JPH03280618A - Gas switch deriving circuit and discharge stimulation laser and accelerator using the circuit - Google Patents

Gas switch deriving circuit and discharge stimulation laser and accelerator using the circuit

Info

Publication number
JPH03280618A
JPH03280618A JP8194190A JP8194190A JPH03280618A JP H03280618 A JPH03280618 A JP H03280618A JP 8194190 A JP8194190 A JP 8194190A JP 8194190 A JP8194190 A JP 8194190A JP H03280618 A JPH03280618 A JP H03280618A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas switch
saturable reactor
drive circuit
gate trigger
thyratron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8194190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuntaro Watabe
俊太郎 渡部
Susumu Nakajima
晋 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP8194190A priority Critical patent/JPH03280618A/en
Publication of JPH03280618A publication Critical patent/JPH03280618A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To apply the gate trigger pulse voltage with a steep starting time to protect a pulse generating circuit by applying a gate trigger pulse voltage to a gate trigger input of a gas switch via a saturable reactor. CONSTITUTION:A gate trigger pulse voltage is applied to a gate trigger input of a gas switch 27 via a saturable reactor 10 connecting to an output terminal of a pulse generating circuit comprising a DC power supply 1 deciding the gate trigger pulse voltage and a semiconductor switch element 4 generating the gate trigger pulse voltage. Thus, the gate trigger pulse voltage with a steep leading time is applied to the gas switch 27, a high voltage surge induced at the gate trigger input when main electrodes of the gas switch 27 are turned on is blocked by the saturable reactor 10 to protect components of the pulse generating circuit.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サイラトロン等のガス・スイッチを用いた高
電圧パルス発生回路を利用したエキシマレーザ等の放電
励起レーザ、あるいは線形誘導加速器等の加速器を動作
させるためのガス・スイッチ駆動回路及びこれを用いた
放電励起レーザ、並びに加速器に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applicable to discharge-excited lasers such as excimer lasers that utilize high-voltage pulse generation circuits using gas switches such as thyratrons, or accelerators such as linear induction accelerators. This invention relates to a gas switch drive circuit for operating a gas switch, a discharge excitation laser using the same, and an accelerator.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

エキシマレーザ、 TEMA (Transverse
lyExcited Multi−Atomosphe
ric Pressure) −Coxレーザ、銅蒸気
レーザ等の放電励起レーザは、リソグラフィ、ウラン同
位体分離、CVD等の化学反応プロセスを始めようとす
る各種応用分野の検討が進められている。
Excimer laser, TEMA (Transverse
lyExcited Multi-Atomosphere
BACKGROUND ART Discharge-excited lasers such as -Cox lasers and copper vapor lasers are being studied in various application fields for starting chemical reaction processes such as lithography, uranium isotope separation, and CVD.

この様な放電励起レーザを効率よく発振させるには、レ
ーザ主放電電極に短時間(数百ns程度以下)に高電圧
(数十kV程度以上)を印加する必要があり、エキシマ
レーザを例にとると、第8図に示すような高繰り返し高
電圧パルス発生回路が用いられている。本回路において
、51は高電圧直流電源、52は主コンデンサ53の充
電抵抗、27はサイラトロンと呼ばれるガス・スイッチ
、28はサイラトロン27のアノード、29はサイラト
ロン28のカソード、14はサイラトロン27のコント
ロール・グリッドと呼ばれるゲート・トリガ入力端子、
25は補助グリッド、53は主コンデンサ、54,56
.59は創生により生ずるインダクタンス、55は主コ
ンデンサ53の充電用インダクタンス、57はレーザ主
放電電極60を予備電離するためのtJ V (tll
tra Violet :紫外)予備電離用ギャップ、
58はピーキング・コンデンサである。
In order to efficiently oscillate such a discharge-pumped laser, it is necessary to apply a high voltage (about several tens of kV or more) to the laser main discharge electrode for a short time (about several hundred ns or less). In this case, a high repetition rate high voltage pulse generation circuit as shown in FIG. 8 is used. In this circuit, 51 is a high voltage DC power supply, 52 is a charging resistor for the main capacitor 53, 27 is a gas switch called thyratron, 28 is an anode of thyratron 27, 29 is a cathode of thyratron 28, and 14 is a control terminal for thyratron 27. Gate trigger input terminal called grid,
25 is an auxiliary grid, 53 is a main capacitor, 54, 56
.. 59 is an inductance generated by generation, 55 is an inductance for charging the main capacitor 53, and 57 is a tJ V (tll
traViolet: ultraviolet) pre-ionization gap,
58 is a peaking capacitor.

