Импульсный генератор для питания отклоняющих пластин ускорителя Советский патент 1990 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к высокоольтной импульсной технике и может ыть использовано в импульсных ускоителях заряженных частиц с регулирумой длительностью импульса тока.

Цель изобретения - повышение наежности генератора за счет повышеия помехозащищенности и уменьшения оличества элементов генератора,

На фиг. 1 приведена принципиальная хема импульсного генератора; на иг. 2 - осциллограммы работы генераора.

На фиг. 2 приняты следуюпше ,обОз- j.j начения: ч - входной управляющий импульс; 5- напряжение на сетке коммутаторной лампы; 6- напряжение на отклоняющих пластинах ускорителя; rv, Q - форма импульса тока до откло- 20 няющих пластин и после их прохождения соответственно.

Импульсный.генератор для питания отклоняющих пластин ускорителя содержит высоковольтный источник 1 напря- 25 жения, положительный вывод которого через резистор 2 соединен с отклоняющими пластинами 3 и анодом коммутаторной лампы 4, катод которой соединен с общей шин5Й. Отрицательный jg вывод источника 5 напряжения смещения соединен с обкладкой конденсатора 6 смещения, концом вторичной обмотки импульсного трансформатора 7 и выводом коммутирующего элемента 8, s качестве которого могут быть использованы управляемые полупроводниковые или электронные приборы (транзисторы, лампы). Сетка коммутаторной лампы 4. соединена с началом вторичной обмотки Q импульсного трансформатора 7 и анодом первого диода 9, катод которого подсоединен к второй отклоняющей пластине 3 и обкладке конденсатора 10, а вторая обкладка его соединена j с общей 11 иной, к которой также подсоединены отрицательный вывод высоковольтного источника 1 напряжения, положительный вывод источника 5 напряжения смещения, вывод коммутирующего элемента 8, конец первичной обмотки имп-ульсного трансформатора 7 и анод в торого диода 11 , катод которого соединен с началом первичной обмотки импульсного трансформатора 7 и второй обкладкой конденсатора 6 смещения.

Импульснмй генератор для питания отклоняющих пластин ускорителя работает следующим обра зом.

Q

35

j.j 20

25 jg Q j й

В исходном состоянии отклоняющие пластины 3 и конденсатор 10 заряжены от высоковольтного источника 1 напряжения через резистор 2, а конденсатор 6 смещения поддерживает на сетке закрытой коммутаторной ла-мпы 4 отрицательное напряжение. Коммутирующий элемент 8 заперт. При поступлении Q на его вход управляющего импульса и пр (фиг. 2а), длительность которого определяется необходимой длительностью токового импульса C ускорителя, он открывается. При этом отрицательно заряженная обкладка конденсатора 6 соединяется через комму- тируюш 1й элемент В с общей щиной, следовательно отрицательное смещение снимается с сетки коммутаторной лам- пы 4. Одновременно конденсатор 6 разряжается через первичную обмотку трансформатора 7 и коммутирующий эле-, мент 8, при этом на вторичной обмот- ке формируется положительный импульс, которьш и открывает коммутаторную лампу 4 (фиг. 26). Если на управляющем импульсе появляются выбросы больщой амплитуды, они ограничиваются цепью диод 9 - конденсатор 10. Разряд отклоняющих пластин 3. ускорителя происходит через промежуток анод - сетка коммутаторной лампы А и диод 9..

Формирование импульса тока заданной длительности отклоняющими пластинами 3 ускорителя происходит следующим образом. При заряженных отклоняющих пластинах 3 частицы, проходя между ними, отклоняются от осевой траектории и, следовательно, выпадают из общей длительности токового импульса (фиг. 2в, д). Для формирования фронта токового импульса открывается коммутаторная лампа 4, причем отклоняющие пластины 3 разрядятся через ее промежуток анод - сетка и диод 9, при этом частицы пролетают пластины 3, не отклоняясь от осевой траектории, и попадают в ускоряющую секцию (фиг. 2в, г, д). А для формирования заднего фронта токового импульса запирается коммутаторная лампа 4 путем закрывания коммутирующего элемента 8. При этом прекращается разряд конденсатора 6 смещения, т.е. прекращается формирование положительного импульса, и отсоединяется конец вторич - ной обмотки трансформатора 7 от общей .тины, т.е. отрицательно заряженная

35

обкладка конденсатора 6 прикладывается к сетке комг- утаторной лампы А через вторичную обмотку импульсного трансформатора 7. Диод 11 служит для закорачивания импульса обратной полярности,, появляющегося на первично обмотке импульсного трансформатора 7 Отклоняющие пластины 3 заряжаются через резистор 2 от высоковольтного источника 1 напряжения, попавшие частицы вновь отклоняются от осевой .траектории, следовательно, не попадают в процесс ускорения (фиг. 2в, г, д).

