demanding research requires facilities that are capable of generating comparable and correspondingly high-energy electromagnetic pulses (EMP) to those that occur after a nuclear explosion in the upper atmosphere of the earth.

Die i* Versuch erzeugten elektromagnetischen Impulse müssen unbedingt die verlangte Quelität haben, denn anderenfalls können alle Försöhungsbemühüngen zu keinem befriedigenden Ergebnis führen. Aus der Fachliteratur sowie aus anderen Quellen ist bekannt, daß es bis heute nicht gelungen ist, Vorrichtungen zu erstellen, die dies zu leisten in der Lage sind und soweit bekannt, werden zur Zeit auch keine neuen Versuche für den Bau eines solchem EMP-Simulators unternommen, nämlich davon ausgehend, daß solche EMP-^Simulatoren mit vergleichbarer Leistung nicht herstellbar seien. Hauptsächlich aus dem Gründe werden immer noch unterirdische nukleare Explosionen durchgeführt, um auf diesem Wege solche leistungsfähige elektromagnetische Impulse (EMP) zu erzeugen, wobei man davon aus-. .. geht, daß dabei Impulse von der gleichen Qualität erzeugt werden wie sie nach einer nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre entstehen. Unterirdische Kanäle und Tunnel werden dcibei sternförmig und in gerader Erstreckung vom Zentrum der nuklearen Explosion aus verlaufend angelegt, an deren Enden in speziellen experimentellen Vacuumkammern beispielsweise insbesondere militärische Satelliten installiert und getestet werden. Man testete ein sogenanntes "Hardening", zu Deutsch "Härten", um somit im technischen Sinne den Schutz gegen die Vernichtungskraft des EMP zu erreichen.The electromagnetic pulses generated in the experiment must be of the required quality, otherwise all efforts to improve the situation will not lead to a satisfactory result. It is known from the specialist literature and other sources that it has not yet been possible to create devices capable of doing this, and as far as is known, no new attempts are currently being made to build such an EMP simulator, namely on the assumption that such EMP simulators with comparable performance cannot be manufactured. It is mainly for this reason that underground nuclear explosions are still being carried out in order to generate such powerful electromagnetic pulses (EMP), whereby it is assumed that pulses of the same quality are generated as those created after a nuclear explosion in the upper atmosphere of the earth. Underground channels and tunnels are laid out in a star shape and in a straight line from the center of the nuclear explosion, at the ends of which military satellites, for example, are installed and tested in special experimental vacuum chambers. A process known as "hardening" was tested in order to achieve protection against the destructive power of the EMP in a technical sense.

Die Mißkonzeption eines solchen Projektes wird mit der hier vorliegenden Erfindung begründet und bewiesen, d.h., auch die bei den unterirdisch durchgeführten nuklearen Explosionen gemessenen experimentellen Daten sind nicht korrekt.The misconception of such a project is justified and proven by the invention presented here, i.e., the experimental data measured during the underground nuclear explosions are also incorrect.

f Ebenfalls sn-li Inas atm SOer Jahre wissen einschlägige Fach-¹ f Also sn-li Inas atm SOer years know relevant specialists ¹

* kreise, daß elektromagnetische Impulse (EMP), die nach einer* circles that electromagnetic pulses (EMP) that follow a

■ nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre entstehen,■ nuclear explosion in the upper atmosphere,

I noch in großer Entfernung vom Explosionszentrum einen enormI still at a great distance from the explosion center an enormous

großen Schaden an allen elektronischen und elektrotechnischen Einrichtungen verursachen und es ist auch bekannt, daß auch die klassischen Vacüümröhren, wie Dioden, Trioden u.a., nach der Explosion für mindestens mehrere Minuten durch die elektro-cause great damage to all electronic and electrotechnical equipment and it is also known that even the classic vacuum tubes, such as diodes, triodes, etc., are damaged for at least several minutes after the explosion by the electro-

L statische Ladung außer Betrieb gesetzt werden. Für den FallL static charge. In case

U nuklearer Explosionen sind bestimmte Prioritäten zu beachten, U nuclear explosions, certain priorities must be observed,

\ die klarstellen, welche elektronischen und elektrotechnischen \ which clarify which electronic and electrotechnical

' Systeme axiomatisch funktionieren müssen. Eine dieser Priori-' Systems must function axiomatically. One of these priorities

f 3 3 f 3 3

I täten ist das bekannte C -System. Das Akronym C bedeutet inI tities is the well-known C system. The acronym C stands for

I der englischsprachigen Literatur: Command, Control, Communi-I of English literature: Command, Control, Communication

f! cation. Im weitesten Sinne gehören zu solchen Systemen Ein-f! cation. In the broadest sense, such systems include

\ richtungen wie Telefon, Telegraf, Radio, Radar, Computer, mi- \ devices such as telephone, telegraph, radio, radar, computer, mi-

I litärische Satelliten und selbstverständlich EnergiequellenI military satellites and of course energy sources

I wie Kraftwerke, Stromversorgungsnetze und kleinere lokale Ener-I like power plants, electricity supply networks and smaller local energy

\ giequellen. Alle diese Einrichtungen bestehen zum Teil aus \ energy sources. All of these facilities consist partly of

\ elektrischen Leitern, Halbleitern, Isolatoren, Relais, Gleichrichtern und hauptsächlich aus elektronischen integrierten \ electrical conductors, semiconductors, insulators, relays, rectifiers and mainly electronic integrated

I Kreisen, die aus Germanium- oder Siliciumkristallen herge-I Circles made of germanium or silicon crystals

I stellt sind, die durch die elektromagnetischen Impulse be-I are provided which are affected by the electromagnetic pulses

f schädigt und funktionsunfähig werden, weil dabei die Germa-f damage and become inoperable because the germs

I nium- bzw. Siliciumdioden rekristallisieren und deren FunktionI nium or silicon diodes recrystallize and their function

] nicht mehr gegeben ist. Die Vernichtungskraft der elektromag-] is no longer given. The destructive power of the electromag-

I netischen Impulse ist direkt proportional zur Energie dieserI netic impulses is directly proportional to the energy of this

I " Impulse. Man weiß jedoch bis heute nicht, von welchen Parame-I " Impulses. However, it is still not known which parameters

tern die Energie der elektromagnetischen Impulse abhängig ist. Diese Unkenntnis führt zu einer immer komplizierteren und somit zu einer immer teureren Forschung. Ein Schutz der genannten militärischen Einrichtungen vor der Vernichtungskraft der elektromagnetischen Impulse wird jedoch nur dann möglich sein, wenn man über die speziellen Kenntnisse der Physik dieser Impulse verfügt.tern is dependent on the energy of the electromagnetic pulses. This lack of knowledge leads to research that is increasingly complicated and therefore more expensive. However, protecting the military facilities mentioned above from the destructive power of the electromagnetic pulses will only be possible if one has special knowledge of the physics of these pulses.

Für den Verteidigungsfall wird deshalb die Garantie gefordert, daß die elektronischen und elektrotechnischen Systeme bei einem nuklearen Angriff unverletzbar bleiben. Dabei gibt nicht nur das C -System, sondern insbesondere auch das sogenannte SSS-System (Strategie Satellite System) Anlaß zur Besorgnis, denn damit muß im Falle eines nuklearen Überfalles die sogenannte "Emergency Action Message" (EAM) übertragen werden. Viele sensitive elektronische Komponenten dieses Systems sind durch den Einschlag von elektromagnetischen Impulsen in allen "Emergency Channels" (Notstandskanälen) verletzbar, ebenso die Satelliten-Bodenstationen und auch die "Launch Control Centers" (Abschußbasen) von strategisch nuklearen Sprengkopf trägem, einschließlich Schiffe und Flugzeugen.In the event of a defence, a guarantee is therefore required that the electronic and electrotechnical systems remain invulnerable in the event of a nuclear attack. Not only the C system, but also the so-called SSS system (Strategy Satellite System) in particular is a cause for concern, because it must be used to transmit the so-called "Emergency Action Message" (EAM) in the event of a nuclear attack. Many sensitive electronic components of this system are vulnerable to the impact of electromagnetic pulses in all "Emergency Channels", as are the satellite ground stations and the "Launch Control Centers" (launch bases) of strategically-carrying nuclear warheads, including ships and aircraft.

Arie diese verletzbaren Systeme sind davon abhängig, was für eine Oberfläche, insbesondere metalllache Oberfläche dem Einfluß solcher gefährliche*? elektromagnetischer Impulse ausgesetzt ist. Je größer diese oberfläche ißt/ um so größer ist auch die verletabarkeit«The extent to which these vulnerable systems depend on what kind of surface, especially a metallic surface, is exposed to the influence of such dangerous electromagnetic impulses. The larger this surface is, the greater the vulnerability.

