JP2010530530A - 電気パルスを送信するためのシステム及び同システムのための容量減結合装置 - Google Patents

Abstract

電荷分布を判断することができる電気パルスを送信する送信電極の電気的減結合及び送信電極の高電圧分極の両方を可能にする技術を提供する。本発明は、特に、誘電体で作られた要素（２）の厚みに含まれる電荷の分布を判断するための装置に対して少なくとも１つの電気パルスを送信するためのシステムに関し、この送信システムは、少なくとも１つのパルスを送信するための送信電極（１）と、このパルスの発生器（３）とを含む。システムは、電極が伝送線路（１）によって形成され、この伝送線路が、解析される要素（２）に対して実質的に水平であり、かつインピーダンス整合手段を含み、整合手段が、パルスの通過帯域内でインピーダンスをこの伝送線路に沿って実質的に一定に保つという点で顕著である。

Description

本発明は、誘電体から作られた要素の厚みに含まれた電荷の分布を判断するための装置に対して電気パルスを送信するためのシステムに関する。

本発明は、特に、電荷分布を判断することができる電気パルスを送信する送信電極の電気的減結合及び送信電極の高電圧分極の両方を可能にすることを目指すものである。

本発明によるシステムは、励振器パルス送信時の改善した有効性を用いて帯電誘電体要素の厚み内の電荷の分布を特定することを準備するものである。

「パルス式電子音響（ＰＥＡ）」方法を適用するように設計された要素の厚み内の電荷分布を解析するためのシステムは公知である。このＰＥＡ方法は、解析される要素に含まれた電荷の密度、分布、及び極性を判断することを目指すものである。

ＰＥＡ方法の原理は、材料を綿密に調べることを目的として２つの電極間に置かれた要素に短持続時間パルスを印加することである。初期電気パルスの影響を受けて、材料に含まれた電荷は、生成された電界と平行に移動してそれらの最初の位置に戻る。電荷のこの移動は、電界の方向に伝播する電子音響波を発生させる。この波は、その振幅が電極上に含まれるか又は誘発される電荷量に比例するが、解析要素が生成される材料に特異な速度で解析要素の表面に向けて移動する。要素における電荷の深さは、この速度から推定される。受信電極は、音波を電気信号に変換する圧電センサを装備している。電気信号は、増幅され、信号を可視化することができる測定オシロスコープに送信される。ソフトウエアに関連して基準測定を用いてプログラムされた電気信号のためのデータ処理システムは、次に、解析要素に含まれる電荷の空間分布に関する情報を送出する。

このような方法は、特に、「工業用途のための革新的ＰＥＡ空間電荷測定システム」（ＩＥＥＥ電気絶縁誌、２００４年３月／４月、第２０巻、第２号）という名称の論文に説明されている。

このＰＥＡ方法を実施するためのシステムを図１に概略的に示している。

それは、解析される要素２内にパルスを送信する送信電極１を含み、要素は、誘電体から作られ、電極１は、要素２を通過する音波を発生させることができるパルス発生器３に接続されている。システムはまた、解析される要素２を支持することができる支持体を含み、この支持体は、圧電センサ５が装備された受信電極４に接続され、センサは、パルスによって発生される音波を感知することができ、かつそれを蓄積電荷の位置的分布を解析するためにオシロスコープ上でパルスによって発生された音波を表す電気信号に変換することができる。

システムはまた、センサの出力部に配置された増幅器及びフィルタ６及び７を含み、信号を解析して下流に配置されたオシロスコープ８上にそれを可視化することができるように信号を増幅する。最後に、送信電極１には、電源ユニット９により電圧供給することができる。

コンピュータ１０は、電気信号を受信してそれが含むデータを解析するためにオシロスコープ８に接続されている。コンピュータ１０はまた、送信電極により送信された初期パルスのパラメータを通知されるようにパルス発生器３に接続されている。上述の要素に貯蔵された電荷の分布は、このようにして判断することができ、その結果は、コンピュータ１０の画面を通じて表又は３次元表現の形式で可視化することができる。

このようなシステムは、いくつかの欠点を示し、特に送信電極１でのパルスの送信中に要素２に印加される信号の歪みの欠点を特に含む。

「工業用途のための革新的ＰＥＡ空間電荷測定システム」（IEEE、Electric Insulation Magazine、March/April 2004、Vol. 20, No. 2）

