JPH03174794A - 安定した高電圧パルス電源 - 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］ 本発明は電源に関する。特に、本発明は自由電子レーザ
およびその他の装置のための高電圧電源に関する。

本発明はここでは特定の適用に対する実施例を参照して
説明されているが、本発明はそれに限定されるものでは
ないことを理解すべきである。当業者は、本発明の技術
的範囲内の付加的な修正、適用および実施例、並びに本
発明が非常に有効な付加的な分野を認識するであろう。

［従来技術］ 適切な動作のために安定した高電圧電源を必要とする装
置がある。自由電子レーザ（Ｆ　Ｅ　Ｌ）はこのような
装置の１つである。ＦＥＬは、電子のビームが空間的に
変化する磁界を通過させられる装置である。磁界はビー
ム中の電子を“振動”（ν１ｇｇ１ｅ）させエネルギを
放射させる。この装置において、高電圧電源は高エネル
ギ入力電子ビームを供給するために電子を加速する機能
を実行する。特に、ＦＥＬおよびその他のある種の装置
は供給電圧が１／１０００程度の正確さであ・ることか
必要である。そうでなければ、これらの装置の周波数お
よび電力利得は時間と共に変化し、望ましくない結果を
生じる。したがって、この分野においてこのような高圧
電源を設けるいくつかの技術が知られている。これらの
技術には無線周波数（ＲＦ）直線加速装置、パルス直線
加速装置、変圧器およびマークス　（Ｍ　ａｒｘ）バン
クを含む。

［発明の解決すべき課題］ ＲＦ直線加速装置において、ビーム中の電子は一連の空
洞において定在波電磁波（マイクロ波）によって生成さ
れる振動フィールドによって加速される。この技術は、
正確に正しい時間で空洞に入る電子に対して最も良く作
用する。その結果、加速されたビームは短い継続時間、
すなわちマイクロ波の周期より短い一連のパルスである
。残念ながら、ＦＥＬはもっと一定した状態に基づく自
由電子レーザ相互作用を生成するために一定状態の電子
流が要求されるタイプの適用例である。

パルス直線加速装置は、電圧をステップアップし、電子
ビーム加速装置にこの電圧を供給する変圧器を有する。

電子のパルスが一連の構造によって加速されるように、
電圧はしばしば連続的にステップアップされる。残念な
がら、これらの装置はまた一般に長い継続時間の一定の
パルスを供給しない。

変圧器を使用することにより低い電圧で装置を動作する
ことが可能である。しかしながら、高電圧で動作する変
圧器は電圧時間積に関する困難な問題を有する。すなわ
ち、高電圧が維持される期間は変圧器の性質によって制
限される。維持可能なパルス長の増加は変圧器の寸法お
よび重量に関してコストを増加する。したがって、出力
パルス長を自由に増加することはできない。

しかしながら、変圧器は設計におけるある程度融通がき
くといういくつかの特長を有する。典型的に、この融通
性はパルス立上り時間対パルスの平坦さによる。残念な
がら、ＦＥＬのような装置は特定の電圧で動作するよう
に設計されている。

変圧器が最初にオンにされたとき、装置の動作範囲に達
する前に、電圧は装置が望ましくない、おそらく損傷を
受ける範囲を通って立上る。したがって、ＦＥＬおよび
その他適用において、電子ビームがパルス立上り中に適
切に焦点を結ばないので、長い立上り時間のパルスを生
成することは望ましくない。

マークスバンクは、キャパシタが充電される並列構造か
ら蓄積された電圧が放電される直列構造へ切替えられる
１組のキャパシタである。本質的にキャパシタは装置を
駆動している。これは現在好ましい方法であるが、それ
に関連して重要な問題がある。すなわち、出力パルスの
維持は装置の抵抗−容量（ＲＣ）時定数によって制限さ
れ、長い一定のパルスには長いＲＣ時定数が要求される
。