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Bei der fortlaufenden Modernisierung elektronischer Systeme werden immer mehr integrierte elektronische und digitale Kreise benutzt, die insbesondere durch die Wirkung solcher elektromagnetischer Impulse äußerst verletzbar sind und es stellt eine enorm große Aufgabe dar, alle derartigen elektronischen und elektrotechnischen Einrichtungen so zu schützen und zu konstruieren, daß deren Funktion auch nach einer Beaufschlagung mit den elektromagnetischen Impulsen erhalten bleibt. Um dieses Ziel zu erreichen, benötigt man Verfahren und Vorrichtungen, mit denen vergleichbare elektromagnetische Impulse erzeugt werden können wie sie bei einer nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre entstehen. Nur wenn mit solchen vergleichbaren elektromagnetischen Impulsen Untersuchungen durchgeführt werden, kann entschieden werden, ob ein bestimmtes "Hardening" eines Systems ausreichend ist oder ob ggf. ganz neue physikalische und technische Wege zum Schutz jener anfälliger Systeme beschritten werden müssen. fWith the ongoing modernization of electronic systems, more and more integrated electronic and digital circuits are being used, which are particularly vulnerable to the effects of such electromagnetic pulses, and it is an enormous task to protect and construct all such electronic and electrotechnical devices in such a way that they continue to function even after being exposed to electromagnetic pulses. To achieve this goal, processes and devices are needed that can generate electromagnetic pulses comparable to those generated by a nuclear explosion in the upper atmosphere of the earth. Only when tests are carried out using such comparable electromagnetic pulses can it be decided whether a certain "hardening" of a system is sufficient or whether completely new physical and technical methods may need to be used to protect those vulnerable systems. f

Zu Beginn der 70er Jahre hat man in den Harry Diamond Laboratories (USA) einen sehr großen Röntgenstrahier als FMP-Simulator hergestellt, der z. Zt. nicht mehr benutzt wird, weil dieser, wie sich gezeigt hat, imstande ist, vergleichbare elektromagnetische Impulse zu erzeugen. IAt the beginning of the 1970s, the Harry Diamond Laboratories (USA) produced a very large X-ray emitter as an FMP simulator, which is currently no longer used because it has been shown to be capable of generating comparable electromagnetic pulses. I

Ein weiterer großer EMP-Simulator/ der als ein Hybrid Hochspannungs*· und Röntgenstrahlung erzeugt, würde auf ein Großflugzeug angewendet und mit dem Ziel getestet, uw ein entsprechendes "Hardening" für dessen elektronische Kreise gegenAnother large EMP simulator, which generates high voltage and X-rays as a hybrid, would be applied to a large aircraft and tested with the aim of "hardening" its electronic circuits against

• ··

• C r t • C rt

den EMP zu finden. Auch dabei wurde festgestellt, daß dieser Simulator nicht imstande ist, vergleichbare elektromagnetische Impulse zu erzeugen, so daß auch dieser nicht mehr im Einsatz ist.to find the EMP. It was also determined that this simulator is not capable of generating comparable electromagnetic pulses, so it is no longer in use.

Alle bisher mit EMP-Simulatoren durchgeführten Studien, auch im Erreich von amerikanischen und europäischen Universitäten und speziellen Forschungseinrichtungen, haben bestätigt, daß alle bekannten EMP-Simulatoren nicht imstande sind, elektromagnetische Impulse in vergleichbarer Qualität zu erzeugen, wie sie bei einer nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre· auftritt. Aus diesem Grunde war und ist man dazu gezwungen, unterirdische nukleare Explosionen durchzuführen, um die dabei entstehende große Intensität der Gammastrahlung zur Erzeugung von elektromagnetischen Impulsen zu nutzen, die auch wesentlich größer ist als die mit dem "Aurora"-Simulator erzeugbare. Ungeachtet dessen sind jedoch auch die in den unterirdischen Kanälen entstehenden elektromagnetischen Impulse nicht mit den Impulsen vergleichbar, welche bei einer nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre entstehen.All studies carried out to date with EMP simulators, including those carried out by American and European universities and special research facilities, have confirmed that all known EMP simulators are not capable of generating electromagnetic pulses of comparable quality to those produced by a nuclear explosion in the upper atmosphere. For this reason, underground nuclear explosions have been and are forced to be carried out in order to use the resulting high intensity of gamma radiation to generate electromagnetic pulses, which are also significantly greater than those that can be generated by the "Aurora" simulator. Regardless of this, the electromagnetic pulses generated in the underground channels are not comparable to the pulses generated by a nuclear explosion in the upper atmosphere.

Theoretisch wird dabei davon ausgegangen, daß die elektromagnetischen Impulse (EMP) nach einer nuklearen Explosion nichts anderes sind als der sogenannte Compton-Strom nach dem bekannten Compton-Effekt gemäß dem durch ein auf Metall treffendes Photon ein Elektron abgibt, Das Photon hat seinen Ursprung in der Gammastrahlung _t die bei einer nuklearen Explosion entsteht.Theoretically, it is assumed that the electromagnetic pulses (EMP) after a nuclear explosion are nothing other than the so-called Compton current according to the well-known Compton effect, according to which an electron is released when a photon hits a metal. The photon has its origin in the gamma radiation _that is produced during a nuclear explosion.

Wenn ein nuklearer Sprengkopf von 1 Megatonne TNT-Äquivalent explodiert, entsteht dabei innerhalb von wenigen Nanosekunden eine Gesamtenergie von 4,2 &khgr; 10 Joule. Von der genaiinten Gesamtenergie ist ca. 0,1 % Gammastrahlung und ca. 1 % sind Neutronen mit einer Neutronenenergie, die größer ist als 5 MeV. Durch die unelastischen Kollisionen dieser Neutronen mit Luftmolekülen und teilweise mit der Erdoberfläche, wird eine zusätzlich.3 Gammastrahlung erzeugt. Nach dem Compton-Effekt erzeugt jedes 1 MeV Gammastrahlung ca. 30.000 Elektron-Ion-Paare im sogenannten physiklischen Kaskadenprozess. In einer Höhe von 30 bis 40 km dauert eine solche Ionisation 30 bis 40 Nanosekunden. Das Compton-Elektron hat jedoch eine größere Geschwindigkeit als die Ionen, und deshalb fließt ein besonderer radialer elektrischer Strom in die Richtung des Potentialgradient s. Gleichzeitig bildet ein elektrisches Feld sphärische Äquipotentialwellen. Das elektrische Feld erreicht den Saturationswert zwischen 50 kV/m und 1,8 MV/m. Das saturierte elektrische Feld bleibt ca. 25 Nanosekunden in der Höhe von 30 bis 40 km über der Erdoberfläche. Andere Höhen haben eine andere Zeitdauer. Innerhalb dieser Zeit fließt ein typischer radialer Compton-Strom in der Richtung, in der die erste sphärische Äquipotentlulwelle ein Objekt erreicht, durch das sie sich sozusagen entladen kann. Ein so entstehender Compton-Strom ist teilweise mittels der bekannten mathematischen Bruee-Golde-Gleichung definierbar, die die Propor^ tionalität zwischen dem Gammästrahlungöfluß und dem Compton-Strüip zeigt* Ein auf diese Weise entstehender kurz andauern-When a nuclear warhead of 1 megaton TNT equivalent explodes, a total energy of 4.2 x 10 joules is generated within a few nanoseconds. Of the total energy, about 0.1% is gamma radiation and about 1% is neutrons with a neutron energy greater than 5 MeV. The inelastic collisions of these neutrons with air molecules and partly with the earth's surface generate an additional 3 gamma radiation. According to the Compton effect, every 1 MeV of gamma radiation generates about 30,000 electron-ion pairs in the so-called physical cascade process. At an altitude of 30 to 40 km, such ionization takes 30 to 40 nanoseconds. However, the Compton electron has a higher speed than the ions, and therefore a special radial electric current flows in the direction of the potential gradient. At the same time, an electric field forms spherical equipotential waves. The electric field reaches the saturation value between 50 kV/m and 1.8 MV/m. The saturated electric field remains for about 25 nanoseconds at an altitude of 30 to 40 km above the earth's surface. Other altitudes have a different duration. During this time, a typical radial Compton current flows in the direction in which the first spherical equipotential wave reaches an object through which it can discharge, so to speak. A Compton current created in this way can be partially defined by means of the well-known mathematical Bruee-Golde equation, which shows the proportionality between the gamma radiation flux and the Compton wave.* A short-lasting wave created in this way

t t I 1 t t I I 4« I Iit t I 1 t t I I 4« I Ii

• t II« It« It·«• t II« It« It·«

der elektrischer Strom hat nach dieser Theorie eine Frequenz von Oa* 60 MHz Und mehrere andere harmonische Wellen und Schwebüngen. Eine typische transversale Welle des Gömptc-n-Stroms hat eine Frequenz von ca. 3/5 MHz* Selche Wellen verbreiten sich über.viele tausend Kilometer in die Richtung des erdmagnetischen Feldes sowie nach unten zum Boden. Alle diese Wellen sind Impulsartig, und nach der genannten Theorie beträgt deren maximale Spektralfrequenz zwischen 1 MHz bis 10 MHz mit einer maximalen Amplitude von ca. 50 kv/m. Die gemäß dieser Theorie entstehenden elektromagnetischen Impulse (EMP) stellen im Prinzip einen.transversalen Compton-Strom dar, der durch Resonanz kompakte technische/ aus elektrisch leitendem Material bestehende Systeme beeinflußt. Diese hier stark vereinfachte Wiedergabe der EMP-Compton-Theorie ist die fundamentale Erkenntnis und Arbeitsgründlage für die Erfor^ schung der destruktiven Kraft der elektromagnetischen Impulse (EMP). Alle bekannten EMP-Simulatoren, Vorrichtungen und Apparate, die zum Stand der Technik gehören, wurden auf Basis dieser EMP-Compton-Theorie entwickelt.According to this theory, the electric current has a frequency of 0.60 MHz and several other harmonic waves and beats. A typical transverse wave of the electromagnetic current has a frequency of about 3/5 MHz. These waves spread over many thousands of kilometers in the direction of the earth's magnetic field and downwards to the ground. All of these waves are pulse-like and according to the theory mentioned, their maximum spectral frequency is between 1 MHz and 10 MHz with a maximum amplitude of about 50 kV/m. The electromagnetic pulses (EMP) created according to this theory are in principle a transverse Compton current that influences compact technical systems made of electrically conductive material through resonance. This greatly simplified representation of the EMP-Compton theory is the fundamental knowledge and working basis for research into the destructive power of electromagnetic pulses (EMP). All known EMP simulators, devices and apparatus that are state of the art were developed on the basis of this EMP Compton theory.

Die elektromagnetischen Impulse, die man mittels dieser Vorrichtungen erzeugen konnte, sind jedoch weder qualitativ noch quantitativ mit den elektromagnetischen Impulsen vergleichbar, die bei einer nuklearen Explosion.in der oberen Erdatmosphäre entstehen. Genau dies ist aber der hauptsächlichste Nachteil allidieser bekannten Vorrichtungen und auch bei den unterirdischen nuklearen Explosionen entsteht zwar ein vielfach größerer Gammastrahlungsfluß als bei den EMP-Simuiatoren, aberHowever, the electromagnetic pulses that could be generated using these devices are neither qualitatively nor quantitatively comparable with the electromagnetic pulses that are generated by a nuclear explosion in the upper atmosphere of the Earth. This is precisely the main disadvantage of all these known devices, and even with underground nuclear explosions, a much larger gamma radiation flux is generated than with the EMP simulators, but

I I > « t· Ii &igr;, , _t II > « t· Ii &igr;, , _t

auch die auf diese Weise erzeugte elektromagnetischen Impulse haben noch nicht die gesuchte Qualit&fc.The electromagnetic impulses generated in this way do not yet have the desired quality.