本発明は、上述の欠点を克服することにより、図１に示すものよりも良好に機能する少なくとも１つの電気パルスを送信するためのシステムを達成することを目指している。

本発明は、誘電体で作られた要素の厚みに含まれる電荷の分布を判断するための装置に対して少なくとも１つの電気パルスを送信するためのシステムに関し、この送信システムは、少なくとも１つのパルスを送信するための送信電極と、このパルスの発生器とを含む。本発明によるシステムは、電極が伝送線路によって形成され、伝送線路が、解析される要素に対して実質的に水平であり、かつインピーダンス整合手段を含み、整合手段が、パルスの通過帯域内でインピーダンスをこの伝送線路に沿って実質的に一定に保つという点で顕著である。

インピーダンス整合手段と組み合わされた実質的に水平な電極は、歪みなしでパルスを送信することを可能にする。

更に、本発明は、特に個別の構成要素を導入することに備える従来技術によって提案されるものと比較して、インピーダンスを整合させるより有効な技術的解決法を提供する。

本発明の実施形態によれば、システムは、別々に又は組合せで取られる以下の特徴を含むことができる：
−インピーダンス整合手段は、一方でパルス発生器と送信電極の１つの端部との間に、他方で送信電極の第２の端部と負荷の間に電気的リンク手段を含み、そのインピーダンスは、電極の固有インピーダンスに等しく、
−リンク手段は、同軸ケーブルであり、
−インピーダンスは、実質的に５０オームであり、
−負荷は、電極の下流に位置する信号を吸収するための回路によって形成され、
−システムは、電極に分極電圧を印加するための手段と、電極の１つの端部に配置された電極のための少なくとも１つの容量減結合装置とを含み、
−減結合装置は、電圧に適合する少なくとも１つのコンデンサと、コンデンサのインピーダンスを整合させるための構成要素とを含む。
−コンデンサは、細長形状を有し、整合構成要素は、コンデンサの１つの接続端部の近くに配置された少なくとも１つの金属構造体を含み、この構造体は、コンデンサを実質的にその全長にわたって取り囲み、
−それは、少なくとも２つの金属構造体を含み、構造体の各々は、コンデンサの１つの接続端部の近くに配置され、この２つの構造体は、空気、真空、及び誘電体を含む群に属する絶縁要素により分離され、
−この構造体は、反対向きに配置され、
−構造体の自由縁は、コンデンサの回りに重なり、
−減結合装置は、コンデンサと整合構成要素とを含むケーシングを含み、ケーシングは、少なくとも２つのコネクタを含み、かつ接地面に接続され、
−容量減結合装置は、横断切断部を有する少なくとも１つのマイクロストリップ線路を含み、横断切断部は、マイクロストリップ線路を減結合コンデンサにより相互接続された２つの部分に分割し、
−送信電極は、横断切断部を端部の各々に有するマイクロストリップ線路を含み、横断切断部は、マイクロストリップ線路を２つの側面部分と１つの中央部分に分割し、中央部分は、コンデンサによって各々の側面部分に接続され、マイクロストリップ線路の各端部に位置する各横断切断部／コンデンサ／側面部分アセンブリは、容量減結合装置を形成する。

本発明はまた、電圧に適合する少なくとも１つのコンデンサとコンデンサのインピーダンスを整合させるための構成要素とを含む点で顕著である、上記に定めた少なくとも１つの電気パルスを送信するためのシステムのための容量減結合装置に関する。

別々に又は組合せで取られる本発明による装置の他の特徴により：
−コンデンサは、細長形状を有し、整合構成要素は、コンデンサの１つの接続端部の近くに配置された少なくとも１つの金属構造体を含み、この構造体は、コンデンサを実質的にその全長にわたって取り囲み、
−装置は、少なくとも２つの金属構造体を含み、構造体の各々は、コンデンサの１つの接続端部の近くに配置され、この２つの構造体は、空気、真空、及び誘電体を含む群に属する絶縁要素によって分離され、
−構造体が、カップ形状を示し、
−この構造体は、反対向きに配置され、
−構造体の自由縁は、コンデンサの回りに重なり、
−装置は、コンデンサと整合構成要素とを含むケーシングを含み、ケーシングは、少なくとも２つのコネクタを含み、
−容量減結合装置は、横断切断部を有する少なくとも１つのマイクロストリップ線路を含み、横断切断部は、マイクロストリップ線路を減結合コンデンサによって相互接続された２つの部分に分割する。