本回路において、サイラトロン27のオフ期間に、主コ
ンデンサ53は、直流電源51の正極、抵抗52、主コ
ンデンサ53、インダクタンス54.55、直流電源5
1の負極の経路で流れる充電電流により、図示の極性に
通常30kV程度まで充電される。なお、オフ状態を保
つため、サイラトロン28のコントロールグリッド14
には負極性の直流バイアス電圧(通常数百V程度)、補
助グリッド25には正極性の直流バイアス電圧(通常数
百V程度)が印加されている。
In this circuit, during the off period of the thyratron 27, the main capacitor 53 is connected to the positive terminal of the DC power supply 51, the resistor 52, the main capacitor 53, the inductance 54.55, and the DC power supply 51.
By the charging current flowing through the negative electrode path of No. 1, the battery is charged to the polarity shown in the figure, usually to about 30 kV. In addition, in order to maintain the off state, the control grid 14 of the thyratron 28
A negative polarity DC bias voltage (usually about several hundred volts) is applied to the auxiliary grid 25, and a positive polarity DC bias voltage (usually about several hundred volts) is applied to the auxiliary grid 25.

サイラトロン27のコントロール・グリッドの負極性の
直流バイアス電圧に重畳して、正極性で1kV程度のゲ
ート・トリガ・パルス電圧が印加された後、数百ns程
度でサイラトロン27の主電極間(アノード28とカソ
ード29間)はブレーク・ダウンし、サイラトロン27
はターンオンする。これによって、主コンデンサ53に
蓄積された電荷は、図示正極からサイラトロン27、U
■予備電離用ギャップ57、ピーキングコンデンサ58
、インダクタンス56,54、主コンデンサ53の図示
負荷側の経路で流れる放電電流により、ピーキングコン
デンサ58に以降される。なお、U■予備電離用ギャッ
プ57がブレーク・ダウンしたときに生ずるU■光によ
り、主放電電極60は予備電離される。
After a positive gate trigger pulse voltage of about 1 kV is applied superimposed on the negative DC bias voltage of the control grid of the thyratron 27, the voltage between the main electrodes of the thyratron 27 (anode 28 and cathode 29) breaks down, and thyratron 27
turns on. As a result, the charge accumulated in the main capacitor 53 is transferred from the illustrated positive electrode to the thyratron 27 and U.
■Pre-ionization gap 57, peaking capacitor 58
, the inductances 56 and 54, and the main capacitor 53 through a path on the load side shown in the figure, which causes the discharge current to flow to the peaking capacitor 58. The main discharge electrode 60 is pre-ionized by the U-light generated when the U-preliminary ionization gap 57 breaks down.

欲に、ピーキング・コンデンサ58の充電電圧が主放電
電極60のブレーク・ダウン電圧に達すると、同コンデ
ンサに充電された電荷は、図示コンデンサ58の正極か
ら、レーザ主放電電極60、インダクタンス59、図示
コンデンサ58の負荷の経路で流れ、レーザ主放電電極
60を介し、レーザガス中でエネルギの大部分は消費さ
れ、レーザ発振に寄与する。
When the charging voltage of the peaking capacitor 58 reaches the breakdown voltage of the main discharge electrode 60, the charge stored in the capacitor is transferred from the positive electrode of the capacitor 58 to the laser main discharge electrode 60, to the inductance 59, not shown. Most of the energy flows through the load path of the capacitor 58, passes through the laser main discharge electrode 60, is consumed in the laser gas, and contributes to laser oscillation.