Ausgehend Von diesem Stand der Technik liegt deshalb der Neuerung die Aufgabe zügrunde _t Based on this state of the art, the innovation is therefore based _on the task

A eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektromagnetischen Impulsen (EMP) zu schaffen, die die gleichen physikalischen Eigenschaften der elektromagnetischen Impulse (EMP) haben sollen wie die, die nach einer nuklearen Explosion in der oberen | Erdatmosphäre entstehen.A to create a device for generating electromagnetic pulses (EMP) that should have the same physical properties of the electromagnetic pulses (EMP) as those that arise after a nuclear explosion in the upper atmosphere of the Earth.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Die danach erzeugten elektromagnetischen Impulse (EMP) bestehen aus zwei elektrischen Kompo- IThis task is solved by the features stated in the characterizing part of the main claim. The electromagnetic pulses (EMP) generated thereafter consist of two electrical components. I

I nenten: Die erste Komponente bildet den elektrischen Compton- | Strom, der nach dem bekannten Compton-Effekt bei nuklearen Explosionen entsteht. Bei der zweiten, in der Literatur unbekannte Komponente handelt es sich um einen elektrischen Strom bzw. ein elektrisches Feld, das durch die Oszillation eines monopolaren Hybridplasmas entsteht. Beiden Komponenten stellen voneinander unterschiedliche impulsartige Wellen dar, die I components: The first component is the electrical Compton current, which is generated in nuclear explosions according to the well-known Compton effect. The second component, unknown in the literature, is an electrical current or an electrical field that is generated by the oscillation of a monopolar hybrid plasma. Both components represent different pulse-like waves that

I simultan in Superposition verlaufen. In Gleichung I sind dieI occur simultaneously in superposition. In equation I, the

zwei Komponenten mathematisch dargestellt:two components represented mathematically:

EMP = Pc + Pi IEMP = Pc + Pi I

worinwherein

Pc = Compton-Strom-Komponente
Pi = monopolare Hybridplasma-Strom-Komponente bedeuten.Pc = Compton current component
Pi = monopolar hybrid plasma current component.

Die C&npton-Ström-Komponente (Pc) des EMP ist dutch viele Publikatonen in der Literatur bekannt und vorstehend nur kürz wiedergegeben* Die monöpOlare Hybridplasma-Strom-KOmponente (Pi) des EMp ist der elektrische Ström, der durch das hiei* beschifiebene neue Verfahren entsteht* Gemäß der Erfindung können beide Komponenten in einer Vorrichtung erzeugt werden, der insoweit einen neuen EMP-Simulator darstellt und »Hit dem man in der Lage ist, qualitativ die gleichen elektromagnetischen Impulse (EMP) zu erzeugen, die sonst nur nach einer nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre entstehen. The C&npton current component (Pc) of the EMP is known from many publications in the literature and is only briefly reproduced above. The monopolar hybrid plasma current component (Pi) of the EMP is the electrical current that is created by the new process described here. According to the invention, both components can be generated in one device, which in this respect represents a new EMP simulator and with which one is able to generate qualitatively the same electromagnetic pulses (EMP) that otherwise only arise after a nuclear explosion in the upper Earth's atmosphere.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Dar stellung von Aüsführungsbeispielen näher erläutert.The innovation is explained in more detail below using drawings of exemplary embodiments.

Eis zeigt schematischIce shows schematically

Fig. 1 ein Ionen-Büschel (ion cluster), das aus einem positiven Ion und einer Mehrzahl von neutralen Gasmolekülen besteht;Fig. 1 an ion cluster consisting of a positive ion and a plurality of neutral gas molecules;

Fig. 2 im Schnitt einen Behälter mit einer Vielzahl von positiven Ionen und einer Vielzahl von neutralen Molekülen und einen loneneingang;Fig. 2 shows a cross-section of a container with a plurality of positive ions and a plurality of neutral molecules and an ion inlet;

Fig* 3 zum Teil im Schnitt und zum Teil in Seitenansicht einen Behälter mit einem loneneingang und einem Röntgenstrahier sowie die_elektrische Ladungsverlagerung von positiven Ionen an der inneren Wand des Behälters;Fig* 3 partly in section and partly in side view a container with an ion inlet and an X-ray emitter as well as the electrical charge transfer of positive ions on the inner wall of the container;

Fig* 4 in Seitenansicht und zum Teil im Schnittt eine Vorrichtung , die dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend beide Komponenten (Pc) und (Pi) des EMP erzeugt;Fig. 4 shows in side view and partly in section a device which produces both components (Pc) and (Pi) of the EMP according to the method according to the invention;

Fig. 5 zum Teil im Schnitt und zum Teil in Seitenansicht eine ändere Vorrichtung, die nach dem VerfahrenFig. 5 partly in section and partly in side view another device made according to the method

bei unterirdischen nuklearen Explosionen beidein underground nuclear explosions both

{'tfuj üiiu viri/ uca jslüif {'tfuj üiiu viri/ uca jslüif

Fig. 6 eine graphische Darstellung der zeitlichen Veränderung des elektrischen Feldgradients von beiden Komponenten (Pc + Pi) der elektrontagnetisöhen Impulse, die nach einer nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre entstehen.Fig. 6 is a graphical representation of the temporal variation of the electric field gradient of both components (Pc + Pi) of the electronmagnetic pulses that arise after a nuclear explosion in the Earth’s upper atmosphere.

Anhand der Fig. 1-3 sollen zunächst die wesentlichen Merkmmale des physikalischen Vorgangs erläutert werden, der die Entstehung der zweiten Komponente (Pi) des EMP verdeutlicht.Using Fig. 1-3, we will first explain the essential characteristics of the physical process that clarifies the formation of the second component (Pi) of the EMP.

In Fig. 1 ist ein Beispiel eines lonenbüschels (ion cluster) dargestellt, das aus einem positiven Ion 1 und einer Mehrzahl von elektrisch neutralen Gasmolekülen 2 besteht. Ein solches Ionenbüschen ist in der Literatur bekannt. Das positive Ion 1 ist in allen drei Dimensxonen von einer Mehrzahl elektrisch neutraler Gasmoleküle 2 umgeben. Die Bindungskraft zwischen dem Ion 1 und den Molekülen 2 ist ein elektrisches bzw. elektrostatisches Feld, das in der elektrischen Ladung des Ions 1 seinen Ursprung hat. Durch die elektrische: Ladung des Ions 1 wird an den Gasmolekülen 2 ein elektrisches Dipolmoment induziert, wodurch die Anziehungskraft zwischen dem Ion 1 und den Molekülen 2 bedingt ist. Wenn ein solches Ionen-Fig. 1 shows an example of an ion cluster that consists of a positive ion 1 and a plurality of electrically neutral gas molecules 2. Such an ion cluster is known in the literature. The positive ion 1 is surrounded in all three dimensions by a plurality of electrically neutral gas molecules 2. The binding force between the ion 1 and the molecules 2 is an electrical or electrostatic field that has its origin in the electrical charge of the ion 1. The electrical charge of the ion 1 induces an electrical dipole moment in the gas molecules 2, which causes the attractive force between the ion 1 and the molecules 2. If such an ion cluster

" · »■ mm 9" · »■ mm 9

-H--H-

büschel durch einen Behälter elektrisch isoliert wird, dann bleibt das Ionenbüschel permanent erhalten. Die Stabilität des Ionenbüschels ist abhängig von der dielektrischen Konstante der Gasmoleküle 2 und ferner von der elektrischen Leitfähigkeit der unmittelbaren Umwelt und von den nichtelastischen Kollisionen des lonenbüschels mit anderen energietragenden Teilchen.If the ion cluster is electrically insulated by a container, the ion cluster remains permanently intact. The stability of the ion cluster depends on the dielectric constant of the gas molecules 2 and also on the electrical conductivity of the immediate environment and on the inelastic collisions of the ion cluster with other energy-carrying particles.

Die potentielle Energie (W) zwischen dem Ion 1 und den Molekülen 2 ist durch folgende mathematische Gleichung II definiert: The potential energy (W) between the ion 1 and the molecules 2 is defined by the following mathematical equation II:

2
_ (D-1) e _&igr;&tgr; 2
_ (D-1) e _&igr;&tgr;

8 Ti N R⁴ 8 Ti NR ⁴

D = dielektrische Konstante der Gasmoleküle 2D = dielectric constant of the gas molecules 2

e = elektrische Ladung des Ions 1e = electrical charge of ion 1

N = Anzahl der Moleküle in 1 cm³ N = number of molecules in 1 cm ³

R = Abstand zwischen dem Ion 1 und den Molekülen 2R = distance between ion 1 and molecules 2

K = Ludolfsehe Zahl K = Ludolf number

bedeuten.mean.

Fig. 2 zeigt schematisch ein sogenanntes Polybüschel (poly- cluster), das aus einer Mehrzahl von monopolaren Ionen 1 und au? einer Mehrzahl von Gasmolekülen 2 besteht. Eine so gebildete Mischung aus einer Mehrzahl monöpolarer Ionen mit einer Mehrzahl von elektrisch neutralen Gasmolekülen wird als Hybrid' plasma bezeiehnet. Die positiven Ionen 1 sind mit (+) gekennzeichnet. Jedes &idigr;&oacgr;&eegr; 1 ist so Von einer Mehrzahl GäsmoleküleFig. 2 shows schematically a so-called poly-cluster , which consists of a plurality of monopolar ions 1 and a plurality of gas molecules 2. A mixture formed in this way from a plurality of monopolar ions with a plurality of electrically neutral gas molecules is called a hybrid plasma. The positive ions 1 are marked with (+). Each ion 1 is thus surrounded by a plurality of gas molecules.

