JPH0161256B2 - - Google Patents
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- JPH0161256B2 JPH0161256B2 JP17869681A JP17869681A JPH0161256B2 JP H0161256 B2 JPH0161256 B2 JP H0161256B2 JP 17869681 A JP17869681 A JP 17869681A JP 17869681 A JP17869681 A JP 17869681A JP H0161256 B2 JPH0161256 B2 JP H0161256B2
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- generator
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- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
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- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
Landscapes
- X-Ray Techniques (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はパルス高電圧の波形成形に有益な手法
を採用したパルス高電圧発生装置に関するもので
ある。
を採用したパルス高電圧発生装置に関するもので
ある。
パルス高電圧発生装置は、従来より比較的小容
量の装置として、パルスＸ線発生装置や、相対論
的電子ビーム発生装置などに使用されてきた。
量の装置として、パルスＸ線発生装置や、相対論
的電子ビーム発生装置などに使用されてきた。
しかし、従来のパルスＸ線発生のための高電圧
電源部は、マルクス回路を用いた多段式インパル
ス電圧発生器よりなり、直接Ｘ線放出部であるダ
イオードへ電圧を印加していたため、マルクス回
路の回路定数とダイオードのインピーダンスとに
より決まる放電波形は、例えば第１図イのような
波尾の長いもの、またロのように三角波的な電圧
波形であつた。
電源部は、マルクス回路を用いた多段式インパル
ス電圧発生器よりなり、直接Ｘ線放出部であるダ
イオードへ電圧を印加していたため、マルクス回
路の回路定数とダイオードのインピーダンスとに
より決まる放電波形は、例えば第１図イのような
波尾の長いもの、またロのように三角波的な電圧
波形であつた。
そのためＸ線撮影では、物体が動いている場
合、イではＸ線がダラダラと放出されぼける現象
があり、ロではパルス幅が三角波的であることか
らＸ線放出時間が有効でなく、より高電圧を必要
とするなどの欠点があつた。またＸ線回析にいた
つては、有効なエネルギーの吸収ができないなど
の欠陥があり、第１図ハのような矩形波の高電圧
発生装置の出現が望まれていた。
合、イではＸ線がダラダラと放出されぼける現象
があり、ロではパルス幅が三角波的であることか
らＸ線放出時間が有効でなく、より高電圧を必要
とするなどの欠点があつた。またＸ線回析にいた
つては、有効なエネルギーの吸収ができないなど
の欠陥があり、第１図ハのような矩形波の高電圧
発生装置の出現が望まれていた。
さて、この種のパルス電圧を矩形波に波形成形
する試みとしては、相対論的電子ビーム発生装置
やイオンビーム発生装置の例がある。第２図にこ
れらの従来のパルス高電圧発生装置の例を示す。
する試みとしては、相対論的電子ビーム発生装置
やイオンビーム発生装置の例がある。第２図にこ
れらの従来のパルス高電圧発生装置の例を示す。
この場合の動作原理を簡単に説明する。マルク
ス回路を用いた多段式インパルス電圧発生器１
は、通常高電圧を発生することから油絶縁されて
いる。２は金属で作られた同軸状の波形成形線路
の内部を示したもので、誘電体にはインピーダン
スの値によつて異なるが、油、水、SF6ガスなど
が用いられる。その線路の長さは必要とするパル
ス幅によつて決定される。３は絶縁容器に収容さ
れたガス充填形の主放電スイツチ、４は真空室に
配置されたアノードとカソードからなる２極のダ
イオード部で、電極の形状については説明をしな
いが、負極性の場合は電子ビームを、正極性の場
合はイオンビームを放出する。動作はインパルス
電正発生器１を適正に制御されたトリガーパルサ
ーにより放電させ、その電荷を一旦波形成形線路
２に蓄え、その電圧が最大値付近に達すると、適
正に圧力調整された主放電スイツチ３が自爆動作
して、パルス伝送ライン５を経てダイオード４に
進行波理論に基づくところの矩形波が伝送され
る。なお波形成形線路２、パルス伝送ライン５の