したがって、給電電圧が所望の一定状態のレベルに維持
され得る範囲はバンクの容量に依存する。

残念ながらバンクの容量が上昇すると、蓄積されたエネ
ルギとキャパシタ間の関係により装置の動作に関連した
危険性が高くなる。

したがって、数十マイクロ秒のパルス継続期間を持つ１
００キロボルトまたはそれ以上の電圧で動作する自由電
子レーザのような装置の動作のための安全で安定した一
定の電圧、一定の電流の電源または変調器が技術的に必
要である。

［課題解決のための手段］ 本発明は、その他の装置では不可能または実現できない
単一モードの選択を可能にする長パルスに対するＦＥＬ
におけるコヒーレントな放射を行い、技術上の必要性を
示唆するものである。本発明の高電圧の安定したパルス
電源は、第１の電源と、第１の電源と並列に接続された
第１のキャパシタと、第１のキャパシタが放電するよう
に負荷に第１のキャパシタを選択的に接続するために第
１のキャパシタを並列に設けられた第１のスイッチと、
第１のキャパシタが負荷に放電したとき第１のキャパシ
タの出力におけるドループを消去するために第１のキャ
パシタと直列に接続されたアンチドループ回路とを具備
している。

特定の実施例において、アンチドループ回路は第１のス
イッチの付勢の直前に充電される第１のキャパシタと直
列に接続されたインダクタ素子を含む。このインダクタ
素子は第１のキャパシタによって供給されたエネルギ中
のドループを補償するようにエネルギを供給する。さら
に特定の実施例では、第１のスイッチは、システム制御
電圧を最小するためにクロスアトロンスイッチおよび変
調陽極電子銃により構成される。

０ ［実施例Ｊ 以下、添付図面を参照して図示された実施例および例示
された適用を説明する。

第１図は、単一のキャパシタ１２として示されたキャパ
シタのバンクと並列なｄＣ電源１１を含む簡単な高電圧
パルス電源システム１０を示す。電源Ｉ（およびキャパ
シタ１２はスイッチ１３および抵抗負荷１４の直列装置
と並列である。第２図に示されているように、時間ｔ。

においてスイッチ１３は開いており、電源１１はキャパ
シタの電圧が電圧Ｖ。に設定された平衡点までキャパシ
タ１２を充電する。この時間ｔ１において、スイッチ１
３は閉じられ、パワーはキャパシタ１２の放電により負
荷１４に供給される。キャパシタ１２にわたる電圧は減
衰し、スイッチ１３を通る電流は負荷（４に供給された
電圧に比例して上昇する。その結果、スイッチ１３が開
かれる時間ｔ２において負荷１４へのパルスの供給が完
了する。

第２図から明らかなように、ＲＣ時定数が長くなると、
それだけパルスｐ　（ｔ、とｔ２間の曲線１ として定められている）が平坦になる。スイッチ１３の
開放により、キャパシタ１２は再充電を開始し、動作が
反復される。したがって、一連のパルスは電流および電
圧がある期間中負荷１４に供給される。

供給電圧ｖＬは、以下の式により与えられるようにキャ
パシタおよび負荷１４のＲＣ時定数によって決定された
速度で降下する。

ｖＬヨｖ。ａ−ｔ／ＲＣ もし、パルス期間が時定数ＲＣに比べて短いならば、 ＶＬ：　Ｖｏ（１−ｔ／ＲＣ） したがって、パルス期間Δ中の電圧におけるドループす
なわちエラーは以下のように定められる。

ΔＶＩ／ＶＯ＝　ｔ／ＲＣ 本発明の目的は、第２図のパルス中のドループを訂正す
ることである。これは、便宜上第１図の破線で示されて
いるようにキャパシタ１２の通路に設けられた本発明の
アンチドループ回路１５によって達成される。好ましい
実施例において、アンチ２ ドループ回路１５は深刻な危険を伴わず、またアースか
らそれを絶縁するために回路素子を付加せずに動作され
ることができるように接地電位近くに位置されている。