最後に、本発明は、横断切断部を端部の各々に有するマイクロストリップ線路を含み、横断切断部が、マイクロストリップ線路を２つの側面部分と１つの中央部分に分割し、中央部分が、コンデンサによって側面部分の各々に接続され、マイクロストリップ線路の各端部に位置する各横断切断部／コンデンサ側面部分アセンブリが、容量減結合装置を形成する点で顕著である、上記に定めたような電気パルスを送信するためのシステムのための送信電極に関する。

本発明は、添付図面を参照して本発明の例示的な実施形態の説明に照らすとより良く理解されるであろう。

上述のような従来技術によるシステムの概略図である。 判断すべき電荷分布を有する誘電体で作られた要素の上方に実施された本発明による少なくとも１つの電荷を送信するためのシステムの第１の実施形態の概略図である。 判断すべき電荷分布を有する誘電体で作られた要素の上方に実施された本発明によるシステムの第２の実施形態の概略図である。 判断すべき電荷分布を有する誘電体で作られた要素の上方に実施された本発明によるシステムの第３の実施形態の概略図である。 ケーシングに収容された第１の実施形態による本発明による減結合装置の上から見た図である。 容量減結合装置がケーシングに収容されない図５と類似の図である。 第２の実施形態による本発明による減結合装置の上から見た図である。 第３の実施形態による本発明による減結合装置の上から見た図である。 第４の実施形態による本発明による減結合装置の側面図である。 判断すべき電荷分布を有する誘電体で作られた要素の上方に実施された本発明による減結合装置の第５の実施形態を示す図である。

本発明による少なくとも１つの電荷を送信するためのシステムの第１の実施形態に対して図２を参照して以下に説明する。

図２は、誘電体要素２内の電荷分布を判断することができる完全な装置の概略図を示している。

完全な装置は、２つの部分、すなわち、上部Ｓ及び下部Ｉを含む。上部Ｓは、例えば、それが固定部に面する参照記号Ａを付した矢印に示す解析位置と、それが固定部から遠ざかる参照記号Ｂを付した矢印に示す照射位置との間に移動可能に取り付けられることによって取外し可能である。

この実施形態による装置は、可動部を位置Ａから位置Ｂまで、又は位置Ｂから位置Ａまで通過させるために電動式の手段Ｍを装備している。

可動上部Ｓは、この実施形態の関連では、後で詳述する本発明の第１の実施形態による少なくとも１つの電気パルスを送信するためのシステムによって形成される。

装置の下部は、基本的に公知であり、信号検出及び処理モジュール１１を形成する。

検出及び処理モジュール１１は、圧電センサに接続した検出（又は受信）電極を含み、圧電センサは、次に、フィルタ及び増幅器に接続される。増幅器の出力は、電気信号、特に、判断することが望ましい分布を有する要素２に格納された電荷の移動によって発生させることができる音波からの電気信号を可視化するオシロスコープに接続される。

解析される要素２を接着剤の層によって検出モジュール１１の電極上に保つことを準備することができる。

装置の可動部Ｓは、要素２が含む電荷に固有の音波の発生に要するパルスを解析される要素／サンプル２に送信すると同時に、検出される電荷の量及びそれらが要素２内に置かれた方法に対して最大限の精度を取得するためにパルスの歪みを最小にすることを準備する。

システムＳは、送信電極１を含み、その端部の一方は、パルス発生器３に接続され、その他端は、回路１２に接続され、そのインピーダンスは、その固有インピーダンスに等しい。

この例示的な実施形態の関連では、送信電極１のインピーダンスは、５０Ωに固定される。従って、回路１２も５０Ωのインピーダンスを示す。

送信システムは、このようにして得られ、パルスにより見られるインピーダンスは、それが発生器３と負荷２０の間で伝送線路に沿って進む時に実質的に一定である。

回路１２は、信号を「吸収する」ことによって信号又はパルスの戻りを防止するためのものである。

より具体的には、信号の反射は、モジュール１１の圧電センサの出力での電気信号の解析を複雑にすると考えられ、すなわち、解析された信号は、第１の音波が、第１のパルスに応答する電荷の第１の移動に対応し、第２の音波が、パルスの戻りに応答する電荷の第２の移動に対応するような電荷によって発生した２つの音波を表すであろう。