各々のインピーダンスは通常ダイオード４と同一
値に設計され、インピーダンスマツチングがとら
れているため、ダイオード４には理想的には波形
成形線路２の充電電圧の半分の電圧が供給される
ことになる。このように波形成形については、す
でに実用化されているが、一般的に大エネルギー
の装置、例えば加速電圧（１〜５）MeV、エネ
ルギー（10〜200）KJ、パルス幅（50〜100）ns
などに使用されており、低エネルギーの装置であ
るパルスＸ線装置、例えば加速電圧（0.1〜１）
MeV、エネルギー（0.01〜１）KJ、パルス幅
（10〜30）ns程度に使用するには構造的にも大型
となり、かつ低インピーダンスの場合パルス成形
線路の内外径比が小さくなることから電界強度を
適正値に設定するとどうしても直径の大きなもの
となり、無効体積分を多く有することなどボリユ
ーム的にも好ましくない形状となる欠点があつ
た。
ス回路を用いた多段式インパルス電圧発生器１
は、通常高電圧を発生することから油絶縁されて
いる。２は金属で作られた同軸状の波形成形線路
の内部を示したもので、誘電体にはインピーダン
スの値によつて異なるが、油、水、SF6ガスなど
が用いられる。その線路の長さは必要とするパル
ス幅によつて決定される。３は絶縁容器に収容さ
れたガス充填形の主放電スイツチ、４は真空室に
配置されたアノードとカソードからなる２極のダ
イオード部で、電極の形状については説明をしな
いが、負極性の場合は電子ビームを、正極性の場
合はイオンビームを放出する。動作はインパルス
電正発生器１を適正に制御されたトリガーパルサ
ーにより放電させ、その電荷を一旦波形成形線路
２に蓄え、その電圧が最大値付近に達すると、適
正に圧力調整された主放電スイツチ３が自爆動作
して、パルス伝送ライン５を経てダイオード４に
進行波理論に基づくところの矩形波が伝送され
る。なお波形成形線路２、パルス伝送ライン５の
各々のインピーダンスは通常ダイオード４と同一
値に設計され、インピーダンスマツチングがとら
れているため、ダイオード４には理想的には波形
成形線路２の充電電圧の半分の電圧が供給される
ことになる。このように波形成形については、す
でに実用化されているが、一般的に大エネルギー
の装置、例えば加速電圧（１〜５）MeV、エネ
ルギー（10〜200）KJ、パルス幅（50〜100）ns
などに使用されており、低エネルギーの装置であ
るパルスＸ線装置、例えば加速電圧（0.1〜１）
MeV、エネルギー（0.01〜１）KJ、パルス幅
（10〜30）ns程度に使用するには構造的にも大型
となり、かつ低インピーダンスの場合パルス成形
線路の内外径比が小さくなることから電界強度を
適正値に設定するとどうしても直径の大きなもの
となり、無効体積分を多く有することなどボリユ
ーム的にも好ましくない形状となる欠点があつ
た。
本発明は上記の欠点を除去し、小型で経済性に
富み、かつ性能に優れたパルス高電圧発生装置を
提供しようとするものである。
富み、かつ性能に優れたパルス高電圧発生装置を
提供しようとするものである。
以下、本発明を第３図〜第５図に示す実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
第３図は本発明のパルス高電圧発生装置の要部
断面図、第４図はその等価回路図で、マルクス回
路を用いた多段式インパルス発生器は５段の例で
ある。６は高圧側充電抵抗、６′は低圧側充電抵
抗で、各５個直列に接続されている。７はコンデ
ンサ、８は最下段のトリガトロン形放電スイツ
チ、８′は自爆式放電スイツチ、９は本発明の主
目的である多段式インパルス電圧発生器の外周を
覆いかぶせるように配置した導電性の内側の筒、
１０は全ての機器を収納する導電性の外側の筒
で、この筒９と筒１０が同軸状に配置され、両筒
９，１０間の静電容量１１ｂとインダクタンス１
１ａによつてインピーダンスが決定され、かつそ
の長さでパルス幅が決まる。すなわち、筒９と筒
１０によつて第４図に示すような分布定数回路を
有する波形成形線路１１が形成される。１２は主
放電スイツチ、１３は真空容器内の負荷側のダイ
オード１４にパルス電圧を伝播するパルスライ
ン、１５は主放電スイツチ１２の圧力容器であ
り、かつ真空室１６を有し、高圧発生器としての
高圧出力ブツシングでもある。１７はインパルス
電圧発生器の各種部品を締付けるための絶縁棒、
１８は放電抵抗、１９は油、SF6ガスを目的によ
り選択される絶縁体である。
断面図、第４図はその等価回路図で、マルクス回
路を用いた多段式インパルス発生器は５段の例で
ある。６は高圧側充電抵抗、６′は低圧側充電抵
抗で、各５個直列に接続されている。７はコンデ
ンサ、８は最下段のトリガトロン形放電スイツ
チ、８′は自爆式放電スイツチ、９は本発明の主
目的である多段式インパルス電圧発生器の外周を