以下さらに詳細に論じるように、アンチドループ回路１
５は実質的にＲＣ効果によるキャパシタ電圧中のドルー
プを消去する電圧を供給する。

第３図は、アンチドループ回路１５を具備したシステム
１０の好ましい実施例の概略図である。電源１１はｄｃ
電源１７および充電抵抗１９により構成される。示され
た実施例において、電源１１は４００ｋＶ（キロボルト
）の電源である。充電抵抗１９はキャパシタバンク１２
の上部に接続されている。

キャパシタバンクは一連のキャパシタ２Ｌ　２３．２５
．２７および２９により形成されている。複数のキャパ
シタは容易に利用できるキャパシタを使用することがで
きるために使用されるものである。キャパシタは典型的
に１００ｋＶ程度の大きさである。

したがって、示された実施例において、バンク１２は５
００ｋＶで定格０．１μｆのキャパシタを提供す３ る。例えば、バンク１２はＬ２０ｋＶの公称要求でＦＥ
Ｌを動作するために使用される。別のモードにおいて、
キャパシタバンク１２は通常のマークスバンクにより置
換されてもよい。

バンク１２における各キャパシタは関連する充電抵抗２
２．２４．２Ｂ、２８および３０を有している。抵抗は
タップが所定の適用に対して適切と考えられる電圧駆動
回路を提供する。抵抗はキャパシタ間に供給電圧を等し
く分配し、オフ状態で電子銃３２に維持電圧を供給する
。、当業者は、本発明の技術的範囲を逸脱することなく
キャパシタバンク（マークスバンクのような）以外の装
置が使用され得ることを理解するであろう。

好ましい実施例において、スイッチ１８はクロスアトロ
ン変調器３１および電子銃３２により構成される。クロ
スアトロン変調器は技術において知られている。Ｒ、Ｓ
　ｅｈｕＩｌｌａｃｈｅｒおよびＲ、ＨａｒＶｅ）’氏
による米国特許出願第４，５９６，９４５号明細書（ｉ
９ｇｅ年６月２４日）参照。参照された特許明細書に示
されているように、クロスアトロン変調器はオン状４ 態に切替え、予め定められた電圧レベルの信号を供給す
る。クロスアトロン変調器３１は、電子銃３２における
制御電圧を切替え、そのパルス長を調節するために使用
される。インダクタ３５および抵抗３７は技術的に知ら
れているようにクロスアトロン変調器３１と直列に設け
られる。好ましい実施例において、電子銃３２は変調陽
極タイプの電子銃である。電子銃３２は第１の環状陽極
３４によって包囲された陰極３３を含む。技術的に知ら
れているように、第２の環状陽極３６は、放射された電
子を引付けるために陰極３３に関して変位して配向され
る電子銃内に内蔵される。スイッチ１３はオンおよびオ
フにされ、それによって変調陽極３４に関して電子銃３
２の陰極３３に供給される電圧をオンおよびオフにする
。制御レベルを設定するために必要な電圧は第１および
第２の各タップ抵抗４１および４３を介してマークスバ
ンク１２から得られる。すなわち、バイアス電圧は第１
タツプ抵抗４１を介してマークスバンク１２から陰極３
３に供給され、一方変調陽極３４上の電圧は第２のタッ
プによって第２のタップ抵抗５ ４３を介してマークスバンク１２から供給される。

電子銃３２は、陰極が高温の、典型的に熱イオン陰極で
あるため電子が陰極面から放射されるグリッドを備えた
３極真空管として動作する。電子は高い電界の存在によ
って陽極３６の方向に電子銃を通して加速される。陽極
３６は環状であるから、電子は陽極３６通って反対側か
ら電子ビーム４０として出てゆく。したがって、電子ビ
ーム４０は自由電子レーザまたは他の装置（示されてい
ない）に電力を供給する。