従って、回路１２は、信号を吸収して、それがシステムＳ内で歪むのを防止する効果を有する。

図３に示す一変形実施形態では、回路１２は、オシロスコープ１３及びオシロスコープ１３の上流に配置された信号減衰装置１４によって置換される。オシロスコープ１３は、パルスをそれが伝送線路に沿って進んだ後に観測するため、及び必要に応じてその歪みを測定するためのものである。

回路１２又は減衰器１４は、パルスの往復時間が測定又は解析に必要な時間を超える場合に信号の戻りを許容すれば不可欠なものではない。

本発明によるシステムＳが解析位置Ａに置かれた時、非接触実施例の一部として、送信電極１と解析される要素２の表面との間に空間が存在する。例えば空気又は真空とすることができるこの空間は、送信電極１と解析される要素２の間の誘電体を形成する。

上述の本発明によるシステムの２つの例は、信号又はパルスの歪みをそれが発生器３と送信電極１の間で伝播する時に防止することを準備するものである。

以上の例示的な実施形態の関連では、電極は、いかなる分極電圧も受けない。

しかし、実験要件に対しては、電極を分極すること、すなわち、それにＤＣ電圧を印加することは時に適切である。

より具体的には、この電圧を印加することにより、標準値を取得することができ、及び／又は解析される要素２が、電界を受けることができ、及び／又は電荷を経時的なその影響を測定するために解析される要素２に注入することができる。

電極１にＤＣ電圧を印加することによってこの分極を達成するために、電極１も、電極１に及びそれだけにＤＣ電圧を印加するために、送信システムに含まれた他の要素から減結合されるか、又は換言すれば、「絶縁される」べきである。

こういうわけで、２つのコンデンサベースの減結合装置１５が、図４に示すように電極１のいずれの側にも配置されている。

図４は、解析されるサンプル要素２の上方に配置された電極１を示しており、電極１は、その両端の各々で２つの減結合装置１５の１つに接続されており、かつそれに高電圧発生器１６により電圧を印加されている。

非常に高値の抵抗器１７が、短絡の場合に電流を制限するために高電圧発生器１６と電極１の間に配置されている。

信号のあらゆる歪みを防止するために、電極１と同じインピーダンスのリンク手段１８及び１９が、それぞれ、電極１と同じインピーダンスを有するパルス発生器３及び負荷２０に接続されており、結果として信号又はパルスが吸収される。

しかし、送信システムが作動するためには、容量減結合装置１５は、それらがパルスの歪みを防止するために接続されたケーブル又はリンク手段１８及び１９のインピーダンスに整合されるべきである。

より具体的には、入射励振器電圧パルスを中断させないために、分極電極１とケーブル１８及び１９との間にインピーダンスの中断があってはならない。設計上は、高圧コンデンサは、コンデンサ構造の関数である寄生自己インダクタンス／寄生キャパシタンス比の不均衡を招くそれらの幾何学形状のために、同じインピーダンスを示す２つの要素又は「線路」の間にそれらが単に置かれた時には整合されない。

コンデンサの寄生自己インダクタンスは、その金属長さの自己インダクタンスである。コンデンサの寄生キャパシタンスは、その金属部分と基底基準の間のキャパシタンスの群によって表される。

コンデンサのキャパシタンスは、励振器パルスに対して短絡を形成するのに十分な値でなければならないので、これには、嵩張る減結合コンデンサを装置に追加する必要があり、これは、伝送線路の不整合をもたらす。

従って、図４で概略的に表すように、電極１の両側に接続した減結合装置１５は、本発明により整合されて本発明による装置の主題を形成し、ここで、図５〜図９を参照してその例示的な実施形態を以下に説明する。

整合した減結合装置１５の本発明による第１の実施形態を図５及び図６に示している。

容量減結合装置１５は、ケーシング２２に収容された高電圧コンデンサ２１を含み、その端子は、ケーシング２２の２つのコネクタ２３及び２４に接続されている。２つのコネクタ２３及び２４は、パルス発生器に接続したケーブル１８と送信電極１の一端とにケーシング２２をそれぞれ接続するためのものである。