サイラトロン27を流れる順方向(サイラトロン27の
アノード28からカソード29の方向に流れる電流。)
が停止してから数十μs程度で、サイラトロン27の主
電極間はオフ状態となり、上記の動作が繰り返される。
Forward direction flowing through the thyratron 27 (current flowing from the anode 28 to the cathode 29 of the thyratron 27).
Approximately several tens of microseconds after the main electrodes of the thyratron 27 are stopped, the connection between the main electrodes of the thyratron 27 is turned off, and the above operation is repeated.

以上説明した高繰り返し高電圧パルス発生回路に用いる
サイラトロンの駆動回路としては、例えば、第6図に示
すように、MoS−FET等の半導体スイッチ素子を用
いた構成のものが用いられている。
As a thyratron drive circuit used in the above-described high-repetition high-voltage pulse generation circuit, for example, as shown in FIG. 6, a structure using a semiconductor switching element such as a MoS-FET is used.

同図において、1はゲート・トリガ・パルス発生回路の
直流電源入力正極端、2はコンデンサ3の充電抵抗、4
はゲート・トリガ・パルス発生用の半導体スイッチ素子
、5は半導体スイッチ素子4のゲート、6はダイオード
、7は変圧器、8は変圧器7の1次巻線、9は変圧器7
の2次巻線、13はサイラトロン27のコントロール・
グリッド18の直流バイアス電流を阻止するためのコン
デンサ、14はサイラトロン27のコントロール・グリ
ッド、18はサイラトロン27のコントロール・グリッ
ド14の直流バイアス電源、19は抵抗、20はサージ
電圧阻止用インダクタンス、21はバリスタ、22はサ
イラトロン27の補助グリッド25の直流バイアス電源
、23は抵抗、24はサージ電圧阻止用インダクタンス
、25はサイラトロン27の補助グリッド、26はバリ
スタ、28はサイラトロン27のアノード、29はサイ
ラトロン27のカソードである。
In the figure, 1 is the positive terminal of the DC power input of the gate trigger pulse generation circuit, 2 is the charging resistance of the capacitor 3, and 4
5 is the gate of the semiconductor switch element 4; 6 is the diode; 7 is the transformer; 8 is the primary winding of the transformer 7; 9 is the transformer 7;
13 is the control of the thyratron 27.
A capacitor for blocking the DC bias current of the grid 18, 14 a control grid of the thyratron 27, 18 a DC bias power supply for the control grid 14 of the thyratron 27, 19 a resistor, 20 an inductance for blocking surge voltage, 21 a A varistor, 22 is a DC bias power supply for the auxiliary grid 25 of the thyratron 27, 23 is a resistor, 24 is an inductance for blocking surge voltage, 25 is an auxiliary grid for the thyratron 27, 26 is a varistor, 28 is an anode for the thyratron 27, 29 is a thyratron 27 is the cathode of

本回路において、半導体スイッチ4がオフのときには、
入力端1とアース・ライン間に接続されたゲート・トリ
ガ・パルス用直流電源により、コンデンサ3は入力端1
から、抵抗2、コンデンサ3、変圧器7の1次巻線8、
アース・ラインの経路で流れる充電電流により、図示の
極性に充電される。
In this circuit, when the semiconductor switch 4 is off,
The capacitor 3 is connected to the input terminal 1 by the gate trigger pulse DC power supply connected between the input terminal 1 and the ground line.
From, resistor 2, capacitor 3, primary winding 8 of transformer 7,
The charging current flowing in the path of the ground line charges the battery to the polarity shown.