覆いかぶせるように配置した導電性の内側の筒、
１０は全ての機器を収納する導電性の外側の筒
で、この筒９と筒１０が同軸状に配置され、両筒
９，１０間の静電容量１１ｂとインダクタンス１
１ａによつてインピーダンスが決定され、かつそ
の長さでパルス幅が決まる。すなわち、筒９と筒
１０によつて第４図に示すような分布定数回路を
有する波形成形線路１１が形成される。１２は主
放電スイツチ、１３は真空容器内の負荷側のダイ
オード１４にパルス電圧を伝播するパルスライ
ン、１５は主放電スイツチ１２の圧力容器であ
り、かつ真空室１６を有し、高圧発生器としての
高圧出力ブツシングでもある。１７はインパルス
電圧発生器の各種部品を締付けるための絶縁棒、
１８は放電抵抗、１９は油、SF6ガスを目的によ
り選択される絶縁体である。
次にその動作を説明する。
直流高電圧発生器２０より充電抵抗６，６′、
放電抵抗１８を通して、各コンデンサ７を並列に
充電した後、最下段のトリガトロン形放電スイツ
チ８に適正に制御されたトリガ−パルスを与え
る。これにより放電スイツチ８が放電し、他の放
電スイツチ８′も段間の分布容量と対地間容量の
静電分圧により生じた過電圧により、下段よりつ
ぎつぎと自爆放電し、やがて全段直列放電して波
形成形線路１１を構成している同軸状の導電性筒
９と１０の間の同軸コンデンサを充電することに
なる。この電圧が最大値に達すると、適正に調整
された主放電スイツチ１２が自爆動作し、前記波
形成形線路１１すなわち同軸状の導電性筒９と１
０の間に蓄積された電荷は、負荷側のダイオード
１４へパルスライン１３を経て、進行波理論によ
るところの矩形波を伝播することになる。回路定
数の選択は目的により異なるが、一般的には次の
通りである。
放電抵抗１８を通して、各コンデンサ７を並列に
充電した後、最下段のトリガトロン形放電スイツ
チ８に適正に制御されたトリガ−パルスを与え
る。これにより放電スイツチ８が放電し、他の放
電スイツチ８′も段間の分布容量と対地間容量の
静電分圧により生じた過電圧により、下段よりつ
ぎつぎと自爆放電し、やがて全段直列放電して波
形成形線路１１を構成している同軸状の導電性筒
９と１０の間の同軸コンデンサを充電することに
なる。この電圧が最大値に達すると、適正に調整
された主放電スイツチ１２が自爆動作し、前記波
形成形線路１１すなわち同軸状の導電性筒９と１
０の間に蓄積された電荷は、負荷側のダイオード
１４へパルスライン１３を経て、進行波理論によ
るところの矩形波を伝播することになる。回路定
数の選択は目的により異なるが、一般的には次の
通りである。
Ｃ／ｎC0 ………(1)
ZLZPFL ………(2)
ただし、
ｎ：マルクス回路の多段式インパルス電圧発生器
の段数 Ｃ：マルクス回路の単位コンデンサの静電容量 C0：波形成形線路の静電容量 ZPFL：波形成形線路のインピーダンス ZL：ダイオード部のインピーダンス ZPFL＝60lnr2／r1・１／√ε ………(3) ただし、 r1：導電性筒９の外半径 r2：導電性筒１０の内半径 ε：導電性筒１０内の絶縁体の誘電率 以上のように本発明のパルス高電圧発生装置は
特に低インピーダンスになると(3)式より解かるよ
うに、内外径比r2／r1は小さくなり、しかも同軸
円筒の電回強度を考慮する（破壊値以下にする）
とどうしてもその直径が大きくなることから、そ
のパルス成形線路１１を構成する導電性筒９の中
は無駄な空間となるので、その中に絶縁空間を適
切に設けて多段式インパルス電圧発生器２０を有
効に配置し、一体化したものである。一方パルス
成形線路を構成する外側の導電性筒１０は外装容
器として併用でき、また内側の導電性筒９と外側
の導電性筒１０間の静電容量、インダクタンス、
そして長さを適宜選択したり、また場合によつて
は、絶縁体を油、ガスなどの誘電体の異なるもの
を使用することにより、必要とする矩形波パルス
を負荷側のダイオード１４に供給することができ
る。
の段数 Ｃ：マルクス回路の単位コンデンサの静電容量 C0：波形成形線路の静電容量 ZPFL：波形成形線路のインピーダンス ZL：ダイオード部のインピーダンス ZPFL＝60lnr2／r1・１／√ε ………(3) ただし、 r1：導電性筒９の外半径 r2：導電性筒１０の内半径 ε：導電性筒１０内の絶縁体の誘電率 以上のように本発明のパルス高電圧発生装置は
特に低インピーダンスになると(3)式より解かるよ
うに、内外径比r2／r1は小さくなり、しかも同軸
円筒の電回強度を考慮する（破壊値以下にする）
とどうしてもその直径が大きくなることから、そ
のパルス成形線路１１を構成する導電性筒９の中
は無駄な空間となるので、その中に絶縁空間を適
切に設けて多段式インパルス電圧発生器２０を有
効に配置し、一体化したものである。一方パルス
成形線路を構成する外側の導電性筒１０は外装容