コンデンサ２１は、市販で容易に入手可能なコンデンサであり、そのキャパシタンスは、１ＧＨｚに達する可能性がある周波数までで例えば２５０ｐＦ程度である。

ケーシング２２は、接地面３０に接続されている（図４及び図６を参照されたい）。

減結合装置１５を整合させる手段は、コンデンサの外部寄生キャパシタンスを増大させることを可能にする手段である。

この目的のために、かつ図５及び図６に示す実施形態により、整合構成要素は、実質的にカップの形状に、すなわち、閉鎖円錐形状端部２７を有する金属中空円筒２６の形状に（この実施例の関連では）生成された金属構造体２５から成る。

この実施形態の関連では、この金属構造体２５は、コンデンサ２１の端部の一方を覆い、金属中空円筒の長さは、実質的に完全にコンデンサを取り囲むようにコンデンサの長さと実質的に等しいか、又はコンデンサの長さを若干超えるか又は下回ってさえいる。

空気のような絶縁体が、金属構造体とコンデンサ２１の間を循環する。

この金属構造体２５の存在により、整合された容量減結合装置１５の寄生キャパシタンスは、接地基準に関してコンデンサ２１の寄生キャパシタンスよりも高い。このキャパシタンスを増大させることにより、コンデンサの寄生自己インダクタンス／寄生キャパシタンス比は、伝送線路を整合状態に保つように補正することができる。

容量減結合装置１５は、このようにして整合され、歪みなくパルスを送信して電圧を電極１に印加することを可能にする。

図７は、本発明による送信システムにおいて図４に示す減結合装置１５と置換することができる本発明による容量減結合装置２９の変形実施形態を示している。

容量減結合装置２９も、上述の減結合装置１５のケーシングのものと同様の２つのコネクタ２３及び２４を収容するケーシング２２を含む。更に、ケーシング２２は、コネクタ２３及び２４の各々に接続したコンデンサ２１を含み、コンデンサ２１は、コンデンサ２１の端部の一方を覆うカップの形状の上述の減結合装置１５のものと同一の第１の金属構造体２５によって取り囲まれる。

容量減結合装置２９は、第２の金属構造体３１も含む。

第２の金属構造体３１も、カップ形状を有し、金属中空円筒は、同じく金属中空円錐体によって一方の端部で閉鎖されている。

第２の金属構造体３１は、コンデンサ２１の他端を覆い、第１の金属構造体２５に対して反対向きに配置されている。

第２の金属構造体３１は、コンデンサ２１及び構造体２５の両方を取り囲むように第１の金属構造体２５のものよりも大きい寸法を有する。

更に、電気絶縁層（この場合は空気の）が、第１金属構造体２５及び第２金属構造体３１の間に配置されている。

このように生成されて、この第２の容量減結合装置２９は、コンデンサを形成し、その寄生キャパシタンスは、図５及び図６で表す装置のものよりも更に高い。

本発明は、２つの金属構造体の存在に限定されず、本発明による容量装置は、それらの２つよりも多くを含むことができると考えられることを理解すべきである。

図８は、本発明による容量減結合装置の更に別の実施形態を示している。

容量減結合装置３２も、上述の減結合装置１５又は２２のケーシングのものと同様の２つのコネクタ２３及び２４を有するケーシング２２を含む。更に、ケーシング２２は、コネクタ２３及び２４の各々に接続したコンデンサ２１を含む、

コンデンサ２１は、コンデンサ２１の端部の一方を取り囲むカップの形状の第１の金属構造体３３ａによって取り囲まれている。

金属構造体３３ａは、すなわち、中空金属円錐体３５によって端部の一方を閉鎖された中空金属円筒３４を含む。円筒３４の直径は、構造体２５の円筒２６のものと同一である。しかし、円筒３４の方が短く、実質的にコンデンサ２１の半分の長さに等しい。

コンデンサは、コンデンサの他端を覆うと共に第１の金属構造体３３ａに対して反対向きに配置されて第１の金属構造体３３ａのものと同一の第２の金属構造体３３ｂによって取り囲まれている。

空気の層が、２つ円筒３４の内壁をコンデンサ２１の表面から分離する。別の空気の層は、互いに対向する２つの中空円筒３４の２つのそれぞれの自由端６３を分離する。

このような実施形態も、容量減結合装置３２の達成を準備するものであり、その寄生キャパシタンスは、伝送線路を整合状態に保つようにコンデンサの正しい寄生自己インダクタンス／寄生キャパシタンス比の取得に準えるものである。