半導体スイッチ4のゲート5にアース・ラインに対し正
方向のゲート電圧が印加されると、同スイッチ4はター
ン・オンし、コンデンサ3に蓄積された電荷は、コンデ
ンサの図示正極から、スイッチ4、変圧器7の1次巻線
8、コンデンサ3の図示負極の向きで流れる。このため
、変圧器7の2次巻1lIA9には、巻線比に応じたパ
ルス電圧が図示黒丸の極性で誘起し、抵抗41、コンデ
ンサ13を介して、サイラトロン27のコントロール・
グリッド14に印加される。この結果、ある遅れ時間(
アノード遅れ時間と呼ばれる。)経過した後、前記第8
図の回路動作で説明したように、サイラトロン27の主
電極間はブレーク・ダウンする。
When a positive gate voltage is applied to the gate 5 of the semiconductor switch 4 with respect to the ground line, the switch 4 is turned on and the charge stored in the capacitor 3 is transferred from the illustrated positive pole of the capacitor to the switch 4, The current flows in the direction of the primary winding 8 of the transformer 7 and the negative electrode of the capacitor 3 shown in the figure. For this reason, a pulse voltage corresponding to the winding ratio is induced in the secondary winding 1lIA9 of the transformer 7 with the polarity indicated by the black circle in the figure, and the control voltage of the thyratron 27 is generated via the resistor 41 and capacitor 13.
applied to grid 14. As a result, a certain delay time (
It is called anode lag time. ) after the 8th
As explained in the circuit operation in the figure, the main electrodes of the thyratron 27 break down.

即ち、第6図の回路では、半導体スイッチ4のゲート5
に加える正方向の電圧パルスのタイミングを制御するこ
とにより、サイラトロン27の繰り返し周期を制御する
ことができる。
That is, in the circuit of FIG. 6, the gate 5 of the semiconductor switch 4
By controlling the timing of the positive voltage pulse applied to the thyratron 27, the repetition period of the thyratron 27 can be controlled.

以上説明した放電励起レーザについては、例えば、“短
波長レーザ技術の現状”、電気学会技術報告(II部)
第217号(1986年4月)、銅蒸気レーザの放電特
性゛、電力中央研究報告l゛87117 (1988年
9月)、サイラトロン及びその駆動回路については、例
えば’Eng11shElectric〜alve C
ompany Lim1ted、 THYRATRON
DATABOOK” 、コーンズ・アンド・カンパニー
・リミテッド、   88.2.NS−1500に記載
されている。
Regarding the discharge-pumped laser described above, see, for example, "Current Status of Short Wavelength Laser Technology", Technical Report of the Institute of Electrical Engineers of Japan (Part II)
No. 217 (April 1986), Discharge Characteristics of Copper Vapor Laser, Electric Power Central Research Report 87117 (September 1988), thyratron and its drive circuit, for example, 'Eng11shElectric~alve C
Company Limited, THYRATRON
DATABOOK”, Cornes & Company Limited, 88.2.NS-1500.

また、目出電子レーザ等に用いられる線形誘導加速器を
始めとする加速器においても、以上説明した方式と同様
にサイラトロンを用いた高電圧パルス発生回路が用いら
れている。その詳細については、例えば、D、Birx
、E、Cook、S、Hawkins、S、Poor。
Further, in accelerators such as linear induction accelerators used in eye-directed electron lasers, etc., high voltage pulse generation circuits using thyratrons are used in the same way as the method described above. For details, see e.g. D. Birx
, E., Cook, S., Hawkins, S., Poor.

L、Reginato、J、schmidt and 
M、Sm1th :    ”THEAPPLICAT
ION OF MAGNETIC5WITC,HES 
AS Pt1LSESOURCES FORINDUC
TION LINAC5” 、  IEEE Tran
−saction on Nuclear 5cien
ce、 Vol、N5−30. No、4゜pp276
3〜2768 (1983)に記載されている。
L., Reginato, J., schmidt and.
M, Sm1th: “THEAPPLICAT
ION OF MAGNETIC5WITC,HES
AS Pt1LSESOURCES FORINDUC
TION LINAC5”, IEEE Tran
-saction on Nuclear 5cien
ce, Vol, N5-30. No, 4°pp276
3-2768 (1983).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