変調陽極３４の電位は電子流に影響を与える。したがっ
て、変調陽極３４は陰極３３に供給された電位に関連し
て与えられた電位に応じて電子銃３２をオンまたはオフ
に切替えることができる。変調陽極の特徴は、給電圧の
±１０％の電圧変化により電子ビーム流を制御すること
ができることである。名目上、このような電子銃の電子
ビームは、陰極の電位の大きさより大きい電圧に変調陽
極を保つことによって遮断され、その後電流を導くため
に陰極と主陽極の間の中間値にその電圧をパルス的に６ 駆動される。このために電源は、電子銃が実際に動作す
るために必要とするものよりも変調陽極に対してほぼ１
０％多い電圧を供給する必要がある。

これは、電圧が電子銃および回路のアークしきい値に近
付く高電圧適用において問題である。

本発明の好ましい実施例において、陰極３３に与えられ
た電位はクロスアトロン変調器によって制御される。こ
のようにして、クロスアトロン変調器３１の最大電圧は
、そうでない場合に処理することを要求される電圧、例
えば１００ｋＶより小さい。

陰極３３はオフ状態で変調陽極３４の大きさより下に保
持され、それから電流を導くその導電値にパルス的に付
勢される。これは、最大ＤＣ（オフ状態）電圧をパルス
化されたオン状態の電圧の９０％だけにする。電子銃の
最大電圧は典型的に４００ｋＶ程度である。したがって
、回路は装置（クロスアトロン変調器）により制御され
、電子銃に関して低い電圧で動作することかでき、出力
パルスのパルス幅を変調することができる。

変調陽極電子銃３２の陰極３３を制御するためのり７ ０スアトロン変調器３１の有効な使用は、スイッチ１３
の“陰極変調クロスアトロンスイッチ”手段を提供する
。本発明の陰極変調スイッチは、通常の高電圧スイッチ
ング装置によって示されていない方法で高電圧パルス変
調することができる。それらもかかわらず、本発明は示
されたスイッチ１３の実施例に限定されるものではない
。本発明の技術的範囲を逸脱することなく別の装置が使
用されることができる。例えば、クロスアトロン変調器
は陰極３３の代わりに変調陽極３４の電圧を制御するた
めに使用されてもよい。この装置は最小限に改善された
システム安定性を提供する。しかしながら、それはオフ
状態に電子銃３２を保つために回路の最大動作電圧が高
くなければならないという欠点を有する。これは上記の
接地およびその他の大きい危険をもたらすものである。

さらに、技術的に知られているように、例えばパルス変
成器のような高電圧給電に対する通常の方法またはスイ
ッチ１３のないマークスバンクの動作により、電圧は電
子ビームがＦＥＬの振動磁石８ を通過するのに十分なエネルギを持たない領域を通って
上昇する。ビーム中の電子は典型的にＦＥＬの室の壁に
衝突し、装置に悪影響を及ぼすプラズマを有する。した
がって、本発明の好ましい実施例の別の利点は、電子ビ
ームの電位が上昇すると、電子ビーム中のエネルギがそ
の最終値に近付くことである。それはいずれの時もあま
り低い値を持たないので、常に自由電子レーザの振動フ
ィールドを通過する電位を有するべきである。

主キヤパシタエ２の容量（ｃ２）および主陽極３６を通
る対応した電流（■２）は、パルス期間中に電圧Ｖ２の
降下またはドループの比率を決定する。

すなわち、典型的に、 ｃｉＶ２／ｄｔ　＝−工２／Ｃ２＝　−１ｋＶ／μｓ　
　　　　［：Ｌ］ここでＶ２はキャパシタバンクＣ２の
両端の電圧である。電圧変化はＦＥＬのような装置の周
波数を制御するように限定されなければならないため、
パルス長は容量によって限定される。容量に付加するこ
とは望ましくない。示された実施例の４００ｋＶのキャ
パシタバンク１２に蓄積されたエネルギ９ はほぼ８ｋＪ（キロジュール）である。この値は、特に
電子銃３２を損傷し得るアーク電流の観点から安全の上
限と考えられる。また、キャパシタ１２の寸法および重
量はその容量により定まり、システムの観点から最小の
容量を使用する設計が最良である。