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umgeben, so daß im gesamten Volumen des Behälters 3 eine nahezu vollständige elektrische Symmetrie herrscht. Das bekannte Coulombsche Gesetz bestimmt die abweisende Kraft zwischen den elektrischen Ladungen der monopolaren Ionen 1. Diese Coulombsche Kraft verteilt die Ionen 1 im gesamten Volumen des Behälters 3 zwischen den Gasmolekülen 2 fast perfekt symmetrisch. Der Behälter 3 besteht dabei aus einem elektrischen Isolator, und es ist vorteilhaft, wenn das Material des Behälters 3 eine große dielektrische Konstante hat. Die positiven Ionen 1 werden von einer Ionenquelle (in Fig. 2 nicht dargestellt) durch den Ioneneingang 4 in den Behälter 3 eingebracht (Pfeil 5) und zwar mit einer begrenzten Anzahl. Die begrenzte Anzahl von Ionen 1 ist die sogenannte Saturationszahl, d.h. die Zahl von Ionen 1 im Behälter 3, die das Polybüschel (polycluster) des monopolaren Hybridplasmas noch elektrisch stabil hält. Wenn jedoch nur ein zusätzliches, über die Saturationszahl hinausgehendes Ion 1 in den Behälter 3 gelangt, dann bricht die gesamte elektrische Symmetrie des Polybüschels zusammen, wobei sich die gesamte elektrische Ladung von allen Ionen 1 im Behälter 3 an die innere sphärische Oberfläche des Behälters 3 verlagert, was in Fig. 3 schematisch veranschaulicht ist. Die gesamte elektrische Ladung 6 ist in Fig. 3 mit den in einem Kreis angeordneten Symbolen (+) angedeutet, und die Pfeile 7 kennzeichnen die Richtung, in die sich die elektrische Ladung verlagert hat.surrounded so that there is almost complete electrical symmetry in the entire volume of the container 3. The well-known Coulomb's law determines the repelling force between the electrical charges of the monopolar ions 1. This Coulomb's force distributes the ions 1 in the entire volume of the container 3 between the gas molecules 2 almost perfectly symmetrically. The container 3 consists of an electrical insulator and it is advantageous if the material of the container 3 has a large dielectric constant. The positive ions 1 are introduced from an ion source (not shown in Fig. 2) through the ion inlet 4 into the container 3 (arrow 5) in a limited number. The limited number of ions 1 is the so-called saturation number, i.e. the number of ions 1 in the container 3 that still keeps the polycluster of the monopolar hybrid plasma electrically stable. However, if just one additional ion 1 exceeding the saturation number enters the container 3, then the entire electrical symmetry of the polytuft breaks down, with the total electrical charge of all ions 1 in the container 3 shifting to the inner spherical surface of the container 3, which is schematically illustrated in Fig. 3. The total electrical charge 6 is indicated in Fig. 3 with the symbols (+) arranged in a circle, and the arrows 7 indicate the direction in which the electrical charge has shifted.

Noch ein weiteres Beispiel mag den elektrischen Zusammenbruch des Pöiybüschaiö verdeutlichen; Wenn die Saturationszahl derAnother example may illustrate the electrical breakdown of the Pöiybüschaiö; If the saturation number of the

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Ionon I im Behälter 3 erreicht wird und wenn nichts weiter geschieht, dann bleibt ein solches Polybüschel für immer elektrisch stabil. Wenn jedoch ein Impuls aus Röntgenstrahlung 8 den Behälter 3 durchquert, dann werden durch diese Strahlung viele, neutrale Moleküle 2 ionisiert. Die so entstehende zusätzliche Ionisation im Behälter 3 führt zum Zusammenbruch der eiektrischen Symmetrie des gesamten Polybüschels, und die elektrische Ladung verlagert sich genauso wie oben beschrieben und wie in Fig. 3 veranschaulicht. Die Röntgenstrahlung 8 wird von einem angedeuteten Röntgenstrahier 9 ausgestrahlt.Ionon I is reached in the container 3 and if nothing else happens, then such a polybrush remains electrically stable forever. However, if a pulse of X-rays 8 passes through the container 3, then many neutral molecules 2 are ionized by this radiation. The additional ionization thus created in the container 3 leads to the breakdown of the electrical symmetry of the entire polybrush, and the electrical charge is shifted in exactly the same way as described above and as illustrated in Fig. 3. The X-rays 8 are emitted by an indicated X-ray emitter 9.

Der bis jetzt beschriebene physikalische Vorgang ist jedoch nicht beendet- und läuft weiter. Der Behälter 3 in Fig. 3 ist mit kleinen Bohrungen 10 versehen, die einen Durchmesser von ca. 4 mm haben und durch die von außen am Behälter 3 eine Antenne 11 hermetisch befestigt ist. Wenn die erste sphärische Welle der elektrischen Ladurtg 6 die metallische Antenne 11 erreicht, beginnt die sogenannte elektrische Kaskadenentladung der Ladung 6 und elektrischer Strom fließt von der Ladung 6 zur Antenne 11. Das elektrische Potential der Antenne 11 steigt dabei enorm schnell an bis ein elektrischer Kurzschluß zwischen der Antenne 11 und der unmittelbaren Umgebung erfolgt. Der so entstehende elektrische Impuls stellt die Komponente (Pi) dar. Es handelt sich dabei um elektrischen Strom, der seinen Ursprung in der Ladung der Ionen hat, die sich in der Zwischenzeit an der inneren Oberfläche des Behälters 3 wellenartig verlagert hat. Es ist wichtig zu wissen, daß die KinetikHowever, the physical process described so far is not finished and continues. The container 3 in Fig. 3 is provided with small holes 10 that have a diameter of about 4 mm and through which an antenna 11 is hermetically attached to the outside of the container 3. When the first spherical wave of the electrical charge 6 reaches the metallic antenna 11, the so-called electrical cascade discharge of the charge 6 begins and electrical current flows from the charge 6 to the antenna 11. The electrical potential of the antenna 11 increases extremely quickly until an electrical short circuit occurs between the antenna 11 and the immediate surroundings. The electrical impulse thus generated represents the component (Pi). This is electrical current that has its origin in the charge of the ions, which in the meantime has shifted in a wave-like manner on the inner surface of the container 3. It is important to know that the kinetics

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der Entladung kaskadenförmig verläuft, d.h., die gesamte elektrische Entladung 6 verläuft wellenartig vom Zentrum des sphärischen Behälters 3 nach außen, wie mit Pfeilen 7 angedeutet. Es handelt sich bei diesen Wellen um sphärische Wellen, deren Amplituden einen sphärischen äquipotentieilen Charakter haben. Die Frequenz dieser Amplituden ist enorm groß und ist als eine Oszillation von sphärischen Wellen zu bezeichnen. Der Zusammenbruch der elektrischen Symmetrie des Polybüschels im Behälter 3 dauert einige wenige Nanosekunden und der zeitliche Abstand zwischen zwei Amplituden der sphärischen Wellen liegt im Bereich von Hunderstel- bzw. Tausendstelpicosekunden. the discharge is cascade-shaped, i.e. the entire electrical discharge 6 runs in a wave-like manner from the center of the spherical container 3 outwards, as indicated by arrows 7. These waves are spherical waves, the amplitudes of which have a spherical equipotential character. The frequency of these amplitudes is enormous and can be described as an oscillation of spherical waves. The collapse of the electrical symmetry of the polytuft in the container 3 takes a few nanoseconds and the time interval between two amplitudes of the spherical waves is in the range of hundredths or thousandths of a picosecond.

Der gemäß Fig. 3 von der Antenne 11 abgehende elektrische Impuls (Pi) ist eine Folge des Zusammebruchs der elektrischen Symmetrie des monopolaren Hybridplasmas im Behälter 3 und ein auf diese Weise erzeugter elektrischer Impuls (Pi) ist eine reine Komponente der elektromagnetischen Impulse (EMP). Die Komponente (Pi) in Fig. 3 ist deshalb rein und nicht mit der Compton-Komponente (Pc) gemischt, weil die Röntgenstrahlung Uicht auf die Antenne 11 trifft und dort demzufolge kein Compton-Strom nach dem Compton-Effekt entsteht. Wenn man über Kenntnisse der bekannten Compton-Strom-Komponente (Pc) und über die der monopolaren Hybridplasma-"Strom-Komponente (Pi) verfügt/, dann wird die Beschreibung der Vorrichtung zui? Er« zeugung der beiden Komponenten (Pä + Pi) verstehbar.The electrical pulse (Pi) emitted from the antenna 11 according to Fig. 3 is a consequence of the breakdown of the electrical symmetry of the monopolar hybrid plasma in the container 3 and an electrical pulse (Pi) generated in this way is a pure component of the electromagnetic pulses (EMP). The component (Pi) in Fig. 3 is pure and not mixed with the Compton component (Pc) because the X-rays do not hit the antenna 11 and therefore no Compton current is generated there according to the Compton effect. If one has knowledge of the known Compton current component (Pc) and of the monopolar hybrid plasma current component (Pi), then the description of the device for generating the two components (Pä + Pi) becomes understandable.

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Fig. 4 zeigt schemätisch eine Vöifr ishtüng, die aus beiden Komponenten (Pc + Pi) bestehende elektromagnetische! Impulse (EMP) erzeugt und die deshalb im qualitativen Sinne die gleichen sind wie die elektromagnetischen Impulse, welche nach einer nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre entstehen. Fig. 4 shows schematically a device that generates electromagnetic pulses (EMP) consisting of both components (Pc + Pi) and which are therefore qualitatively the same as the electromagnetic pulses that arise after a nuclear explosion in the upper atmosphere of the Earth.

