JPH02211713A - 高圧パルス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、シンクロトロン用高速キッカや電子蓄績リ
ング用やキ・シカ・マグネットに用いられる高圧パルス
発生装置、特に低い充電電圧でも速い立ち上り時間のパ
ルスが得られる高圧パルス発生装置に関するものである
。

［従来の技術］ 第４図は、例えば１９８７年５月に開催されたアイイー
イーイー・プロシーデインゲス・オブ・パーティクル・
アクセルレータ・コンファレンス（ＩＥＥＥ　Ｐｒｏｃ
ｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＰａｒＬｉｅｌｅ　Ａｃｃｅｌ
ｅｒａｔｏｒＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）で発表されたニス
・ナカタ　（Ｓ。

Ｎａｋａｔａ）代著の論文“速い電子抽出システムの実
験（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｆａｓｔ　Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ　ＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）“に記
述された従来の高圧パルス発生装置を示す等価回路図で
ある０図において、Ｈ，Ｖ。

は直流電源を表わす、（１）はインピーダンス２を有す
るＰ　、Ｆ　、Ｎ　、　（ｐｕｌｓｅ　ｆｏｒｍｉｎｇ
　ｎｅｔｗｏｒｋ）型充電回路であって、その一端が抵
抗（２）を介して直流電源Ｈ，Ｖ、に接続されると共に
その他端がスイッチング素子例えばサイラトロン（３）
を介して伝送線（４）に接続される。この伝送線（４）
は、インピーダンスＺを有する例えば同軸ケーブルで構
成され、その負荷側端において内部導体と外部導体の間
にマツチング抵抗（５）および負荷例えばキツカ・マグ
ネット　（図示しない）のパルスコイル（６）が直列に
接続されている。なお、抵抗値ＲＮのマツチング抵抗（
５）と並列に示されたＣｆは浮遊容量でありかつ直列に
示されたＣＯは直列容量である。また、インダクタンス
値Ｌｋのパルスコイル（６）は、これと直列に浮遊イン
ダクタンスＬｆを生じる。

従来の高圧パルス発生装置は上述したように構成されて
おり、その起動時にスイッチング素子〈３）は最初ＯＦ
Ｆ状態に保たれている。従って、Ｐ。

Ｆ、Ｎ、型充電回路（１）は直流電源Ｈ，Ｖ、によって
電圧Ｖまで充電されている０次にスイッチング素子（３
）をＯＮ状態にすると、Ｐ、Ｆ、Ｎ、型充電回路（１）
に蓄えられた電荷はスイッチング素子（３）および伝送
線（４）を通じてその内部導体からマツチング抵抗（５
）およびパルスコイル（６）に送られ、内部導体を通じ
てスイッチング素子（３）に戻り、ここでアース　（図
示しない）に逃がされる。

この時、Ｐ、Ｆ、Ｎ、型充電回路（１）と伝送線（４）
のインピーダンスが図示のように２で互いに等しければ
、Ｐ　、Ｆ　、Ｎ　、型充電回路（１）中のパルスの伝
播時間をＴとすると、伝送線（４）へは電圧■／２でパ
ルス巾２Ｔのパルスが送られる。

ここで、パルスコイル（６）に流れる電流の立ち上りは
、次式で表わされる。

ただし、１．は電流Ｉの定常状態値であってｌ０＝１ｖ 　　　ＲＭ で表わされる。

電流Ｉの立ち上りを速くするためには、パルスコイル（
６）のサイズを小さくして上式における（Ｌｒ＋　Ｌｋ
）を小さくするか又はマツチング抵抗（５）の抵抗値Ｒ
Ｍを大きくする必要ガある。

（１４＋Ｌｋ）およびＩＯは必要とされるパルスコイル
（６）のサイズおよび発生磁界の大きさにより定まるの
で、−ａ的にはＲＭを大きくするように回路が設計され
る。従って、電流Ｉの立ち上りを速くするには、直流電
源Ｈ，Ｖ、の電圧■が２ＲＭ１０であるので、充電電圧
をより高くする必要がある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の高圧パルス発生装置のパルスは、より速い立ち上
り時間のパルスを得るためにはより高い充電電圧が必要
であり、そのために回路が高価になると共に電気的絶縁
を考える上からも不利になるという問題点があった。

この発明は上述したような問題点を解決するためになさ
れたもので、充電電圧を低くとれる高圧パルス発生装置
を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る高圧パルス発生装置は、並列接続された
２本の同軸ケーブルまたはインピーダンスＺ／２の充電
ラインから成゛るブルムライン型充電回路を用いたもの
である。

［作用］ この発明においては、インピーダンス２のＰ。

Ｆ、Ｎ、型充電回路に代えて、それぞれインピーダンス
Ｚ／２の同軸ケーブル２本の並列接続体から成るブルム
ライン型充電回路を少なくとも１個用いるので、直流電
源電圧に等しい■か又は２■のパルスがパルスコイルに
送られ、従来の１／２ないし１／４の充電電圧で済ませ
られる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を添付図面について詳しく説
明する。