器として併用でき、また内側の導電性筒９と外側
の導電性筒１０間の静電容量、インダクタンス、
そして長さを適宜選択したり、また場合によつて
は、絶縁体を油、ガスなどの誘電体の異なるもの
を使用することにより、必要とする矩形波パルス
を負荷側のダイオード１４に供給することができ
る。
なお、上述の実施例は、パルス成形線路１１
を、多段式インパルス電圧発生器２１に結合し、
しかも該発生器２１の外周部に配置した場合につ
いて述べたが、他の方式のインパルス電圧発生器
に結合する場合についても同様に適用できる。例
えば第５図に示すようなパルス変圧器２２を用い
た昇圧方式のパルス高電圧発生装置においても第
３図と同様にパルス変圧器２２の外周部に同軸状
の導電性筒９，１０からなるパルス成形線路１１
を配置して結合することにより同様な効果が得ら
れる。この場合の動作は充電スイツチ２３を閉じ
て、適当に制御された直流高圧発生器２０により
充電抵抗２４を通してコンデンサ２５を充電す
る。充電完了後、放電スイツチ２６を閉じると、
コンデンサ２５の電荷はパルス変圧器２２へ放出
され、その変圧器の２次側へ巻線比に比例した電
圧が発生し、その電圧までインダクタンス１１ａ
と静電容量１１ｂの等価回路に置き換え示したパ
ルス成形線路１１を充電することになる。以後、
この電圧が最大値に達すると、適正に調整された
主放電スイツチ１２が自爆動作し、上記波形成形
線路１１に蓄積された電荷は負荷側のダイオード
１４へ進行波理論によるところの矩形波を伝播す
ることになる。
を、多段式インパルス電圧発生器２１に結合し、
しかも該発生器２１の外周部に配置した場合につ
いて述べたが、他の方式のインパルス電圧発生器
に結合する場合についても同様に適用できる。例
えば第５図に示すようなパルス変圧器２２を用い
た昇圧方式のパルス高電圧発生装置においても第
３図と同様にパルス変圧器２２の外周部に同軸状
の導電性筒９，１０からなるパルス成形線路１１
を配置して結合することにより同様な効果が得ら
れる。この場合の動作は充電スイツチ２３を閉じ
て、適当に制御された直流高圧発生器２０により
充電抵抗２４を通してコンデンサ２５を充電す
る。充電完了後、放電スイツチ２６を閉じると、
コンデンサ２５の電荷はパルス変圧器２２へ放出
され、その変圧器の２次側へ巻線比に比例した電
圧が発生し、その電圧までインダクタンス１１ａ
と静電容量１１ｂの等価回路に置き換え示したパ
ルス成形線路１１を充電することになる。以後、
この電圧が最大値に達すると、適正に調整された
主放電スイツチ１２が自爆動作し、上記波形成形
線路１１に蓄積された電荷は負荷側のダイオード
１４へ進行波理論によるところの矩形波を伝播す
ることになる。
このように多段式インパルス電圧発生器、もし
くはパルス変圧器の外周部へ、覆いかぶさるよう
にパルス成形線路を設けた一体構造のパルス高電
圧発生装置は、容易に矩形波を得ることができ、
かつ小形にでき、第２図のように独立した波形成
形線路付け方式を結合した別付け方式の従来品に
比し、本発明品は容積で１／2.5に減少し、経済
的にも安価になつた。
くはパルス変圧器の外周部へ、覆いかぶさるよう
にパルス成形線路を設けた一体構造のパルス高電
圧発生装置は、容易に矩形波を得ることができ、
かつ小形にでき、第２図のように独立した波形成
形線路付け方式を結合した別付け方式の従来品に
比し、本発明品は容積で１／2.5に減少し、経済
的にも安価になつた。
叙上のように本発明のパルス高電圧発生装置は
構造、性能両面において極めて有益となり、パル
スＸ線装置や比較的小型量粒子のビーム発生装置
などの高圧電源として工業的ならびに実用的価値
の大なるものである。
構造、性能両面において極めて有益となり、パル
スＸ線装置や比較的小型量粒子のビーム発生装置
などの高圧電源として工業的ならびに実用的価値
の大なるものである。
第１図は各種パルス高電圧波形図、第２図は従
来のパルス高電圧発生装置の要部切断図、第３図
は本発明のパルス高電圧発生装置の一実施例の要
部切断図、第４図は同本発明のパルス高電圧発生
装置の等価回路図、第５図は本発明のパルス高電
圧発生装置の他の実施例の等価回路図である。 ７，２５：コンデンサ、８，８′，１２：放電
スイツチ、９，１０：導電性筒、１１：パルス成
形線路、１４：負荷側のダイオード、２１：多段
式インパルス電圧発生器、２２：パルス変圧器。
来のパルス高電圧発生装置の要部切断図、第３図
は本発明のパルス高電圧発生装置の一実施例の要
部切断図、第４図は同本発明のパルス高電圧発生
装置の等価回路図、第５図は本発明のパルス高電
圧発生装置の他の実施例の等価回路図である。 ７，２５：コンデンサ、８，８′，１２：放電
スイツチ、９，１０：導電性筒、１１：パルス成
形線路、１４：負荷側のダイオード、２１：多段