Der monopolare Hybridplasma^Behälter 3 ist am oberen Teil einer Testkammer 13 angebaut. In der Testkammer 13 ist ein militärisches Gerät 14, beispielsweise ein Satellit, durch Antenne 11 an einer Metallplatte 12 befestigt. Entladungsstangen 15 sind so um das Gerät 14 verteilt, daß die elektromagnetischen Impulse (EMP) durch die sensitiven Teile des Satelliten 14 hindurchgehen können. In einer Meßkammer 16 sind an einer gemeinsamen Erdungsleitung 17 mehrere elektrotechnische Einheiten für verschiedene elektrische Kreise eingebaut. Mittels dieser elektrischen Kreise können die physikalischen Parameter der Erdatmosphäre simuliert werden, wie den Ohmschen Widerstand 18, die Kapazität 19 Oder den induktiven Widerstand 20 u.a..The monopolar hybrid plasma container 3 is mounted on the upper part of a test chamber 13. In the test chamber 13, a military device 14, for example a satellite, is attached to a metal plate 12 by an antenna 11. Discharge rods 15 are distributed around the device 14 so that the electromagnetic pulses (EMP) can pass through the sensitive parts of the satellite 14. In a measuring chamber 16, several electrotechnical units for various electrical circuits are installed on a common ground line 17. Using these electrical circuits, the physical parameters of the earth's atmosphere can be simulated, such as the ohmic resistance 18, the capacitance 19 or the inductive resistance 20, among others.

Der Röntgenstrahier 9 ist vertikal oberhalb des Behälters 3 > an einem geeigneten Träger (nicht dargestellt) angeordnet. Ein wichtiges Teil der Vorrichtung ist eine Ionenquelle 21, die die Ionen für das monopolare Hybridplasma erzeugt. Diese ,The X-ray emitter 9 is arranged vertically above the container 3 > on a suitable support (not shown). An important part of the device is an ion source 21, which generates the ions for the monopolar hybrid plasma. This ,

ti Ionenquelle 21 besteht aus einer breiten und in ihrer Höhe f ti Ion source 21 consists of a wide and in its height f

schmalen Ionisationskammer 22, mit zwei Entladungselektroden |narrow ionization chamber 22, with two discharge electrodes |

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23 und aus einer HöchfSequenzSpüle 24. Die Entladungselektro-Üen 23 sind Über Leitungen 25 an einer Gleichstrom-Hochspannungsqüelle 26 angeschlossen. Die HochspännUngsqUelle 26 sowie ein Leiter von den Leitungen 25 sind bei 27 geerdet. Ein induktiver Widerstand 29 ist in Reihe zwischen den Elektroden 23 und der Hochspannungsquelle 26 geschaltet, und der Ohmsche Widerstand 28 befindet sich an det geerdeten Leitung 25. Ein Kondensator 30 ist parallel zu den Leitungen 25 angeschlossen. Ein Schalter 31 dient zur Abschaltung der Hochspannungsquelle23 and from a high-sequence coil 24. The discharge electrodes 23 are connected via lines 25 to a direct current high-voltage source 26. The high-voltage source 26 and a conductor from the lines 25 are grounded at 27. An inductive resistor 29 is connected in series between the electrodes 23 and the high-voltage source 26, and the ohmic resistor 28 is located on the grounded line 25. A capacitor 30 is connected in parallel to the lines 25. A switch 31 is used to switch off the high-voltage source.

26 von den Elektroden 23. |26 from the electrodes 23. |

Die Ionenquelle 21 ist mit einem Rohr 32 aus elektrisch nichtleitendem Material versehen, das eine Gaspumpe 33 aufweist. Ein Kapiliarfilter 34 besteht aus Material mit großer dielektrischer Konstante und ist am Eingang des Rohres 32 am Behälter 3 befestigt.The ion source 21 is provided with a tube 32 made of electrically non-conductive material, which has a gas pump 33. A capillary filter 34 consists of material with a high dielectric constant and is attached to the inlet of the tube 32 on the container 3.

Im Behälter 3 befindet sich Luft oder ein anderes ausgewähltes Gas bei einem beliebigen absoluten Gasdruck von bspw. 0,1 Torr bis 400 Torr. Mittels der Gaspumpe 33 zirkuliert das Gas im geschlossenen Kreis aus Behälter 3, Rohr 32, weiter äureh die Ionisationskammer 22 und zurück in den Behälter 3 wie. durch Pfeile 5 angedeutet. Pfeile 35 verdeutlichen den ||The container 3 contains air or another selected gas at any absolute gas pressure of, for example, 0.1 Torr to 400 Torr. By means of the gas pump 33, the gas circulates in a closed circuit from the container 3, pipe 32, through the ionization chamber 22 and back into the container 3 as indicated by arrows 5. Arrows 35 illustrate the ||

Eintritt des Gases ins Rohr 32 durch das Kapillarfilter 34. Die Hochfrequenzspule 24 ist an einen nicht dargestellten Hoch- J frequenzgenerätor angeschlossen. Die elektrische Entladung zwischen den Elektroden 23 erzeugt mit Hilfe der Hochspannungs-Entry of the gas into the pipe 32 through the capillary filter 34. The high frequency coil 24 is connected to a high frequency generator (not shown). The electrical discharge between the electrodes 23 generates a high voltage

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quelle 26 in dör Ionisationskammer 22 Ionen mit beiden Polaritäten, dihii es wird ein ambipolares Plasma erzeugt. Das elektrische Potential bewirkt durch den öhmschen Widerstand 28, daß die Elektroden 23 ein positives elektrisches Potential gegen Erde erhalten. Die Hochspannungsquelle 26 erzeugt ein positives Potential gegen Erde. Durch ein so entstandenes positives Potential werden in der Ionisationskammer 22 die negativen Ionen blockiert und somit werden in den Behälter 3 nur positive Ionen eingeblasen. Durch den permanenten Gasfluß wird die Anzahl der positiven Ionen im Behälter 3 konstant erhöht. Das Kapillarfilter 34 hat infolge der positiven Ionen eine positive Ladung, und nach dem Coulombschen Gesetz blokkiert eine so gewonnene Ladung des Filters den Eintritt von positiven Ionen ins Rohr 32. Durch diese Blockade passieren nur elektrisch neutrale Moleküle die Kapillaren des Filters und gelangen weiter ins Rohr 32, die Gaspumpe 33 und in die Ionisationskammer 22, in der weitere positive Ionen erzeugt werden, die danach mit dem Gasfluß wieder in den Behälter 3 eingeblasen werden usw.. Durch eine derartige Wiederholte Gaszirkulation mit einer konstanten Gasionisation sowie durch die Blockierung der Ionen im Filter 34 steigt die Anzahl der Ionen .im Behälter 3, wodurch im Behälter 3 ein monopolares Hybridplasma entsteht. Ein so beschriebener Zyklus läuft so lange bis die Anzahl der positiven Ionen im Behälter 3 die oben erwähnte Saturationszahl erreicht. Wenn diese erreicht ist, wird mittels Schalter 31 die Leitung 25 von der Hochspannungsquelle 26 und von Erde 27 abgeschaltet. Gleichzeitig werden die Gaspumpe 33 und die Hochfrequenzspule 24 abgeschaltet undsource 26 in the ionization chamber 22 ions with both polarities, i.e. an ambipolar plasma is generated. The electrical potential causes the electrodes 23 to receive a positive electrical potential against earth through the ohmic resistance 28. The high voltage source 26 generates a positive potential against earth. The positive potential thus created blocks the negative ions in the ionization chamber 22 and thus only positive ions are blown into the container 3. The number of positive ions in the container 3 is constantly increased by the permanent gas flow. The capillary filter 34 has a positive charge due to the positive ions, and according to Coulomb's law, a charge on the filter thus obtained blocks the entry of positive ions into the tube 32. Due to this blockage, only electrically neutral molecules pass through the capillaries of the filter and continue into the tube 32, the gas pump 33 and into the ionization chamber 22, in which further positive ions are generated, which are then blown back into the container 3 with the gas flow, etc. Through such repeated gas circulation with constant gas ionization and through the blocking of the ions in the filter 34, the number of ions in the container 3 increases, whereby a monopolar hybrid plasma is created in the container 3. A cycle described in this way runs until the number of positive ions in the container 3 reaches the above-mentioned saturation number. When this is reached, the line 25 is switched off from the high-voltage source 26 and from earth 27 by means of switch 31. At the same time, the gas pump 33 and the high frequency coil 24 are switched off and

die Vorrichtung gtämäd iß'ig. 4 ist nun bei'eit, einei) elektromagnetischen Impuls (EMP) aus beiden Komponenten (Pc + Pi) zu erzeugen, Was wie folgt geschieht: the device is now ready to generate an electromagnetic pulse (EMP) from both components (Pc + Pi), which happens as follows:

Deif Röntgenstrahier 9 erzeugt einem Rötttgenstrählungsimpulsi 8/ der in den Behälter 3 eintritt, durch die Bohrungen 10 nach unten fließt und danach auf Metallplatte 12 auftrifft. Dabei brj-cht die elektrische Symmetrie des monopolaren Hybridplasiuas im Behälter 3 zusammen, und die sphärischen elektrischen Wellen im Behälter 3 laufen in Richtung zur Innenwand des Behälters 3. Auf diese Weise entsteht die Komponente (Pi). In der gleichen Zeit wird jedoch durch diäs Auf treffen der Röntgenstrahlung 8 auf der Metallplatte 12 der Compton-SUröm erzeugt, d.h, es entsteht die Komponente (Pc). Von diesem Moment an fließen beide Stromkomponenten (Pc + Pi) durch die Metallplatte 12 weiter über die Antenne 11 zum Satelliten 14, dann über die Gaslücke zwischen dem Satellit 14 und den Entladungsstangen 15 und durch die elektrischen Kreise 18, 19, 20 und Erdleitung 17 in die Erde 27. In der Testkammer 13 herrscht ein gewählter Luftdruck, der der Satellitenhöhe in der Erdatmosphäre entspricht. Selbstverständlich werden Geräte und Apparate, die auf Bodenstationen arbeiten, bei normalem Luftdruck in der Testkammer 13 getesteteThe X-ray emitter 9 generates an X-ray pulse 8 which enters the container 3, flows downwards through the holes 10 and then strikes the metal plate 12. The electrical symmetry of the monopolar hybrid plasma in the container 3 collapses and the spherical electrical waves in the container 3 run towards the inner wall of the container 3. In this way, the component (Pi) is created. At the same time, however, the impact of the X-ray radiation 8 on the metal plate 12 generates the Compton current, ie the component (Pc) is created. From this moment on, both current components (Pc + Pi) flow through the metal plate 12, further through the antenna 11 to the satellite 14, then through the gas gap between the satellite 14 and the discharge rods 15 and through the electrical circuits 18, 19, 20 and earth wire 17 into the earth 27. In the test chamber 13 there is a selected air pressure that corresponds to the satellite altitude in the earth's atmosphere. Of course, devices and apparatus that work at ground stations are tested at normal air pressure in the test chamber 13 .