第１図はこの発明に係る高圧パルス発生装置の第１実施
例を示す回路図であり、図において（２）〜（６）は第
４図に示したものと全く同じである。

（７）はこの発明で使用されるブルムライン（［ｌＩｕ
ｍｌｅｉｎ）型充電回路であって、それぞれインピーダ
ンスＺ／２を有する例えば２本の同軸ケーブル（７ａ）
および（７ｂ）の並列接続体から成る。ブルムライン型
充電回路（７）の電源側端では、同軸ケーブル（７ａ）
の内部導体が直流電源Ｈ，Ｖ、の負端子に接続され、同
軸ケーブル（７ａ）と（７ｂ）の外部導体同士の接続点
が抵抗（２）　を介して直流電源Ｈ■。

の正端子に接続され、そして上述した負端子と接続点の
間にスイッチング素子（３）が接続されている。また、
ブルムライン型充電回路（ア）の負荷側端では、同軸ケ
ーブル（７ａ）の内部導体が伝送線（４）の内部導体に
接続され、そして同軸ケーブル（７ｂ）の内部導体が伝
送線（４）の外部導体に接続されている。

このように構成された第１実施例においては、スイッチ
ング素子（３）が最初ＯＦＦ状態にあるので、ブルムラ
イン型充電回路（））は直流電源Ｈ１■、によって電圧
Ｖまで充電されている０次にスイッチング素子（３）を
ＯＮ状態にすると、ブルムライン型充電回路（７）に蓄
えられた電荷は伝送線（４）およびマツチング抵抗（５
）を通じてパルスコイル（６）に電圧■のパルスとして
送られる。

第２図は第２実施例を示す回路図であり、この第２実施
例では、２個の直流電源＋Ｈ，Ｖ、および−Ｈ、Ｖ　、
と、２個のスイッチング素子３Ａおよび３Ｂと、２個の
ブルムライン型充電回路７Ａおよび７Ｂと、２本の伝送
線４Ａおよび４Ｂとが用いられる反面、マツチング抵抗
〈６）は不要である。

詳しく説明すれば、それぞれインピーダンスＺ／２を有
する並列接続された２本の同軸ケーブル（７＾ａ）およ
び〈７＾ｂ）から成るブルムライン型充電回路（７＾）
の電源側端では、同軸ケーブル（７＾ａ）の内部導体が
スイッチング素子（３＾）を介して直流電源−Ｈ，Ｖ、
に接続され、そして同軸ケーブル（７＾ａ）と（７＾ｂ
）の外部導体同士の接続点が直流電源−Ｈ１■　に直接
接続されている。また、負荷側端では、同軸ケーブル（
７＾ａ）の内部導体が伝送線（４＾）の外部導体に、そ
して同軸ケーブル〈７＾ｂ）の内部導体が伝送線（４＾
）の内部導体に接続されている。同様に、それぞれイン
ピーダンスＺ／２を有する並列接続された２本の同軸ケ
ーブル（７Ｂａ）および（７Ｂｂ）から成るブルムライ
ン型充電回路（７Ｂ）の電源側端では、同軸ケシプル（
７８ａ）の内部導体がスイッチング素子（３Ｂ）を介し
て直流電源＋Ｈ，Ｖ、に接続され、そして同軸ケーブル
（７Ｂａ）と（７Ｂｂ）の外部導体同士の接続点が直流
電源＋Ｈ，Ｖ、に直接接続されている。また、負荷側端
では、同軸ケーブル（７８ｍ）の内部導体が伝送線（４
Ｂ）の外部導体に、そして同軸ケーブル（７Ｂｂ）の内
部導体が伝送線〈４Ｂ）の内部導体に接続されている。

更に、伝送線（４＾）と（４Ｂ）の負荷側端では、内部
導体同士がパルスコイル（５）を介して接続されると共
に外部導体同士が導線（８）によって接続されている。

このように構成された第２実施例においては、スイッチ
ング素子（３＾）が最初ＯＦＦ状態にあるのでブルムラ
イン型充電回路（７＾）は直流電源−Ｈ１■、によって
電圧−■まで充電されると共に、スイッチング素子（３
Ｂ）が最初○ＦＦ状態にあるのでブルムライン型充電回
路（７Ｂ）は直流電源子Ｈ，Ｖ。

によって電圧＝■まで充電されている０次にスイッチン
グ素子（３八）および（３Ｂ）をＯＮ状態にすると、ブ
ルムライン型充電回路（７＾）、　（７Ｂ＞に蓄えられ
た電荷はそれぞれ伝送線（４＾）、　（４Ｂ）を通じて
パルスコイル（６）にＶ−（−Ｖ）＝２Ｖのパルスとし
て送られる。これは、従来例にくらべて必要な充電電圧
が１／４で済むことを意味する。なお、第２実施例では
、伝送線（４＾＞、　（４Ｂ）から負荷側を見たインピ
ーダンスが互いにＺとなっていてマッチングの条件を満
しているのでマツチング抵抗（５）は不要である。