放電励起レーザでは、レーザ出力の安定化、低タイム・
ジッタ化が要求されている。例えば、ウラン同位体分離
に用いる放電励起レーザ(エキシマレーザ、TEMA−
C○2レーザ、あるいは銅蒸気レーザ等か用いられてい
る。ンでは、レーザ出力を大きくするため、複数台のレ
ーザ装置を同期運転させることがおこなわれている。こ
の場合、各レーザ装置のレーザ出力のタイム・ジッタは
、数ns程度以内の精度とすることが必要とされている
Discharge-pumped lasers require stabilization of laser output, low time and
Jitterization is required. For example, a discharge-excited laser (excimer laser, TEMA-
A C○2 laser or a copper vapor laser is used. In order to increase the laser output, multiple laser devices are operated synchronously. In this case, the time jitter of the laser output of each laser device is required to be accurate within several ns.

例えば、第8図に示す回路構成の放電励起レーザでは、
前記タイム・ジッタの主要因は、サイラトロン27にあ
る。このサイラトロンのタイム・ジッタは、使用するサ
イラトロン自体の性能と使用するサイラトロン駆動回路
によって定まり、低タイム・ジッタ化を図るためには、
4極サイラトロン(例えば、English Elec
tric Valve CompanyLimited
製CX−1625、あるいはEG&G社製LS−411
1等)を用いて、サイラトロンのコントロール・グリッ
ドとカソード間に印加するゲート・トリガ・パルス電圧
を正確なタイミングで、極力短い時間で立ち上がるサイ
ラトロン駆動回路を使用することが有効である。
For example, in a discharge-excited laser with the circuit configuration shown in FIG.
The main cause of the time jitter is the thyratron 27. The time jitter of this thyratron is determined by the performance of the thyratron itself and the thyratron drive circuit used, and in order to reduce the time jitter,
4-pole thyratron (e.g. English Elec
tric Valve Company Limited
manufactured by CX-1625 or LS-411 manufactured by EG&G
It is effective to use a thyratron drive circuit that can raise the gate trigger pulse voltage applied between the control grid and cathode of the thyratron with accurate timing and in as short a time as possible.

このようなサイラトロン駆動回路を得るためには、例え
ば、第6図において、リーケージインダクタンスの小さ
な変圧器7(通常トロイダル形状のフェライトを施すこ
とにより得られる。)を用いるとともに、抵抗41の値
を極力小さな値とすることによって、コントロール・グ
リッド14に印加されるゲート・トリガ・パルス電圧の
立ち上がり時間を早めるとともに、半導体スイッチ4の
ゲート5に加えるゲート・パルス発生回路のタイミング
を正確にコントロールすることによって得られる。
In order to obtain such a thyratron drive circuit, for example, as shown in FIG. 6, a transformer 7 with a small leakage inductance (usually obtained by applying toroidal ferrite) is used, and the value of the resistor 41 is minimized. By setting a small value, the rise time of the gate trigger pulse voltage applied to the control grid 14 is accelerated, and the timing of the gate pulse generation circuit applied to the gate 5 of the semiconductor switch 4 is accurately controlled. can get.