上記のように、アンチドループ回路１５の目的は陰極電
位における低下を消去するために大きさが等しい反対の
電位を提供することである。したがってアンチドループ
回路は電子銃３２の陰極３３において上昇電圧を供給し
なければならない。実際に、陰極は接地電位に関して負
の電圧で動作するため、キャパシタバンクは陰極上の電
圧が第４図に示されたように上昇するように配向される
。したがって、技術的にアンチドループ回路１５は、陰
極電圧における上昇を消去するように低下する電圧を供
給しなければならない。

第３図に示されているように、アンチドループ回路１５
はキャパシタバンク１２の通路に設けられたインダクタ
４２を含む。第２のクロスアトロン変調０ 器スイッチ４４は、第２の電源４Ｂ、充電抵抗４８およ
びキャパシタ５０を含む回路をインダクタ４２に選択的
に接続する。キャパシタ５０は電源４６および抵抗４８
の直列接続と並列に取付けられている。動作において、
最初に主キヤパシタバンク１２およびアンチドループ回
路１５におけるキャパシタ５０は充電される。次にアン
チドループ回路Ｉ５中のスイッチ４４がオンにされ、電
流はインダクタ４２においてピークレベルまで上昇する
。（これは、インダクタを駆動する任意の電源で実行で
き、スイッチはクロスアトロン変調スイッチである必要
はない。例えば、サイラトロンが使用されてもよい。）
アンチドループ回路のキャパシタ５０、インダクタ４２
およびキャパシタ５０の最初の反転された充電電圧（Ｖ
ｌ）の値は、−度インダクタ４２中の電流がその所望の
値（１０）に達すると、アンチドループ回路のキャパシ
タ５０がほとんど完全に放電しているように選択される
。これは、インダクタ中の電流が所望の負荷電流にほぼ
等しく、電圧ｖ１はインダクタ４２の両端で上昇してお
り、システムは電１ 子銃３２が付勢される準備ができていることを意味する
。この時点で電子銃３２が付勢される。

第４図において明らかなように、アンチドループ回路１
５のインダクタ４２の両端の電圧Ｖｔは、キャパシタ電
圧ｖ２と正確に同じ形状の波形を生成しない。しかしな
がら、ある曲線が存在するので、適切なタイミングによ
ってアンチドループ回路のインダクタ電圧の波形の曲線
およびドループが陰極電圧の曲線およびドループを消去
する。その結果、明らかに電子ビームに供給される電圧
およびそれを通る電流は一定である（直線抵抗負荷を仮
定する）。アンチドループ回路１５は、インダクタが一
定の電流を維持しようとするという事実を利用する。し
たがって、インダクタを通る電流をオフにしようとした
場合、インダクタの電圧降下は上昇し、インダクタは電
流の損失を補償しようとする。

電源４６およびキャパシタ５０は、電子銃３２中の所望
の電流に等しいインダクタ４２における電流を定める。

したがって、キャパシタ電圧がドループし２ 始め、キャパシタ電圧が降下し始めたとき、インダクタ
４２からのエネルギは電圧をより長期間高く維持するた
めに供給される。キャパシタ５ｏの容量ＣＩは、以下に
論じられるように第２のクロスアトロンスイッチ４４の
スイッチング、したがってアンチドループ回路１５の付
勢に適切なタイミングを提供するようにキャパシタバン
ク１２の容量　Ｃ２に関して選択される。すなわち、第
２のクロスアトロンスイッチ４４のタイミングおよびア
ンチドループキャパシタ５０に供給された電圧を調節す
ることによって補償量すなわち回路１５によって与えら
れる傾斜および曲線、形状および全体的な振幅が調節さ
れる。

上記の参照文献によると、第２のクロスアトロンスイッ
チ４４はパルス変成器（示されていない）によってトリ
ガーされる。パルス変成器はシステム制御ユニット（示
されていない）に接続されている。システム制御ユニッ
トは上記にしたがって両スイッチ３１および４４にタイ
ミングおよび制御信号を供給する。