第３図は第３実施例を示す回路図であり、この第３実施
例では、第２実施例と違って直流電源およびスイッチン
グ素子は共に１個しか用いられない、＃シく説明すれば
、ブルムライン型充電回路（７＾）および（７Ｂ）の電
源側端では、ブルムライン型充電回路（７＾）の同軸ケ
ーブル（７＾ａ）の内部導体とブルムライン型充電回路
（７Ｂ）の同軸ケーブル（７８ｍ）の内部導体とは一緒
に接続された後にスイッチング素子（３）を介して直流
電源子Ｈ，Ｖ、に接続され、そしてブルムライン型充電
回路（７＾）の並列接続された同軸ケーブル（７＾ａ）
および（７＾ｂ）の外部導体同士の接続点は、ブルムラ
イン型充電回路（７１１）の並列接続された同軸ケーブ
ル（７８ａ）および（７Ｂｂ）の外部導体同士の接続点
と一緒に直流電源＋Ｈ０■、に直接接続される。また、
伝送線（４＾）および（４Ｂ）の負荷側端では、伝送線
（４Ａ）の外部導体と伝送線（４Ｂ）の内部導体とがパ
ルスコイル（６）を介して接続され、そして伝送線（４
＾）の内部導体と伝送線（４Ｂ）の外部導体とが導線（
８）によって接続されている。

このように構成された第３実施例においては、スイッチ
ング素子（３）が最初ＯＦＦ状層にあるので、ブルムラ
イン型充電回路（７＾）および（７Ｂ）は共に直流電源
＋Ｈ，Ｖ、によって電圧■まで充電されている０次にス
イッチング素子（３）をＯＮ状態にすると、ブルムライ
ン型充電回路（７＾）、　（７Ｂ）に蓄えられた電荷は
それぞれ伝送線（４＾）、　（４Ｂ）を通じてパルスコ
イル（６）にＶ＋Ｖ＝２Ｖのパルスとして送られる。

なお、上記実施例ではブルムライン充電回路に同軸ケー
ブルを用いたが、その代りにインピーダンスＺ／２を有
する充電ラインを用いても同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上、詳述したように、この発明は、並列接続された２
本の同軸ケーブルまたはインピーダンスＺ／２の充電ラ
インから成るブルムライン型充電回路を少なくとも１個
用いたので、構成が簡単になるのみならず、直流電源電
圧に等しい■か又は２■のパルスがパルスコイルに送ら
れ、従来の１／２ないし１／４の充！電圧で済ませられ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の第１実施例ないし第３
実施例をそれぞれ示す回路図、第４図は従来の高圧パル
ス発生装置を示す回路図である。 図において、Ｈ，Ｖ、、−Ｈ，Ｖ、、＋Ｈ，Ｖ、は直流
電源、（３）、　（３＾）、　（３Ｂ）はスイッチング
素子、（４）、　（４＾）、　（４Ｂ）は伝送線、（５
）はマツチング抵抗、（６）はパルスコイル、（７）、
　（７＾）、　（７Ｂ＞はブルムライン型充電回路、（
７ａ）、　（７ｂ）、　（７＾ａ）。 （７＾ｂ）、　（７ｆｌａ）、　（７Ｂｂ）は同軸ケー
ブルである。 代理人　　曽　　我　　道　　照 手 続 補 正 書 事件の表示 特願平 ３１１５１、 発明の名称 高圧パルス発生装置 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
名　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者　志岐守
哉

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源と、この直流電源の両端間に接続され、
   並列接続された２本の同軸ケーブルまたはインピーダン
   スＺ／２の充電ラインから成るブルムライン型充電回路
   と、このブルムライン型充電回路と前記直流電源の間で
   前記直流電源と並列に接続されたスイッチング素子と、
   前記ブルムライン型充電回路に接続され、インピーダン
   スＺを有する伝送線と、この伝送線の内部導体と外部導
   体の間で直列に接続されたマッチング抵抗およびパルス
   コイルとを備えたことを特徴とする高圧パルス発生装置
   。
2. （２）正および負の直流電源と、この正、負の直流電源
   に個別に接続され、並列接続された２本の同軸ケーブル
   またはインピーダンスＺ／２の充電ラインから成る２個
   のブルムライン型充電回路と、各ブルムライン型充電回
   路と各直流電源の間に接続されたスイッチング素子と、
   前記各ブルムライン型充電回路に接続され、インピーダ
   ンスＺを有する伝送線と、各伝送線の内部導体間に接続
   されたパルスコイルとを備えたことを特徴とする高圧パ
   ルス発生装置。
3. （３）直流電源と、この直流電源に一緒に接続され、並
   列接続された２本の同軸ケーブルまたはインピーダンス
   Ｚ／２の充電ラインから成る２個のブルムライン型充電
   回路と、これらブルムライン型充電回路と前記直流電源
   の間に接続されたスイッチング素子と、各ブルムライン
   型充電回路に接続され、インピーダンスＺを有する伝送
   線と、一方の伝送線の外部導体と他方の伝送線の内部導
   体との間に接続されたパルスコイルとを備えたことを特
   徴とする高圧パルス発生装置。