しかし、前記第6図に示すサイラトロン駆動回路を用い
た場合、サイラトロン27の主電極間がブレーク・ダウ
ンしたときに、同サイラトロンのコントロール・グリッ
ド14とカソード29間には、第7図に示すようなサー
ジ電圧■ユ、が誘起する。このサージ電圧V 14によ
り、コントロール・グリッド14、コンデンサ13、抵
抗41、変圧器7の2次巻線9、カソード29の経路で
サージ電流が流れる。このサージ電流により、変圧器7
の2次巻M9に誘起する電圧の巻線比に応じた電圧が同
変圧器7の1次巻線に誘起し、同変圧器の17!A側に
印加される。このサイラトロン27の主電極間のブレー
ク・ダウンに伴い発生するサージ電圧によって、変圧器
7の1次側に印加される電圧の波高値は、変圧器の7の
り一ケージ・インダクタンス及び抵抗41の値が小さい
ほど高くなり、極端な場合には、半導体スイッチ素子、
ダイオード6、あるいは半導体スイッチ素子4のゲート
5に接続されるゲート回路の破壊に至ることもある。
However, when the thyratron drive circuit shown in FIG. 6 is used, when the main electrodes of the thyratron 27 break down, there is a gap between the control grid 14 and the cathode 29 of the thyratron as shown in FIG. A surge voltage is induced. This surge voltage V 14 causes a surge current to flow through the control grid 14 , the capacitor 13 , the resistor 41 , the secondary winding 9 of the transformer 7 , and the cathode 29 . This surge current causes transformer 7
A voltage corresponding to the turns ratio of the voltage induced in the secondary winding M9 of the transformer 7 is induced in the primary winding of the transformer 7, and the 17! Applied to the A side. Due to the surge voltage generated due to the breakdown between the main electrodes of the thyratron 27, the peak value of the voltage applied to the primary side of the transformer 7 is determined by the value of the cage inductance and the resistor 41 of the transformer 7. The smaller the value, the higher the value, and in extreme cases, semiconductor switching elements,
This may lead to destruction of the diode 6 or the gate circuit connected to the gate 5 of the semiconductor switch element 4.

即ち、第6図に示すサイラトロン駆動回路を用いた場合
には、サイラトロン27のタイム・シックを数ns程度
まで低下させつつ、半導体スイッチ素子4、ダイオード
6、あるいは半導体スイッチ素子4のゲート5に接続さ
れるゲート回路の信頼性を十分確保することが困難であ
った。
That is, when the thyratron drive circuit shown in FIG. It has been difficult to ensure sufficient reliability of the gate circuits used.

また、サイラトロン駆動回路としては、例えば、特開平
1−222669に開示されるように、半導体スイッチ
素子を用いて、変圧器を介すことなしにサイラトロンの
コントロール・グリッドに印加するゲート・トリガ・パ
ルス電圧の立ち上がり時間を改善する方法も存在するが
、この場合にも、前記第6図の従来例で説明したように
、サイラトロンのタイム・ジッタを減少させるためにサ
イラトロンのコントロール・グリッドに印加するゲート
・トリガ・パルス電圧の立ち上がり時間を早めた場合に
は、サイラトロン駆動回路の信頼性が低下する問題があ
る。
Further, as a thyratron drive circuit, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-222669, a semiconductor switch element is used to generate a gate trigger pulse that is applied to the control grid of the thyratron without going through a transformer. There is also a method of improving the voltage rise time, but in this case as well, as explained in the conventional example shown in FIG. 6, the gate applied to the control grid of the thyratron is - If the rise time of the trigger pulse voltage is accelerated, there is a problem that the reliability of the thyratron drive circuit decreases.

これらの問題を対策するため、サイラトロン・トリガ回
路のスイッチ素子として、耐電圧が高く、スイッチング
特性も良好なサイラトロンを用いることも行われていた
が、この場合には、サイラトロン・トリガ回路の寿命が
、これに用いるサイラトロン寿命により制限されてしま
うという問題があった。
In order to solve these problems, thyratrons, which have a high withstand voltage and good switching characteristics, have been used as switching elements in thyratron trigger circuits, but in this case, the lifespan of the thyratron trigger circuits has been reduced. However, there was a problem in that the lifespan of the thyratron used for this was limited.

なお、以上の説明では、放電励起レーザに用いるサイラ
トロン駆動回路について説明したが、線型誘導加速器の
場合には、より多くの高電圧パルス発生回路を同期運転
することか必要となるため、上記問題点は、より深刻な
ものであった。
Note that the above explanation has been about the thyratron drive circuit used for discharge-excited lasers, but in the case of linear induction accelerators, it is necessary to operate more high-voltage pulse generation circuits synchronously, so the above problems can be solved. was more serious.