固有インピーダンスＺｃは、以下の通りである。
Ｚｃ ＝ √(Ｌｐ／Ｃｐ)
ここで、Ｌｐは、寄生自己インダクタンスであり、Ｃｐは、寄生キャパシタンスである。

以上の説明は、既存の市販のコンデンサから、本発明による送信システムに対して整合状されたコンデンサを達成するための手段の例を与えるものである。

しかし、本発明は、既存のコンデンサの整合をもたらす技術的な手段に限定されず、かつ本発明は、上述のように送信システム、すなわち、パルスが電極１により送信された時にパルスのあらゆる歪みを防止し、電極が実験要件に対して高電圧を受けるシステムにおいて送信電極１の容量減結合をもたらすあらゆる他の手段を網羅することを理解すべきである。

図９は、例えば、容量減結合装置の別の実施形態を示している。
すなわち、図９に示す容量減結合装置３６は、図４に示す送信システムの容量減結合装置１５と置換することができる。

減結合装置３６は、側面斜視図に示されている。装置３６を収容するケーシング２２は、図中では表されていない。接地面３０に接続したコネクタ２３及び２４のみが表されている。

しかし、減結合装置３６は、上述の減結合装置１５、２９、又は３２のものと類似のケーシング２２を含むことを理解すべきである。

減結合装置３６は、例えば、銅から作られたマイクロストリップ線路３７を含む。

マイクロストリップ線路３７は、それが切断部３８によって分離される２つの部分３９及び４０に分割されるような横断切断部３８を有する。

マイクロストリップ線路３７の部分３９及び４０は、それぞれ、ケーシング２２のコネクタ２３に一方が、コネクタ２４に他方が接続されている。

切断部３８は、ここで以下に説明する理由から、それが可能な限り長い長さを有するようにマイクロストリップ線路３７の対角線に沿って作られる。

２つの部分３９及び４０は、上述の装置１５、２９、３２の実施形態の一部として使用されるコンデンサ２１のものよりも低い個々のキャパシタンスを有するコンデンサ４１により相互接続される。

スリットの長さが大きいほど、マイクロストリップ線路の２つの部分３９及び４０の間に設けることができるコンデンサが多い。非常に長いスリットを取得するために、それは、例えば、マイクロストリップ線路３７の対角線に沿って配置することができる。

しかし、装置は、本発明の範囲から逸脱することなく、マイクロストリップ線路の長さ又はその幅に沿って、又はあらゆる他の直線又は波状形状に沿って作られた２つの部分への切断部を有するマイクロストリップ線路を使用して達成することができることを理解すべきである。

このような実施形態により、接続された送信電極１に印加される非常に高い電圧値、例えば、１０、０００ボルトに耐えることができ、かつ切断部３８を有するマイクロストリップ線路３７とコンデンサ４１とによって形成された容量減結合装置３６を達成することができる。コンデンサ４１のサイズは、図５から図８の実施例の種類の個々のインピーダンス整合を必要としないほど小さいものである。

このような電圧に耐えることができる装置は、寸法が以下の規則を遵守するマイクロストリップ線路を含むことができる。

Ｗをマイクロストリップ線路のストリップ（又は、導電トラック）の幅、及びｈをストリップ（又はトラック）が置かれる誘電体の厚みとする。固定インピーダンスＺ０に対応する比Ｗ／ｈの計算は、以下の公式によって与えられる。
Ｗ／ｈ＞２に対して、

ここで、

であり、更に、Ｚ₀は、線路の固有インピーダンス、Ｗは、トラックの幅、ｔは、トラック厚み、ｈは、誘電体の厚み、ε_rは、絶縁材料の誘電率（相対誘電率）である。

マイクロストリップ線路の寸法は、１０ｋＶ／ｍｍを超えないように計算することになる。

切断部３８の幅は、この例示的な実施形態の関連では、少なくとも１ｍｍであることになる。

図１０は、図９に示す容量減結合装置３６の実施の原理を送信電極４２に適用する本発明による更に別の送信システムを示している。

図４に示すシステムに類似した方法で、送信電極は、解析されるサンプル要素２の上方に配置され、電圧が、高電圧発生器１６によってそれに印加される。

ＤＣ電圧の印加時に電源を電極から分離するために、非常に高値の抵抗器１７が高電圧発生器１６と電極４２の間に配置される。

信号の歪みを防止するために、電極４２と同じインピーダンスのリンク手段１８及び１９が、それぞれ、パルス発生器３及び負荷２０に接続され、同じインピーダンスを有することが、信号又はパルスの吸収をもたらす。