　３ 第２のクロスアトロンスイッチ４４が閉じられたとき、
キャパシタ５０に供給される電圧により電流がインダク
タ４２を通って流される。インダクタ４２中の電流はキ
ャパシタ５０が放電されるまで最初は地面に向かって前
方に流れる。その後、インダクタ４４中の電流はキャパ
シタＣ１が逆の極性で再充電されるのと同じ方向に継続
的に流れる。キャパシタが完全に放電された中間点では
、インダクタ４２の両端間の電圧はないが、インダクタ
４４中を流れる電流は存在する。その瞬間に、インダク
タ４４はキャパシタ５０を逆方向に充電する傾向がある
。

キャパシタ５０の両端間の電圧はある速度で上昇する。

マークスバンクの両端間の電圧の大きさの減少と等しい
ようにキャパシタ５０の両端間の電圧の上昇速度を調節
することによって、電圧のドループは消去される。

アンチドループ回路１５は、キャパシタバンク１２と地
面との間に付加される直線傾斜関数電圧を供給すること
によってキャパシタバンク】２の容量Ｃ２の大きい値の
必要性を軽減する。ｍ償パルス４ の傾斜は３０μ秒までの時間の間２００の１に相対する
ドループを消去するように調節され、これはレーザの要
求と一致する。

以下の論理は、適切な継続時間のパルスに対して小さい
と考えられる３次のオーダの結果だけを残して本発明の
技術を使用して１次および２次の結果が消去されること
を示す。この解析は、−度電子銃３２が付勢されると、
インダクタ中の電流は電子銃３２および主キャパシタ１
２の抵抗を通るその復帰通路を発見し、アンチドループ
スイッチ４４中の電流１１はゼロに降下することを示す
。この瞬間における関係式は： 工ｌ　＝　−Ｃ１ｃｌＶ１／ａｔ　　　　　　　　　　
　［２］工２　＝　−Ｃ２ｄＶ２／ａｔ　　　　　　　
　　　　［３］Ｒ工２　＝　Ｖ：Ｌ　＋　Ｖ２　　　　
　　　　　　　　［４］Ｖｌ　＝　Ｌｄ（工１−工２）
／ｄｔ　　　　　　　　　［５］ここでＲは電子銃３２
を通る抵抗であり、Ｌはインダクタ４２のインダクタン
スである。式［２］乃至［５］は電流Ｉ２に関して以下
のように表すことかできる： ５ ＲＣ１ａ３工２／ａｔ３十 （１＋　Ｃ’：ＬｉＯ２）ａ２工２／ａｔ２十Ｒａ工２
／Ｌａｔ　＋　１２／ＬＣ２＝　０［６］ 安定状態は初期条件が以下の式［７］乃至［１，０］に
より近似的に与えられたときに見られる。