Es ist wichtig, daß militärische Geräte oder elektronische Komponenten von empfindlichen militärischen Systemen bei verschiedenen Energien der elektromagnetischen Impulse (EMP) getestet werden. Dafür ist es problemlos, unterschiedliche Energien des EMP mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 4 zu erzeugen.It is important that military equipment or electronic components of sensitive military systems are tested at different electromagnetic pulse (EMP) energies. For this purpose, it is easy to generate different EMP energies using the device shown in Fig. 4.

Die gesamte Energie des EMP ist die Summe der Energie der Komponente (Pc) und der Komponente (Pi) sowie selbstverständlich deren Verhältnis zueinander (Pc : Pi) im zeitlichen Verlauf. The total energy of the EMP is the sum of the energy of the component (Pc) and the component (Pi) and of course their ratio to each other (Pc : Pi) over time.

- Die Energie der Komponente (Pc) ist vom Röntgenstrahlungsfluß und dessen Energie (eV) anhängig, der auf die Metallplatte 12 auftrifft.- The energy of the component (Pc) depends on the X-ray flux and its energy (eV) that hits the metal plate 12.

- Ferner ist die Energie der Komponente (Pc) von der Größe (Länge &khgr; Breite) der Platte 12, auf die die Röntgenstrahlung auftrifft, und von der Kristallstruktur der Platte 12 abhängig.- Furthermore, the energy of the component (Pc) depends on the size (length x width) of the plate 12 onto which the X-rays impinge and on the crystal structure of the plate 12 .

- Die Energie der Komponente (Pi) ist von der Anzahl der Ionen 1 im monopolaren Hybridplasma abhängig, d.h., die Energie der Komponente (Pi) ist direkt abhängig vom Volumen des Behälters 3 und vom Gasdruck der neutralen Moleküle 2.- The energy of the component (Pi) depends on the number of ions 1 in the monopolar hybrid plasma, i.e., the energy of the component (Pi) is directly dependent on the volume of the container 3 and on the gas pressure of the neutral molecules 2.

- Die Energie der Komponente (Pi) ist ferner von der elektxischen Ladung der Ionen 1 und von der dielektrischen Konstante (D) der neutralen Moleküle abhängig.- The energy of the component (Pi) also depends on the electric charge of the ions 1 and on the dielectric constant (D) of the neutral molecules.

- Die Energie der Komponente (Pi) iat außerdem abhängig von der elektrischen Leitfähigkeit des Gases im Behälter 3, d.h., es besteht auch Abhängigkeit vom Gasdruck, von der Temperatur und von der Ionisation durch kosmische Strahlung.- The energy of the component (Pi) also depends on the electrical conductivity of the gas in container 3, i.e. it also depends on the gas pressure, the temperature and the ionization by cosmic radiation.

Das Verhältnis zwischen den beiden Komponenten (Pc j Pi) kann senr unterschiedlich sein, wodurch auch die absolute Energie des elektromagnetischen Impulses (EMP) geringer oder enorm groß sein kann« Wenn dieses Verhältnis z.B. bei 90 % Pc und 10 % Pi liegt, dann ist dies absolute Energie des EMp relativ gering, ist das Verhältnis jedoch 25 % Pö : 75 % Pi/ dann steigt die absolute Energie des eMp um ca. 10⁷ mal gegenüberThe ratio between the two components (Pc j Pi) can be very different, which means that the absolute energy of the electromagnetic pulse (EMP) can be either smaller or enormously large. If this ratio is 90% Pc and 10% Pi, for example, then the absolute energy of the EMp is relatively small, but if the ratio is 25 % Pö : 75% Pi/ then the absolute energy of the eMp increases by about 10 ⁷ times compared to

* 4t i Il* 4t i Il

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dem Verhältnis von 90 % Pc : 10 % Pi. Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung ist imstande, elektromagnetische Impulse (EMP) mit verschiedenen Verhältniswerten zwischen (Pc) und (Pi) zu erzeugen, wodurch die absolute Energie des EMP beliebig gesteuert werden kann. .Die Leistung der Vorrichtung in Fig. 4, ausgedrückt in der Anzahl der elektromagnetischem Impulse (EMP) pro Zeiteinheit, ist im wesentlichen von der Leistung der Ionenquelle 21 abhängig. Wenn die Ionenquelle 21 pro Zeiteinheit eine große Anzahl monopolarer Ionen 1 produziert, dann ist die Vorrichtung auch in der Lage, mehr elektromagnetische Impulse (EMP) pro Zeiteinheit zu erzeugen. In Fig. 4 ist das Beispiel einer einfachen Ionenquelle 21 angeführt. Andere, effektivere Ionenquellen können selbstverständlich eine größere Leistung erzielen.the ratio of 90% Pc : 10% Pi. The device shown in Fig. 4 is capable of generating electromagnetic pulses (EMP) with different ratios between (Pc) and (Pi), whereby the absolute energy of the EMP can be controlled as desired. .The performance of the device in Fig. 4, expressed in the number of electromagnetic pulses (EMP) per unit of time, depends essentially on the power of the ion source 21. If the ion source 21 produces a large number of monopolar ions 1 per unit of time, then the device is also capable of generating more electromagnetic pulses (EMP) per unit of time. Fig. 4 gives an example of a simple ion source 21. Other, more effective ion sources can of course achieve a greater power.

Das Verfahren kann auch mit einer weiteren Vorrichtung durchgeführt werden, wobei die elektromagnetischen Impulse (EMP) gleichfalls aus zwei Komponenten (Pc) und (Pi) bestehen. Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektromagnetischen Impulsen (EMP), die bei unterirdischen nuklearen Explosionen entstehen.The method can also be carried out with another device where the electromagnetic pulses (EMP) also consist of two components (Pc) and (Pi). Fig. 5 shows a device for generating electromagnetic pulses (EMP) that arise during underground nuclear explosions.

Im unterirdischen Raum 36 ist ein Behälter 37 für das monopolare Hybridplasma in Verbindung mit der "festkammer 13 installiert* Der Behälter 37 besteht vorteilhaft aus einem elektrisch nichtleitenden Material mit eineif großen dielektrischen Konstante und ist von der Testkammsr 13 durch eine Wand 38 ge-In the underground room 36, a container 37 for the monopolar hybrid plasma is installed in connection with the "fixed chamber 13*. The container 37 advantageously consists of an electrically non-conductive material with a large dielectric constant and is separated from the test chamber 13 by a wall 38.

If fill I I it I ti I * III tit If**If fill II it I ti I * III tit If**

trennfc. Der unterirdische Kanal 39 verbindet den Raum 36 mit dem Raum 40, in dem die nukleare Explosion stattfindet. Ein vertikaler Schacht 41 führt von der Erdoberfläche zum Raumtrennfc. The underground channel 39 connects the room 36 with the room 40 in which the nuclear explosion takes place. A vertical shaft 41 leads from the surface to the room

Bis heute wurden derartige unterirdische nukleare Explosionen ohne den Behälter 37 durchgeführt, in dem sich das monopolare Hybridplasma befindet.To date, such underground nuclear explosions have been carried out without Container 37, which contains the monopolar hybrid plasma.

Nach einer Nuklearexplosion im Raum 4O wird ein enorm großer Gammastrahlungsfluß 42 durch Schacht 39 zum Behälter 37 geführt, in dem sich das oben beschriebene monopolare Hybridplasma, das sich unmittelbar vor der nuklearen Explosion im Raum 40 im oben beschriebenen Saturationszustand befindet. Durch die zusätzliche Ionisation der neutralen Moleküle im Behälter 37, die durch die Gammastrahlung 42 bei der Explosion erfolgt, wird der elektrische Zusammenbruch (collapse) des Hybridplasmas im Behälter 37 ausgelöst, wobei die Komponente (Pi) im Behälter 37 erzeugt wird. Die Gammastrahlung fließt durch die Bohrungen 10 in der Wand 38 und trifft auf die Metallplatte 12 auf, wo entsprechend dem bekannten Compton-Effekt die Komponente (Pc) erzeugt wird. Nach einem solchen physikalischen Doppelvorgang werden die beiden Komponenten (Pc) und (Pi) gemeinsam an das zu testende militärische Gerät 14 übertragen. Wenn das elektrische Potential des Gkcätes 14 innerhalb einer kurzen Zeit eine entsprechende G'röße erreicht, dann erfolgt zwischen dem Gerät 14 und denAfter a nuclear explosion in room 40, an enormous gamma radiation flow 42 is led through shaft 39 to container 37, in which the monopolar hybrid plasma described above is located, which is in the saturation state described above in room 40 immediately before the nuclear explosion. The additional ionization of the neutral molecules in container 37, which occurs due to the gamma radiation 42 during the explosion, triggers the electrical collapse of the hybrid plasma in container 37, whereby the component (Pi) is generated in container 37. The gamma radiation flows through the holes 10 in wall 38 and hits metal plate 12, where the component (Pc) is generated according to the well-known Compton effect. After such a physical double process, the two components (Pc) and (Pi) are transmitted together to the military device 14 to be tested. If the electrical potential of the device 14 reaches a corresponding value within a short time, then a current is generated between the device 14 and the

