DK168842B1 - Højspændingsgenerator - Google Patents

Description

DK 168842 B1 i

Den foreliggende opfindelse angår en højspændingsgenerator, eksempelvis til brug i forbindelse med en partikeldetektor .

Fra beskrivelsen til fransk patent nr. 2.561.778 5 kendes en partikeldetektor, som arbejder ved en strøm af størrelsesordenen pA. En detektor af denne type skal over sine elektroder have en høj jævnspænding, foretrukket mellem 1000 og 4000 V.

GB patentskrift nr. 1.513.190 angår en højspændings-10 generator med en spændingstransformer, hvor primærviklingen fødes af en Dar1ingtonkobling, der trigges af en transistor, styret af et RC-kredsløb.

Formålet med opfindelsen er at anvise en højspændingsgenerator, som kan afgive en sådan højspænding på omkring 15 1000 til 4000 V på basis af en polariseringsspænding på omkring 10 V. Generatoren skal have små dimensioner og et meget lille strømforbrug.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved den i krav 1 anviste udformning.

20 Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegninge, hvor fig. 1 viser en højspændingsgenerator ifølge opfindelsen i forbindelse med en partikeldetektor, og fig. 2 en spændingsdobler til brug i højspændings-25 generatoren.

I fig. 1 er antydet en partikeldetektor omfattende to elektroder,af hvilke den ene elektrode 1 er forbundet til en højspændingsgenerator, medens den anden elektrode 2 er forbundet til jord via et galvanometer 3. Højspæn-30 dingsgeneratoren omfatter i det væsentlige en RC-kreds be stående af en modstand 4 og en kondensator 5 i serie, to transistorer 6 og 7, en transformer med en primær vikling 8 og en sekundær vikling 9 og en spændingsdobler 10.

I en udførelsesform er modstanden 4 af størrelses-25 ordenen 20 Μ.Λ, * kondensatoren 5 af størrelsesordenen 470 pF, primærviklingen 8 på omkring 20 vindinger og sekundærviklingen 9 på mellem 500 og 1000 vindinger.

Fig. 2 viser et eksempel på en spændingsdobler 10 af konventionel type og omfattende kondensatorer 11,12,13 og 14 og dioder 15,16,17 og 18.

DK 168842 B1 2

Tidskonstanten i RC-kredsen for opladning af kondensatoren er nogls få ms, og ledetiden for stor strøm (af størrelsesordenen 1 A) i transistoren 7 er af størrelsesordenen nogle ps.

c- Højspændingsgeneratoren virker på følgende måde: kondensatoren 5 oplades på få ms og potentialet i fællespunktet 19 for RC-kredsen, som er forbundet til transistorens 6 basis, når den tærskelværdi, hvor transistoren 6 bliver ledende. Derved trigges effekttransistoren 7, som vil lede strøm gennem transformerens primærvikling, som på grund af spredningskapacitet vil optræde som en oscillator, og en positiv halvbølge vil passere viklingen 8 og transistoren 7. Ved afslutningen af denne halvbølge, som varer omkring 1 jis, bliver potentialet på transistorens ^ 7 kollektor og basis negativt, og transistoren blokeres.

Medens transistoren 7 er ledende, dannes en induceret spænding i den sekundære vikling 9, hvis størrelse afhænger af polarisationsspændingen over primærviklingen og af omsætningsforholdet. Den inducerede spænding påtrykkes spændingsdobleren 10. Ved afbrydelse af strømmen i primærviklingen vil sekundærviklingen 9 med sin spredningskapacitet virke som oscillator og en dæmpet oscillerende spænding overlejres den spænding, som blev induceret af primærviklingen. Den første negative halvbølge af denne oscillerende spænding medfører via den kobling, som er benævnt 20, eksempelvis kapacitiv kobling, en vending af polariteten i RC-kredsens fællespunkt 19, der bliver negativt og spærrer transistorerne 6 og 7.