Ｖ２（０）　＝　工ＯＲ［１０］ したがって、解は以下のような３次に近似されることが
できる： 工２　＝　工０［１−（ｔ／７）　　コ　　　　　　　
　　　　　　　［１１］ここで、 γ＝　（６ＲＣＩＣ２Ｌ）１／３［１２］また、ここで
τは電流および電圧の変化に対する特有の時間を表し、
ｔはパルスの中心に関して測定された時間である。典型
的に、電流における変化が０．１％より小さいか、或は
Δ１２／ｌ２＝（ｔ　／ｘ）　３＜１０−３マタハ−０
，Ｉｒ　＜　ｔ　＜　　０．１ｒである２０μ秒のオー
ダの時間Δｔ＝Ｔを与えることが望ましい。時間Ｔ＝０
，２τまたはτ＝　　ｉｏｏμ　６ 秒に対する関係を与える。ＲおよびＣ２は一般にシステ
ムによって固定されているため、必要な時定数を得るた
めにＬおよびＣＩの選択を最適化することが必要とされ
る。回路に蓄積された最初のエネルギは次のように与え
られる： また、負荷に使用されるエネルギは次のように与えられ
る Ｅ１＝　Ｒ工。２Ｔ　＝　０．２Ｒ工。（６ＲＣＩＣ２
Ｌ）１／３［１４］ここでＴはパルス長である。この適
用において“ユーティリティ係数”η＝Ｅ＋　、／Ｆ、
ｏはシステムによって蓄積されなければならないエネル
ギに関して単一パルス中の負荷によって使用されたエネ
ルギの測定値として定められる。それは、その相対的な
システムの寸法、費用、重量または安全性を脅かす要因
のためにシステムのユーティリティを近似的であるが実
際的に表す（本当の電気的効率ではない）。このユーテ
ィリティ係数は式［１３〕および［１４〕から評価され
、次のように与７ えられ： η　＝　０．４　（６αε／８）１／３／［（α／８）
　（１＋ｅ）　　＋　：Ｌ］　　［，１５］また、それ
はパラメータ　εミＣ１／Ｃ２およびαミ８Ｌ／Ｃ２Ｒ
２（ここで定められる）が共に１に等しいときに最大で
ある。これらの状態におけるηは、示された実施例にお
いてほぼ２４．２％である。通常の容量性放電回路に対
して計算された等価なユーティリティ係数は比較すると
　０．２％に過ぎず、はぼ６０倍以上のエネルギが同じ
パルス継続時間に対する同じ０．１％のパルス平坦性を
得るために主キャパシタに蓄積される必要がある。上記
で得、られる最大ユーティリティ係数の値は補償回路の
ための大きな駆動電圧を必要とする。第５図に示されて
いるように、ユーティリティ係数ηの３乗根依存性はユ
ーティリティ係数の大きい損失を伴わずにパラメータを
大きく変化させることを可能にする。例えば、インダク
タンスＬを減少し、ＣＩの値を増加することによって、
最初の充電電圧Ｖｌ　　（−■）はＶ。に関して適度な
レベルまで低下されることができる。安定したパルス長
８ Ｔの大きい増加はまた上記に示された最初の状態からＶ
ｌを外し、パルスの中間において負荷電圧中に少し過剰
な補償スロープを与えるだけで行うことができる。実際
の回路素子における抵抗損失もまた考慮しなければなら
ない。好ましい実施例において実際に使用される典型的
な回路値（第５図に示されたデータ点“Ａ”に対応した
）は：Ｃ１＝　（１，１５μＦ Ｃ２＝　０．１μＦ Ｒ＝　５０００　Ω Ｌ＝９ｍＨ 工。＝５０Ａ ＶＯ＝　２５０，０００　Ｖ ■１（−ＬＩり）　＝　１ｓ、’ｏｏｏ　Ｖこれらの値
は、η−１２％の計算されたユーティリティ係数、およ
び電圧変動が２５０Ｖより小さい３０μ秒の安定したパ
ルス長を提供する。

以上、本発明はここにおいて特定の適用に対する特定の
実施例を参照して記載されている。当業者は、本発明の
技術的範囲内における付加的な修正、適用および実施例
を認識するであろう。