〔問題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、サイラトロン当のガス・スイッチのゲート・
トリガ・パルス電圧を定める直流電源と、ゲート・トリ
ガ・パルス電圧を発生させるための半導体スイッチ素子
から構成される高電圧パルス発生回路の出力端と直列に
接続された可飽和リアクトルを介して同ガス・スイッチ
のゲート・トリガ人ツノにゲート・トリガ・パルス電圧
を印加し得るように構成したことを特徴とするガス・ス
イッチ駆動回路である。
The present invention provides a gas switch gate for a thyratron.
The same gas is supplied through a saturable reactor connected in series with the output end of a high voltage pulse generation circuit consisting of a DC power supply that determines the trigger pulse voltage and a semiconductor switch element that generates the gate trigger pulse voltage. - A gas switch drive circuit characterized in that it is configured so that a gate trigger pulse voltage can be applied to the gate trigger horn of the switch.

このようにケート・トリガ・パルス電圧を定める直流電
源どゲート・トリガ・パルス電圧を発生させるための半
導体スイッチ素子から構成される高電圧パルス発生回路
の出力端とガス・スイッチのゲート・トリガの入力間に
直列に可飽和リアクトルを挿入することにより、急峻な
立ち上がり時間のゲート・トリガ・パルス電圧をガス・
スイッチのゲート・トリガ入力に印加させることができ
るとともに、同ガス・スイッチの主電極間がターンオン
したときに、同ガス・スイッチのゲート・トリガ入力に
誘起する高電圧サージな前記可飽和リアクトルによって
阻止することができ、前記半導体スイッチ素子を始めと
するケート・l・リカ・パルス発生回路を構成する素子
の保護を図ることかでき好ましい。
In this way, the DC power supply that determines the gate trigger pulse voltage is connected to the output terminal of a high voltage pulse generation circuit consisting of semiconductor switching elements for generating the gate trigger pulse voltage, and the input of the gate trigger of the gas switch. By inserting a saturable reactor in series between the gas and
A high voltage surge can be applied to the gate trigger input of the switch and is blocked by the saturable reactor, which induces a high voltage surge at the gate trigger input of the gas switch when the main electrode of the gas switch is turned on. This is preferable since it is possible to protect the elements constituting the Kate-Lica-pulse generation circuit, including the semiconductor switching element.

前記ガス・スイッチ駆動回路において、前記可飽和リア
クトルには、ガス・スイッチがターンオンしたときに同
ガス・スイッチのゲート・トリガ入力端子側から同可飽
和リアクトルに印加されるサージ電圧により同可飽和リ
アクトルが磁化される極性と逆極性に磁化するためのバ
イアス回路が設けられた場合には、ゲート・トリガ・パ
ルス電圧が同可飽和リアクトルに印加されたときに、同
可飽和リアクトルの磁束密度が変化するときの比透磁率
を小さく設定することができるため、より急峻な立ち上
がり時間のゲート・トリガ・パルス電圧をガス・スイッ
チのゲート・トリガ入力に印加させることができるとと
もに、同ガス・スイッチの主電極間がターンオンしたと
きに、同ガス・スイッチのゲート・トリガ入力に誘起す
る高電圧が同可飽和リアクトルに印加されたときの同可
飽和リアクトルの動作磁束密度量を大ととることができ
るため、同可飽和リアクトルを小形化することもでき好
ましい。
In the gas switch drive circuit, the saturable reactor includes a saturable reactor that is generated by a surge voltage applied to the saturable reactor from the gate trigger input terminal side of the gas switch when the gas switch is turned on. If a bias circuit is provided to magnetize the saturable reactor to the opposite polarity, the magnetic flux density of the saturable reactor will change when the gate trigger pulse voltage is applied to the saturable reactor. Since the relative magnetic permeability can be set to a small value when the gas switch This is because the operating magnetic flux density of the saturable reactor can be increased when the high voltage induced at the gate trigger input of the gas switch is applied to the saturable reactor when the electrode is turned on. , it is also possible to downsize the saturable reactor, which is preferable.

