Устройство стабилизации тока пучкауСКОРЕННыХ элЕКТРОНОВ Советский патент 1981 года по МПК H05H5/02 

(54) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ТОКА ПУЧКА УСКОРЕННЫХ

ЭЛЕКТРОНОВ

1

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в ускорителях электронов для прикладных целей.

Известны устройства для стабилизации тока пучка электронов в ускорителях для прикладных целей, содержащих, как правило, трансформаторный высоковольтный источник ускоряющего напряжения и электронную пущку с накаливаемым катодом 1.

Недостатком известных устройств является относительно большое время выведения установки на заданный ток пучка, что связано с особенностями принципиальной схемы питания.

Известно также устройство стабилизации тока пучка электронов, содержащее источник электронов с накаливаемым катотодом, трансформатор накала катода, подключенный к отводу высоковольтной обмотки источника ускоряющего напряжения и световой канал регулирования тока накала с блоком управления 2.

Однако данное устройство характеризуется длительным временем выхода на режим.

Цель изобретения - сокращение времени вывода ускорителя в режим заданного

тока пучка и обеспечение применимости устройства в ускорителях с повышенной частотой питания.

Эта цель достигается тем, что трансформатор накала катода подключен ко вторичной обмотке источника ускоряющего напряжения, через диодный мост, в диагональ которого вклю-чен фототиристор, а синхронизирующий вход блока управления светового канала соединен с низкопотенциальной обмоткой источника ускоряющего напряжения, причем, последовательно с фототиристором включен стабилитрон.

На фиг. 1 схематически показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - графики его работы.

Устройство содержит трансформаторный источник 1 ускоряющего напряжения, накаливаемый катод 2, трансформатор 3 накала, диодный мост 4 с фототиристором в диагонали моста, световой канал 5 и блок 6 управления.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии управляющего светового импульса фототиристор закрыт и напряжение на трансформаторе канала равно нулю даже при наличии ускоряющего напряжениял Напряжение на фототиристоре при этом имеет вид 2-х полупериодного выпрямленного синусоидального несглаженного напряжения, амплитуда которого равна амплитуде напряжения обмотки цепи rfaкала. Блок управления и световой канал вырабатывают короткие импульсы света у , синхронизированные с переменным напряжением высоковольтного трансформатора, причем фазовый сдвиг между этими импульсами и упомянутым напряжением определяется разностным сигналом между эталонным током приказа и током пучка. При токе пучка, равном нулю, световой импульс включает фототиристор в начале каждого полупериода так, что, ток накала оказывается максимальным и существенно превышает номинальный ток в установивщемся режиме. В результате этого происходит интенсивный разогрев катода. При достижении заданного значения тока пучка фаза светоимпульса изменяется так, что ток накала резко уменьщается до значения, необходимого для поддерживания заданного режима. Тем самым удается обеспечить быстрый вывод ускорителя на режим заданного тока пучка. Нерегулирование при этом мало, ибо при незначительном повыщении тока пучка заданного значения ток накала электронной пущки исчезает. На фиг. 2 а показаны диаграммы светоимп ульса - Ф , напряжения фототиристора UT и напряжения на трансформаторе накала UH как функции времени ti. На диаграмме Uu f(t) промежуток Ai есть время, когда напряжение (и ток) фототиристора оказывается меньше удерживаемого, в результате чего тиристор закрывается и остается закрытым до прихода следующего импульса ,С ростом частоты питания источника ускоряющего напряжения промежуток Д1 уменьшается и может стать таким, что тиристор не успеет выключиться, и устройство оказывается неработоспособным. Поэтому регулятор переменного тока в виде диодного моста с тиристором в диагонали, выгодно отличаясь простотой, обладает недостатком - повышенным требованием к частотным свойствам тиристора. Указанный недостаток можно устранить установкой в диагональ моста последовательно с тиристором стабилитрона по схеме, показанной на фиг. 26. Когда напряжение в диагонали моста становится меньше напряжения стабилизации (напряжение пробоя стабилитрона), сопротивление цепи резко возрастает, и папряжение на тиристоре соответственно уменьшается, т. е. увеличивается время At, в течение которого обеспечиваются условия для закрытия тиристора. На фиг. 26 показана диаграмма напряжения на тиристоре для этого случая. Такой же эффект можно получить включением двух встречно соединенных стабилитронов в цепи переменного тока последовательно с диодным мостом. Поскольку напряжение пробоя стабилитрона выбирается много меньше максимального напряжения питания цепи накала, его введение мало сказывается на потребляемой мощности. В предлагаемом устройстве синхронизирующий вход блока 6 управления может быть подключен принципиально как к первичной обмотке, так и к секции вторичной обмотки трансформатора ускоряющего напряжения. Подключение ко вторичной обмотке является предпочтительным, так как устраняется влияние фазового сдвига между первичным и вторичным напряжениями, возникающими при изменении нагрузки ускорителя. Предлагаемое устройство пригодно как для ускорителя с выпрямлением высокого напряжения, так и для ускорителей без такого выпрямления. Применение устройства, ускоряющего вывод ускорителя на заданный режим по току пучка, -- повышает производительность установки для радиационной обработки материалов, обеспечивая тем самым значительный экономический эффект. Формула изобретения 1.Устройство стабилизации тока пучка ускоренных электронов, содержащее источник электронов с накаливаемым катодом, трансформатор накала катода, подключенный к отводу высоковольтной обмотки источника ускоряющего напряжения и световой канал регулирования тока накала с блоком управления, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени вывода ускорителя в режим заданного тока пучка, трансформатор накала катода подключен ко вторичной обмотке источника ускоряющего напряжения через диодный мост, в диагональ которого включен фототиристор, а синхронизирующий вход блока управления светового канала соединен с низкопотенциальной обмоткой источника ускоряющего напряжения. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения применимости устройства в ускорителях с повышенной частотой питания, последовательно с фототиристором включен стабилитрон. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3.109.931, кл. 328-234, опублик. 1963. 2.Патент Японии № 34 514, кл. 100 А 33, опублик. 1974.

r

JIn

ФУ

V:

Vr

N

.

J:2

At