９ したがって、添付の特許請求の範囲の各請求項は本発明
の技術的範囲内のこのような適用、修正および実施例を
全てカバーするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高電圧電源システムの簡単な概略図である。 第２図は第１図の高電圧電源システムのキャパシタを通
る電圧を表す。 第３図は本発明の高電圧電源システムの詳細な概略図で
ある。 第４図はキャパシタ電圧、インダクタ電圧および純ビー
ム電圧を示す。 第５図はＣ１およびＣ２の速度の関数として本発明のユ
ーティレティ係数を表したグラフである。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の電源と、 電荷を蓄積するために前記第１の電源と並列に接続され
   た第１の容量手段と、 前記第１の容量手段が放電するように、負荷に前記第１
   の容量手段を選択的に接続するために前記第１の容量手
   段と並列に設けられた第１のスイッチ手段と、 前記第１の容量手段が前記負荷に放電したとき前記第１
   の容量手段の出力におけるドループを消去するために前
   記第１の容量手段と直列に接続されたアンチドループ回
   路手段とを具備している高電圧安定パルス電源。
2. （２）前記アンチドループ回路手段は前記第１の容量手
   段と直列に設けられたインダクタを含む請求項１記載の
   電源。
3. （３）前記アンチドループ回路手段は蓄積された電荷を
   放電するために前記インダクタと並列に設けられた第２
   の容量手段を含む請求項２記載の電源。
4. （４）前記アンチドループ回路手段は前記インダクタに
   前記第２の容量手段を選択的に接続するために第２の容
   量手段および第２のスイッチ手段と並列に設けられた第
   ２の電源を含む請求項３記載の電源。
5. （５）第１のスイッチ手段は変調陽極電子銃を具備して
   いる請求項１記載の電源。
6. （６）前記変調陽極電子銃は陰極、第１の変調陽極およ
   び第２の陽極を具備している請求項２記載の電源。
7. （７）前記変調陽極は前記陰極の周辺に取付けられてい
   る請求項３記載の電源。
8. （８）前記第１のスイッチ手段は前記第１の容量手段と
   前記電子銃の前記陰極との間に接続されたクロスアトロ
   ンスイッチを備えている請求項３記載の電源。
9. （９）前記第１の容量手段はキャパシタバンクであり、
   前記陰極はその第１のタップに接続され、前記変調陽極
   は第２のタップに接続されている請求項４記載の電源。
10. （１０）第１の電源と、 電荷を蓄積するために前記第１の電源と並列に接続され
    た第１の容量手段と、 前記第１の容量手段が放電するように、負荷に前記第１
    の容量手段を選択的に接続するために前記第１の容量手
    段と並列に設けられ、前記負荷に接続された陰極、第１
    の変調陽極および第２の陽極を有する変調陽極電子銃を
    含み、さらに前記第１の容量手段と前記電子銃の前記陰
    極との間に接続されたクロスアトロンスイッチを含む第
    １のスイッチ手段と、 前記第１の容量手段が前記負荷に放電したとき前記第１
    の容量手段の出力におけるドループを消去するために前
    記第１の容量手段と直列に接続されたアンチドループ回
    路であって、 前記第１の容量手段と直列に設けられたインダクタと、 蓄積された電荷を放電するために前記インダクタと並列
    に設けられた第２の容量手段と、前記インダクタに前記
    第２の容量手段を選択的に接続するために第２の容量手
    段および第２のスイッチ手段と並列に設けられた第２の
    電源とを含むアンチドループ回路手段とを具備している
    高電圧安定パルス電源。
11. （１１）電源と、この電源と並列に接続された第１の容
    量手段と、およびキャパシタが負荷に対して放電するよ
    うに負荷の両端に前記キャパシタを選択的に接続する第
    １のスイッチを有する高電圧安定パルス電源において、 （ａ）第１のキャパシタと直列に接続されたインダクタ
    と、前記インダクタと並列に接続された第２の電源およ
    び第２のキャパシタと第２のキャパシタと前記インダク
    タの間の第２のスイッチとを含むアンチドループ回路を
    前記キャパシタに直列に接続し、 （ｂ）第１のキャパシタを充電し、 （ｃ）第２のキャパシタを充電し、 （ｄ）前記第２のキャパシタを前記インダクタを通して
    放電させるように前記第２のスイッチを付勢し、 （ｅ）前記第１のキャパシタを前記負荷を通して放電さ
    せるように前記第１のスイッチを付勢するステップを含
    む放電中に前記キャパシタの出力におけるドループを消
    去する方法。
12. （１２）前記第２のキャパシタが実質的に前記インダク
    タに放電されたとき前記第１のスイッチを付勢するステ
    ップを含む請求項１１記載の方法。