Opladning af kondensatoren 5 gentages derefter i omkring 10 ms, indtil transistorerne atter leder i omkring 1 ps. Denne proces fortsætter og medfører spændingsopbygning på elektroden 1 og vedligeholdelse af en høj spænding på denne elektrode.

Det skal bemærkes, at sekundærviklingen 9 med sin ^ spredningskapacitet virker som en højfrekvensoscillator.

Dennes oscillationer dæmpes af viklingens resistans. Spændingsdobleren 10 har en lækstrøm af størrelsesordenen InA, hovedsageligt på grund af lækager i kondensatorer 3 DK 168842 B1 11-14 og dioder 15-18. Den til lækagen svarende impedans i spændingsdobleren påvirker amplituden af de spændinger, som frembringes i sekundærviklingen.

Partikeldetektoren bestående af elektroderne 1 og 2 5 og galvanometeret 3 har den særlige egenskab, at tilstede værelse af partikler medfører en stigende strøm mellem elektroderne 1 og 2. Den stigende strøm reducerer amplituden af de spændinger, som genereres i sekundærviklingen 9. Depte medfører, at den negative polarisation, som 10 påtrykkes fællespunktet 19 på primærsiden gennem koblingen 20 har en mindre amplitude. Derfor bliver kondensatorens 5 genladningstid kortere, og også intervallet mellem to ledeperioder på primærsiden bliver mindre. Det er således muligt at opretholde den høje spænding på elektroden 1.

15 Generatoren er altså selvregulerende.

Det anviste højspændingsgenerator-kredsløb er meget enkelt, lidet pladskrævende (få kubimcentimeter) og har meget lille strømforbrug. Selv om den primære strøm i ledende perioder er af størrelsesordenen 1 A, er gennem-20 snitsprimærstrømmen omkring 100 jiA. I konventionelle høj spændingsgeneratorers blokeringsoscillator er gennemsnitsprimærstrømmen 1000 gange større, nemlig af størrelsesordenen 100 mA.

Den anviste generator gør det muligt på partikelde-25 tektorens elektrode 1 at opretholde en jævnspænding på flere tusinde Volt. Værdien af denne spænding bestemmes af polarisationsspændingen på primærsiden, transformerens omsætningsforhold og spændingsdoblerens 10 opbygning.

30 35

Claims (4)

1. Højspændingsgenerator med meget lille strømforbrug og omfattende en spændingstransformer bestående af en primærvikling (8) og en sekundærvikling (9), hvilken primærvikling (8) er forbundet i serie med en effekttran- 5 sistor (7), der styres af en styretransistor (6), hvis basis er forbundet til fællespunktet (19) for en modstand (4) og en kondensator (5), hvilken kondensator (5) er forbundet parallelt med styretransistorens (6) indgang, og hvilken sekundærvikling (9) er forbundet i serie med en 10 partikeldetektor med to elektroder (1,2), hvorhos en spændingsdobler (10) er forbundet i serie mellem den sekundære vikling (9) og partikeldetektoren, kendetegnet ved, at der findes en kapacitiv kobling mellem på den ene side fællespunktet mellem den sekundære 15 vikling (9) og spændingsdobleren (10) og på den anden side fællespunktet (19) for modstanden (4) og kondensatoren (5), til at vende polariteten i nævnte fællespunkt (19) mellem modstanden (4) og kondensatoren (5) ved enhver afbrydelse af primærkredsens ledningsevne, for derved at spærre 20 blokeringer af transistorerne (6,7).

2. Højspændingsgenerator ifølge krav 1, k ente g n e t ved, at strømmen i primærviklingen (8), når effekttransistoren (7) er ledende, er af størrelsesordenen 1 A, medens middelprimærstrømmen er mindre end 100 pA. 25

3. Højspændingsgenerator ifølge krav 2, k en te g n e t ved, at varigheden af ledende perioder på primærsiden er af størrelsesordenen ps, og at intervallet mellem to på hinanden følgende ledende perioder er af størrelsesordenen nogle få ms. 3q

4. Højspændingsgenerator ifølge krav 3, k en te g n e t ved, at højspændingen på sekundærsiden andrager flere tusinde volt. 35