* # 1**4* # 1**4

• · ■ a *· ■ a *

Entladungsstangen 15 eine elektrische Entladung. Die Entladur>.gs stangen 15 sind mitähnlichen elektrischen Kreisen (18, 19, 20), wie in Fig. 4, verbunden. So werden mittels der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung die elektromagnetischen Impulse (EMP) erzeugt, die aus den beiden Komponenten (Pc) und (Pi) bestehen. Bis heute hat man bei unterirdischen nuklearen Explosionen stets nur die Komponente (Pc), d.h., ien Compton-Strom, erzeugt, ohne die zusätzliche Komponente (Pi). Eine Blockierungswand 43 stellt einen Mechanismus dar, der den Schacht 39 bereits während der Explosion zu schließen beginnt, um dadurch die Einrichtung im Raum 36 vor einer Zerstörung zu schützen. Der Kanal 39 steht in der Regel unter Vacuum und ist deshalb weitaus komplizierter als dargestellt. Die Stärke des nuklearen Sprengkopfes liegt für einen solchen Test zwischen 1,7 Kilotonnen (TNT) äquivalent und 170 Kilotonnen (TNT) äquivalent *Discharge rods 15 generate an electrical discharge. The discharge rods 15 are connected to similar electrical circuits (18, 19, 20) as in Fig. 4. Thus, by means of the device shown in Fig. 5, the electromagnetic pulses (EMP) are generated, which consist of the two components (Pc) and (Pi). To date, in underground nuclear explosions, only the component (Pc), i.e., a Compton current, has been generated, without the additional component (Pi). A blocking wall 43 represents a mechanism which begins to close the shaft 39 during the explosion in order to protect the equipment in the room 36 from destruction. The channel 39 is usually under vacuum and is therefore much more complicated than shown. The strength of the nuclear warhead for such a test is between 1.7 kilotons (TNT) equivalent and 170 kilotons (TNT) equivalent *

Es ist wichtig das Volumen des Behälters 37 und den absolut ten Gasdruck im Behälter 37 präzise zu berechnen und diese im Verhältnis zum Gammastrahlungsfluß 42 anzupassen. Derartige Berechnungen sind für die absolute Energie der elektromagnetischen Impulse (EMP), die durch das Verhältnis zwischen (Pc) und (Pi) bestimmt werden, entscheidend.It is important to accurately calculate the volume of the container 37 and the absolute gas pressure in the container 37 and to adjust these in relation to the gamma radiation flux 42. Such calculations are crucial for the absolute energy of the electromagnetic pulses (EMP), which are determined by the ratio between (Pc) and (Pi).

Durch die Wand des Behälters 37 sind elektrische Leitungen 44 geführt, an deiren Enden Entladungselektröden 45 angeordnet eindr die eine Bedeutung hei der überprüfung des monogölarenElectrical lines 44 are led through the wall of the container 37, at the ends of which discharge electrodes 45 are arranged, which are important in checking the monogolary

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Hybridpiasmas vöt der nuklearen Explosion haben&diams; Das möhopolaüe HybfidpläSmä im Behälter 37 muß nämlich wiederholt vor
der Explosion überprüft Werden. Dies geschieht folgendermaßen&iacgr;Hybridplasmasmas from the nuclear explosion&diams; The mohopolaüe hybridplasm in container 37 must be repeatedly
the explosion. This is done as follows&iacgr;

Wenn im Behälter 37 das monopolara Hybridplasma den Satura- *When in container 37 the monopolar hybrid plasma reaches the saturation *

tionszustand erreicht hat, dann wird zwischen den Elektroden Ition state, then between the electrodes I

45 eine küifa andauernde elektrische Entladung erzeugt. Dies |45 produces a continuous electrical discharge. This |

geschieht, wenn die Leitungen 44 an eine Hochspännungsquelle t happens when the lines 44 are connected to a high voltage source t

(nicht dargestellt) angeschlossen sind. Nach einer Solchen |(not shown) are connected. After such a |

elektrischen Entladung bricht die elektrische Symmetrie das |electrical discharge breaks the electrical symmetry |

monopolaren Hybridpläsmäs im Behaltet 37 zusammen* Dabei wird |monopolar hybrid plasma in the hold 37 together* This |

die Komponente (Pi) erzeugt. Man kann jene Proben mehrere Ma- | Ie hintereinander wiederholen. Die Ionen worden dutch denthe component (Pi) is generated. These samples can be repeated several times in a row. The ions are separated by the

Ioneneingang 4 gemäß dem oben beschriebenen Verfahren in den fIon input 4 according to the procedure described above in the f

Behälter 37 geführt. Diese Vorrichtung zur Erzeugung von elek- ||Container 37. This device for generating electrical ||

tromagnetischen Impulsen (EMP) mit beiden Komponenten (Pc) und |tromagnetic pulses (EMP) with both components (Pc) and |

(Pi) ist im Prinzip die gleiche wie die in Fig. 4, und der Un- ^e (Pi) is in principle the same as that in Fig. 4, and the un- ^e

terschied zwischen diesen beiden Vorrichtungen besteht nur in iThe difference between these two devices is only in

der Gammastrahlungs- bzw. der Röntgenstrahlungsquelle. In §the gamma radiation or X-ray source. In §

Fig. 4 ist dies ein Röntgenstrahier 9 und im Falle der Fig. 5 fFig. 4 this is an X-ray emitter 9 and in the case of Fig. 5 f

f ist diese Quelle eine nukleare Explosion im unterirdischen 1 f this source is a nuclear explosion in the underground 1

Raum 40. t Room 40. t

Für den Fachmann wird aufgrund der Ausbildung der Vorrichtung
gem. Fig. 4, 5 ohne weiteres erkennbar, daß das Verhältnis
zwischen der Komponente (Pc) und der Komponente (Pi) des EMP &ggr; mittels der Parameter dieser Vorrichtungen physikalisch ein- |For the expert, due to the design of the device
According to Fig. 4, 5 it is immediately apparent that the ratio
between the component (Pc) and the component (Pi) of the EMP &ggr; by means of the parameters of these devices |

fach einstellbar ist. |can be adjusted. |

« 4« 4

·'*·· ·&diams; es se·'*·· ·&diams; it is

Die Vorteile der beiden Vorrichtungen gegenüber den bekannt&tt EMP-Simülatoren bestehen darin, daß die erzeugten elektromagnetischen Impulse (EMP) aus den zwei Komponenten (Pc) und (Pi) bestehen und die so erzeugten EMP alle physikalischen Eigenschaften wie die elektromagnetischen Impulse (EMf) haben, die nach einer nuklearen Explosion in der oberen EiTd-* atmosphäre entstehen.The advantages of the two devices compared to the known EMP simulators are that the generated electromagnetic pulses (EMP) consist of the two components (Pc) and (Pi) and the EMP generated in this way have all the physical properties of the electromagnetic pulses (EMf) that arise after a nuclear explosion in the upper EiTd-* atmosphere.

Beobachtungen bei nuklearen Explosionen in der oberen Erdatmosphäre haben bestätigt, daß die elektromagnetischen Im^ pulse (EMP) mit einer größeren Energie erzeugt werden, wenn die nukleare Explosion in einer Höhe zwischen 350 km und 450 km über der Erdoberfläche erfolgt. Alle anderen nukieaj.cn Explosionen, die unter oder über dieser Grenze stattfanden, haben entweder ganz schwache öder überhaupt keine elektromagnetischen Impulse erzeugt. Ferner haben die gemachten Erfahrungen gezeigt, daß die Energie des EMP von vielen physikalischen Parametern abhängig ist, nämlich bspw. vonObservations of nuclear explosions in the upper atmosphere have confirmed that the electromagnetic pulses (EMP) are generated with greater energy when the nuclear explosion occurs at an altitude of between 350 km and 450 km above the Earth's surface. All other nuclear explosions that occurred below or above this limit have generated either very weak electromagnetic pulses or no electromagnetic pulses at all. Furthermore, experience has shown that the energy of the EMP depends on many physical parameters, for example

- der Tages- und Jahreszeit der nuklearen Explosion,- the time of day and year of the nuclear explosion,

- der geographischen Position,- the geographical position,

- den Fragmenten des nuklearen Sprengkopfes nach, der Explosion,- the fragments of the nuclear warhead, the explosion,

- dem Zeitabstand zwischen zwei hintereinander erfolgenden Explosionen,- the time interval between two consecutive explosions,

- der geographischen Distanz zwischen zwei hintereinander stattfindenden nuklearen Explosionen,- the geographical distance between two consecutive nuclear explosions,

- dem geomagnetischen Feld,- the geomagnetic field,

• · Il » 4 &iacgr; . .• · Il » 4 &iacgr; . .

• II· < · ·• II· < · ·

•> ie ce f •> ie ce f

- der kosmischen Strahlung und sogar von - cosmic radiation and even

- dei' Sorinenaktivität u.a.- the Sorinen activity etc.

Is ist bekannt/ daß die oberen Schichten der Erdatmosphäre aus ionisiertem Gas, d.h., aus Plasma bestehen. Diese Schichten und Plasmen sind relativ gut erforscht. Es ist ferner bekannt * daß ganze Regionen in der oberen Erdatmosphäre aus iionopolaren Ionen bestehen, wie aus positiven Ionen, negativen Ionen, Elektronen, Moleküle-Ion-Büschel (cluster), Elektronenschwärme, Mölekül-Elektron-^BÜschel (cluster) u.a.. Ferner ist bekannt, daß die elektrische Symmetrie solcher Regionen durch die Dynamik der oberen Schichten der Erdatmosphäre seitlich schnell verändert wird und sich dabei immer wieder qualitativ neue Plasmaregiöneh bilden. Gerade diese Regionen des atmosphärischen Plasmas sind zum Teil die Energiequelle für die Pi-Komponente der elektromagnetischen Impulse (EiMP) , die nach nuklearen Explosionen in der oberen Erdatmosphäre entstehen.It is known that the upper layers of the Earth's atmosphere consist of ionized gas, i.e. plasma. These layers and plasmas have been relatively well researched. It is also known that entire regions in the upper Earth's atmosphere consist of ionopolar ions, such as positive ions, negative ions, electrons, molecule-ion clusters, electron swarms, molecule-electron clusters, etc. It is also known that the electrical symmetry of such regions is rapidly changed laterally by the dynamics of the upper layers of the Earth's atmosphere, and that qualitatively new plasma regions are constantly being formed. It is precisely these regions of the atmospheric plasma that are partly the energy source for the pi component of the electromagnetic pulses (EiMP) that arise after nuclear explosions in the upper Earth's atmosphere.