システムの作動を保証するために、ケーブル１８及び１９のインピーダンス及び送信電極のインピーダンスと整合した２つの減結合装置１５又は２９又は３２又は３６を追加する代わりに、マイクロストリップ線路によって形成された電極１は、その部分の１つの全減結合をもたらすように修正された電極４２によって置換される。

この目的のために、２つの横断切断部４３及び４４は、互いに実質的に平行になるようにマイクロストリップ線路の幅全体に沿って作られ、各切断部は、マイクロストリップ線路４２の端部の各々の近くに作られる。切断部は、本発明の範囲から逸脱することなく異なる向きを有することができると考えられることを理解すべきである。

マイクロストリップ線路は、すなわち、３つの部分を有し、その２つの端部部分４５及び４６は、それぞれ、リンク手段１８及び１９のコネクタに接続され、その１つの中央部分４７は、高電圧発生器１６に接続される。

中央部分４７は、電荷分布を解析すべきである要素サンプル２に面している。要素サンプル２における電荷分布を判断するためにパルスを送信することになるのは、マイクロストリップ線路のこの部分４７である。

端部部分４５及び４６は、装置３６の実施形態に使用されるコンデンサ４１と同じか又は異なるものとすることができる個々のコンデンサ４８によって中央部分４７に接続される。

すなわち、各端部部分４５及び４６は、中央部分４７及びそれを中央部分４７に接続するコンデンサ４８と共に容量減結合装置を形成する。

本発明による送信システムは、発生器３によって送信される信号又はパルスを歪みなしで送信電極１又は４２まで伝播させることに備えるものであり、それによって解析される要素サンプル２における電荷の分布に関して従来技術の従来システムに優る改善された結果が得られることを保証することが以上の説明からもたらされる。同時に、本発明が電圧を電極に印加することを可能にするために電極の隔離（又は電気的減結合）を可能にする方法も理解される。

しかし、本発明は、説明して図面に示し、かつ純粋に例示的な実施形態として呈示した実施形態に特に限定されないことを理解すべきである。

特に、送信電極の減結合をもたらす手段の寸法及び形状は、本発明の範囲からのいかなる逸脱もなく異なることが考えられる。

１ 送信電極、伝送線路
２ 誘電体で作られた解析される要素
３ パルス発生器

Claims (23)