式インパルス電圧発生器、２２：パルス変圧器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高電圧発生器の出力端と接続し、かつ該発生
器の外周部に配置した同軸状の導電性筒からなる
パルス成形線路と、該パルス成形線路と負荷側と
の間に直列に接続した放電スイツチとを具備し、
上記高電圧発生器の電圧をパルス成形線路を介し
て放電することを特徴とするパルス高電圧発生装
置。 ２ 上記高電圧発生器は複数個のコンデンサ、放
電スイツチなどを積上げてなる多段式インパルス
電圧発生器からなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のパルス高電圧発生装置。 ３ 上記高電圧発生器はパルス変圧器を有し、該
パルス変圧器の外周部に同軸状の導電性筒からな
るパルス成形線路を配置したことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のパルス高電圧発生装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17869681A JPS5883590A (ja) | 1981-11-07 | 1981-11-07 | パルス高電圧発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17869681A JPS5883590A (ja) | 1981-11-07 | 1981-11-07 | パルス高電圧発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5883590A JPS5883590A (ja) | 1983-05-19 |
| JPH0161256B2 true JPH0161256B2 (ja) | 1989-12-27 |
Family
ID=16052947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17869681A Granted JPS5883590A (ja) | 1981-11-07 | 1981-11-07 | パルス高電圧発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5883590A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0527559Y2 (ja) * | 1988-02-24 | 1993-07-14 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2647106B2 (ja) * | 1987-12-25 | 1997-08-27 | 三井石油化学工業株式会社 | 高電圧高繰返しパルス発生電源装置 |
| US5008798A (en) * | 1989-12-21 | 1991-04-16 | Hughes Aircraft Company | Compact high voltage power supply |
| JP5835845B2 (ja) * | 2012-07-18 | 2015-12-24 | 株式会社リガク | 非破壊検査用の工業用ｘ線発生装置 |
| FR2995747B1 (fr) * | 2012-09-14 | 2014-09-19 | I T H P P | Generateur d'impulsions de forte puissance de forme sensiblement quadrangulaire a pente reglable |
| CN108322982A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-07-24 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 铁电体爆电换能脉冲发生器、闪光x射线产生装置及方法 |
| CN109713931B (zh) * | 2018-12-06 | 2020-05-19 | 西安交通大学 | 基于真空密闭环境的纳秒上升时间强脉冲电流发生装置 |
-
1981
- 1981-11-07 JP JP17869681A patent/JPS5883590A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0527559Y2 (ja) * | 1988-02-24 | 1993-07-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5883590A (ja) | 1983-05-19 |
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