Ferner sind die nuklearen Explosionen selbst und die danach expandierten Bombenfragmente, -teilchen sowie das Bombenpias-•mä selbst und die relativistischen Eleltronen, die aus dem Zerfall der Spaltenprodukte (Fission Products Decay) resultieren und das im Zusammenhang mit dem geomagnetischen Feld und dem danach künstlich geformten Van Allen Belt (Van Allen Gürtel) und zusätzlichen physikalischen Parametern, die über die Energie des EMP entscheiden. Nicht zuletzt die sogenannte Plasmablase (Plasma Bubble), die im geomagnetischen Feld einerFurthermore, the nuclear explosions themselves and the bomb fragments and particles that expand afterward, as well as the bomb plasma itself and the relativistic electrons that result from the decay of the fission products (Fission Products Decay) and that in connection with the geomagnetic field and the artificially formed Van Allen Belt (Van Allen Belt) and additional physical parameters that determine the energy of the EMP. Last but not least, the so-called plasma bubble that exists in the geomagnetic field of a

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nuklearen Explosion hoch oben, über dor Erdoberfläche entsteht/ partizipiert bei der Eriefgiesünt'ue der elektromagnetischen IW-pulse (EMp). Alle genannten physikalischen Parameter habe« ihren Ursprung im monopolaren Ilybridplaöma/ das durch nabüi'^ liehe Phänomene Und durch die nukleare Explosion selbst entsteht. Ohne ein so existierendes Hybridpläsina in der oberen Erdatmosphäre würde die Komponente (Pi) in den elektromagnetischen Impulsen (EMP) nicht vorhanden sein.The component (Pi) in the electromagnetic pulses (EMP) is created by a nuclear explosion high above the Earth's surface. All of the physical parameters mentioned have their origin in the monopolar hybrid plasma, which is created by natural phenomena and by the nuclear explosion itself. Without such an existing hybrid plasma in the Earth's upper atmosphere, the component (Pi) in the electromagnetic pulses (EMP) would not be present.

Fast alle diese natürlichen Parameter, welche die Gesamtenergie der elektromagnetischen Impulse (EMP) determinieren/ sind mittels der Vorrichtungen gemäß Fig. 4, 5 simulierbar*Almost all of these natural parameters that determine the total energy of electromagnetic pulses (EMP) can be simulated using the devices shown in Fig. 4, 5*

Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung, die ein Beispiel von elektromagnetischen Impulsen (EMP) schematisch zeiyt, üie nach einer nuklearen Explosion in der oberen Erdatmosphäre entstehen. Tatsächlich handelt es sich bei diesen elektromagnetischen Impulsen (EMP) um Schwebungen mit mehreren überlagerten Frequenzen, die sich zum Teil nur wenig voneinander unterscheiden, und teilweise sind diese Frequenzunterschiede enorm groß.Fig. 6 is a graphical representation which schematically shows an example of electromagnetic pulses (EMP) which are generated in the upper atmosphere of the Earth after a nuclear explosion. In fact, these electromagnetic pulses (EMP) are beats with several superimposed frequencies, some of which differ only slightly from one another, and some of which have enormous frequency differences.

Das Diagramm in Fig. 6 zeigt die Abhängigkeit des Potential* gradienten in Volt pro Meter-von der Zeit. Die wichtigste Frequenz dieser Schwebungen ist die oben beschrieben Oszillation des Hybridplasmas. Das Hybridplasma oszilliert in Form von sphärischen Wellen, die sich vom Zentrum des Behälters 3The diagram in Fig. 6 shows the dependence of the potential* gradient in volts per meter on time. The most important frequency of these beats is the oscillation of the hybrid plasma described above. The hybrid plasma oscillates in the form of spherical waves that radiate from the center of the container 3

zur inneren Wand des Behälters hin ausbreiten (Fig. 3). In Fig. 6 sind diese Oszillationen mit Os bezeichnet und befinden sich am steigenden Teil eines jeden .Impulses der Schwebungen. Die Oszillation der sphärischen Wellen ist das oszillierende elektrische Feld, das zur Komponente (Pi) gehört.towards the inner wall of the container (Fig. 3). In Fig. 6 these oscillations are denoted by Os and are located on the rising part of each pulse of the beats. The oscillation of the spherical waves is the oscillating electric field belonging to the component (Pi).

Mit einer komplizierten theoretisch-mathematischen Berechnung wurde festgestellt, daß der physikalische Vorgang, der den Zusammebruch der elektrischen Symmetrie des Polybüschels (polycluster) definiert, die Oszillation (Os) am steigenden Teil der elektromagnetischen Impulse (EMI¹) ist. Die sphärischen Wellen der Komponente (Pi) folgen in hunderteLei oder sogar in tausendstel Picosekunden hinhereinander und bilden die enorm große Frequenz (Os) jener Schwebungen, die der Grund dafür ist, warum diese Komponente (Pi) eine enorm große Energie hat. Experimentell ist nachgewiesen, daß der elektrische Strom der Komponente (Pi) durch alle bekannten elektrischen Isolatoren hindurchgeht, die aus keramischem Material, Porzellan, Glas und auf der Basis von Graphit hergestellt sind. Dieser Strom weist eine enorm große Abweichung vom Ohmschen Gesetz auf und hat kaum die bekannten galvanischen Eigenschaften. Der elektrische Strom der Komponente (Pi) "fließt" z.B. durch einen 1 m langen und im Querschnitt 1,3 cm großen keramischen Stab "hindurch", ohne daß an dessen Ende eine elektrische Spannung gemessen werden konnte* Das selbe keramische Material hat eine elektrische Spannung von 2,8 Millionen Volt pro Meter Länge zwlödheh dei? KUgelelektrode deö Van de GUääfir GeneifätöUä und deli Elide ausgehalfeen. Es wurden auchBy means of a complex theoretical-mathematical calculation it was found that the physical process which defines the breakdown of the electrical symmetry of the polycluster is the oscillation (Os) of the rising part of the electromagnetic pulses (EMI ¹ ). The spherical waves of the component (Pi) follow one another in hundreds of lei or even thousandths of a picosecond and form the enormous frequency (Os) of these beats, which is the reason why this component (Pi) has an enormous energy. It has been experimentally proven that the electric current of the component (Pi) passes through all known electrical insulators made of ceramic material, porcelain, glass and on the basis of graphite. This current shows an enormous deviation from Ohm's law and hardly has the known galvanic properties. The electric current of the component (Pi) "flows through", for example, a ceramic rod that is 1 m long and has a cross-section of 1.3 cm, without an electric voltage being measured at the end.* The same ceramic material has an electric voltage of 2.8 million volts per meter of length between the ball electrode of the Van der GUääfir GeneifätöUä and the Elide.

andere Eigenschaften jenes Stromes untersucht und festgestellt, daß man die physikalischen Eigenschaften dieses Stromes nur mit der enorm großen Frequenz dieses Stromes erklären kann.other properties of that current were investigated and it was found that the physical properties of this current can only be explained by the enormous frequency of this current.

Nur perfekte Kenntnisse über alle physikalischen Eigenschaften der elektromagnetischen Impulse (KMP) und hauptsächlich über die Eigenschaften der Komponente (Pi) können zu einem Erfolg führen, um die Schutzmaterialien gegen die Vernichtungskraft der elektromagnetischen Impulse (EMP) für alle bekannten militärischen Einrichtungen zu finden, die hauptsächlich vom quantitativen Verhältnis zwischen der Komponente (Pc) und der Komponente (Pi) abhängig ist:Only perfect knowledge of all physical properties of electromagnetic pulses (EMP) and mainly of the properties of the component (Pi) can lead to success in finding protective materials against the destructive power of electromagnetic pulses (EMP) for all known military facilities, which mainly depends on the quantitative ratio between the component (Pc) and the component (Pi):

EMP = Pc + Pi.EMP = Pc + Pi.

Mit den in Fig. 4, 5 dargestellten Vorrichtungen ist man jedoch Imstande, diese notwendigen wisisenschaf tlichen und technischen Kenntnisse zu erforschen.However, with the devices shown in Fig. 4 and 5, it is possible to investigate this necessary scientific and technical knowledge.

Claims

&bgr; * ■ ■ I · I I .· : ·: :.··..,■·. ,· Patent Attorneys * ' * * "..**..* ",. , Dlpl.-lrtg. Amthor DlfWng. Wolf 6450 Hanau 7 - 1 - (15 6,&Lgr;5) Sohutzanspritiche!

1.Device for generating electromagnetic pulses comparable to those generated by a nuclear explosion in the upper atmosphere of the Earth,

marked

through a plasma chamber (3) made of electrically neutral material and a test chamber (13) associated therewith, into which a discharge antenna (11) of the plasma chamber (3) protrudes, into which an ion source (21) flows, which is also connected to the plasma chamber (3) on the suction side, wherein the inlet to the ion source (21) and its outlet are outside the arrangement area of the discharge antenna and the inlet area opposite it for the supply of additional ionization energy.

I
I
\ gy are arranged.

2. Device according to claim T , characterized in that on the outside of the plasma chamber

(3) an X-ray source (9) is arranged in the entrance area for additional ionization energy.

. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the opening to the

Ion source (21) with a capillary filter (34) made of a

jf Material with a large dielectric constant

k . hen is.

4· . Device according to one of claims 1 to 3 , characterized in that a first discharge electrode (23) of the ion source (21) is connected to a direct current high-voltage source (26) through an inductive resistor (29) and a second discharge electrode (23) is connected to the earth (27) and the high-voltage source (26) through an ohmic resistor (28).

it i Iit i I II*II*