Обычно отклоняющие пластины устанавливаются между источником электронов и ускоряющей секцией. Общее управление генератором осуществляется от блока синхронизации всего ускори- теля.

Таким образом, повышение надежности импульсного генератора происходит за счет уменьшения количества источников напряжения, а также за счет изменения схемы формирователя Iуправляющих импульсов, включающих меньшее количество элементов, причем они должны выдерживать меньшее значение напряжения, а следовательно, повышается надежность их работы. Это происходит вследствие того, что при формировании управляющего импульса коммутирующий элемент, открываясь.

снимает отрицательное напряжение с

сетки коммутаторной лампы путем присоединения отрицательно заряженной обкладки конденсатора смещения к общей шине..При разряде конденсатора смещения -через первичную обмотку им- пульсного трансформатора, на вторичной формируется положит ел ьньп управляющий инпульс, амплитудное значение которого по абсолютной величине равно величине напряжения смещения. Кро ме того, источник напряжения смещени и конденсатор смещения служат как для соединения отрицательного напряжения на сетке коммутаторной лампы, так и для формирования управляющих импульсов.

Введение конденсатора .10 позволяет повысить надежность, так как в схеме генератора не используется дополнительный источник напряжения, причем конденсатор .заряжается от высоковольтного источника напряжения через резистор и отклоняющие пластины ускорителя до величины напряжения, рав5

0

5 О

5

д с

ного падению напряжения на коммутаторной лампе. Причем вапичина этого напряжения обьгано соответствует положительному значению управляющих импульсов и яБляется достаточной для открывания комментатор ной лампы. Кроме того, цепь из конденсатора и первого диода, анодом подключенного к сетке коммутаторной лампы, является ограничителем для положительных управляющих импульсов, что также повышает надежность генератора путем защиты сетки коммутаторной лампы от высоковольтных импульсов, возникающих от внешних по.мех.

Разряд отклоняющих пластин ускорителя происходит не через всю коммутаторную лампу, а через промежуток анод - сетка, что сокращает время формирования фронта и спада токового импульса ускорителя.

Формула изобретения

Импульсный генератор для питания отклоняющих пластин ускорителя, содержащий высоковольтный источник напряжения, положительный вывод которого через резистор соединен с от:о1оня- ющей пластиной и анодом ком1 гутатор- ной лампы, катод которой подсоединен к общей щине, отрицательному выводу высоковольтного источника напряжения, положительному выводу источника напряжения смещения, отрицательньп вывод I которого соединен с обкладкой конденсатора смещения, коммутирующий элемент, отличаю щийся тем, что, с целью повышения надежности, введены два диода, импульсный трансформатор, конденсатор, одна обкладка . которого соединена с второй отклоняющей пластиной и катодом первого диода, анод которого соединен с сеткой коммутаторной лампы и началом вторичной обмотки и myльcнoгo трансформатора, при этом ее конец подключен к отрицательному выводу источника напряжения смещения, выводу коммутирующего элемента и обкладке конденсатора смещения, вторая обкладка которого соединена с катодом второго диода и началом первичной обмотки импульсного трансформатора, конец которой соединен с общей шиной, к которой также подсоедийены вторая обкладка конденсатора, анод второго диода и второй вывод коммутирующего элемента.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в импульсных ускорителях заряженных частиц с регулируемой длительностью импульса тока. Цель изобретения - повышение надежности генератора. Генератор содержит высоковольтный источник 1 напряжения, который через резистор 2 заряжает отклоняющие пластины 3 и конденсатор 10. Конденсатор 6 смещения заряжен через диод 11 от источника 5 напряжения смещения и поддерживает на сетке закрытой коммутаторной лампы 4 отрицательное напряжение. При поступлении на вход коммутирующего элемента 8 управляющего импульса конденсатор 6 разряжается через него и первичную обмотку импульсного трансформатора 7, на вторичной обмотке которого формируется импульс, отпирающий коммутаторную лампу 4. Если на управляющем импульсе появляются выбросы большой амплитуды, они ограничиваются цепью диод 9 - конденсатор 10, что повышает помехозащищенность генератора. Через промежуток анод - сетка коммутаторной лампы 4 и диод 9 разряжаются отклоняющие пластины 3 ускорителя, через разряженные пластины ускорителя пролетают частицы, попадая в процесс ускорения. При закрывании коммутирующего элемента 8 запирается коммутаторная лампа 4 и отклоняющие пластины 3 ускорителя вновь заряжаются от источника 1 напряжения, при этом частицы, отклоняясь от траектории, не попадают в процесс ускорения. 2 ил.