1. 誘電体で作られた要素（２）の厚みに含まれた電荷の分布を判断するための装置に対して少なくとも１つの電気パルスを送信するために少なくとも１つのパルスを送信するための送信電極（１、４２）と該パルスの発生器（３）とを含むシステムであって、
   電極が、伝送線路（１）によって形成され、該伝送線路は、解析される要素（２）に対して実質的に水平であり、かつパルスの通過帯域において該伝送線路に沿ってインピーダンスを実質的に一定に保つインピーダンス整合手段を含む、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記インピーダンス整合手段（１２、１３、１４、１８、１９、２０）は、一方で前記パルス発生器（３）と前記送信電極（１、４２）の１つの端部との間に、他方で該送信電極の第２の端部と負荷（２０）の間に電気的リンク手段（１８、１９）を含み、そのインピーダンスが、該電極の固有インピーダンスに等しいことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記リンク手段（１８、１９）は、同軸ケーブルであることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記インピーダンスは、実質的に５０オームであることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記負荷は、前記電極（１、４２）の下流に位置する前記信号を吸収するための回路（１２、１３、１４）によって形成されることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記電極（１、４２）に分極電圧を印加するための手段（１６、１７）と、該電極（１、４２）の一端に配置された該電極のための少なくとも１つの容量減結合装置（１５、２９、３２、３６）とを更に含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記減結合装置（１５、２９、３２、３６）は、前記電圧に適合する少なくとも１つのコンデンサ（２１）と、該コンデンサのインピーダンスを整合させるための構成要素（２５、３１、３３ａ、及び３３ｂ）とを含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 前記コンデンサは、細長形状を有し、前記整合構成要素（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）は、該コンデンサ（２１）の１つの接続端部の近くに配置されて該コンデンサ（２１）を実質的にその長さ全体にわたって取り囲む少なくとも１つの金属構造体（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）を含むことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 空気、真空、及び誘電体を含む群に属する絶縁要素によって分離され、かつ各々が前記コンデンサ（２１）の１つの接続端部の近くに配置された少なくとも２つの金属構造体（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）を含むことを特徴とする請求項７又は請求項８のいずれか１項に記載のシステム。
10. 前記構造体（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）は、反対向きに配置されることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. 前記構造体（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）の自由縁が、前記コンデンサ（２１）の回りに重なっていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 前記減結合装置（１５、２９、３２）は、前記コンデンサ（２１）と前記整合構成要素（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）とを含むケーシング（２２）を含み、該ケーシング（２２）は、少なくとも２つのコネクタ（２３、２４）を含み、かつ接地面に接続されていることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載のシステム。
13. 前記容量減結合装置は、横断切断部（３８）を有する少なくとも１つのマイクロストリップ線路（３７）を含み、該横断切断部（３８）は、該マイクロストリップ線路（３７）を減結合コンデンサ（４１）によって相互接続された２つの部分（３９、４０）に分割することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
14. 前記送信電極（４２）は、マイクロストリップ線路（４２）を含み、該マイクロストリップ線路は、その端部の各々において、該マイクロストリップ線路（４２）を２つの側面部分（４５、４６）と１つの中央部分（４７）とに分割する横断切断部（４３、４４）を有し、該中央部分（４７）は、コンデンサ（４８）によって該側面部分（４５、４６）の各々に接続され、該マイクロストリップ線路（４２）の各端部に位置する各横断切断部（４３、４４）／コンデンサ（４８）／側面部分（４５、４６）アセンブリが、容量減結合装置を形成することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
15. 請求項６に記載の少なくとも１つの電気パルスを送信するためのシステムのための容量減結合装置であって、
    電圧に適合する少なくとも１つのコンデンサ（２１）と、
    前記コンデンサのインピーダンスを整合させるための構成要素（２５、３１、３３ａ、及び３３ｂ）と、
    を含むことを特徴とする装置。
16. 前記コンデンサは、細長形状を有し、前記整合構成要素（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）は、該コンデンサ（２１）の１つの接続端部の近くに配置されて該コンデンサ（２１）を実質的にその長さ全体にわたって取り囲む少なくとも１つの金属構造体（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）を含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 空気、真空、及び誘電体を含む群に属する絶縁要素によって分離され、かつ各々が前記コンデンサ（２１）の１つの接続端部の近くに配置された少なくとも２つの金属構造体（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）を含むことを特徴とする請求項１５又は請求項１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 構造体（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）が、カップ形状を示すことを特徴とする請求項１６又は請求項１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 前記構造体（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）は、反対向きに配置されることを特徴とする請求項１７又は請求項１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 前記構造体（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）の自由縁が、前記コンデンサ（２１）の回りに重なっていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記コンデンサ（２１）と前記整合構成要素（２５、３１、３３ａ、３３ｂ）とを含むケーシング（２２）を含み、
    前記ケーシング（２２）は、少なくとも２つのコネクタ（２３、２４）を含む、
    ことを特徴とする請求項１５から請求項２０のいずれか１項に記載の装置。
22. 横断切断部（３８）を有する少なくとも１つのマイクロストリップ線路（３７）を含み、
    前記横断切断部（３８）は、前記マイクロストリップ線路（３７）を減結合コンデンサ（４１）によって相互接続された２つの部分（３９、４０）に分割する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
23. 請求項６に記載のシステムのための送信電極であって、
    マイクロストリップ線路（４２）を含み、
    前記マイクロストリップ線路は、その端部の各々において、該マイクロストリップ線路（４２）を２つの側面部分（４５、４６）と１つの中央部分（４７）とに分割する横断切断部（４３、４４）を有し、該中央部分（４７）は、コンデンサ（４８）によって該側面部分（４５、４６）の各々に接続され、該マイクロストリップ線路（４２）の各端部に位置する各横断切断部（４３、４４）／コンデンサ（４８）／側面部分（４５、４６）アセンブリが、容量減結合装置を形成する、
    ことを特徴とする送信電極。

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