前記ガス・スイッチ駆動回路において、前記可飽和リア
クトルは、ガス・スイッチのケート・トリガ・パルス電
圧を定める直流電源と、ゲート・トリガ・パルス電圧を
発生させるための半導体スイッチ素子及び変圧器で構成
された高電圧パルス発生回路における前記変圧器の2次
巻線の1端と前記ガス・スイッチのゲート・トリガ入力
端子間に直列に接続されており、前記可飽和リアクトル
のバイアス回路は、前記変圧器の動作磁束密度量を犬と
し得る方向にバイアスするための回路も兼ねている場合
には、前記変圧器の動作磁束密度量か大となるため、同
変圧器の小形化を図ることができ好ましい。
In the gas switch drive circuit, the saturable reactor is comprised of a DC power supply that determines the gate trigger pulse voltage of the gas switch, a semiconductor switch element and a transformer for generating the gate trigger pulse voltage. A bias circuit of the saturable reactor is connected in series between one end of the secondary winding of the transformer and a gate trigger input terminal of the gas switch in the high voltage pulse generation circuit. In the case where the transformer also serves as a circuit for biasing the operating magnetic flux density in a direction in which the operating magnetic flux density of the transformer is large, the operating magnetic flux density of the transformer becomes large, and the transformer can be made smaller, which is preferable. .

前記ガス・スイッチ駆動回路において、前記可飽和リア
クトルの磁心として非晶質磁性合金薄帯を用いて構成さ
れた巻磁心を用いた場合には、同磁心は急峻な飽和特性
を示すとともに、非飽和領域の比透磁率も大きいため、
急峻なケート・トリガ・パルス電圧を得ることかできる
とともに、前記ガス・スイッチかターンオンしたときに
同ガス・スイッチのケート・トリガ入力端に誘起する電
圧を前記可飽和リアクトルが阻止する能力も向上し好ま
しい。
In the gas switch drive circuit, when a wound core made of an amorphous magnetic alloy ribbon is used as the magnetic core of the saturable reactor, the core exhibits steep saturation characteristics and non-saturation characteristics. Since the relative permeability of the area is also large,
It is possible to obtain a steep gate trigger pulse voltage, and the ability of the saturable reactor to block the voltage induced at the gate trigger input terminal of the gas switch when the gas switch is turned on is also improved. preferable.

前記ガス・スイッチ駆動回路において、前記可飽和リア
クトルの磁心はその組成が、 (F el−6Mm) 10−x−F−m−ac u、
S i、B、M。
In the gas switch drive circuit, the magnetic core of the saturable reactor has a composition: (Fel-6Mm) 10-x-F-m-acu,
S i, B, M.

(原子%) (ただし、MはCo及びNiの1種または2種で・あり
、M′はNb、W、Ta、Zr、Hf、Ti及びMoか
らなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、a+ X
+  V+  Z及びαはそれぞれ0≦a≦0.5. 
 1≦x≦3.○≦y≦30゜0≦2≦25,5≦y+
z≦30.0. 1≦α≦30を満たす。) により表される組成を有し、組成の少なくとも50%が
微細なりcc  Fe固溶体の結晶からなり、各結晶粒
の最大寸法で測定した粒径の平均値が、100OA以下
である合金からなる鉄基軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心
で構成されている場合には、同磁心の飽和領域の比透磁
率は極めて小さいため、急峻なゲート・トリガ・パルス
電圧を得ることができるとともに、非飽和領域の比透磁
率が大きく、動作磁束密度量も大とすることができるた
め、より小形の磁心を用いて、前記ガス・スイッチがタ
ーンオンしたときに同ガス・スイッチのゲート・トリガ
入力端に誘起する電圧を阻止することができるため好ま
しい。
(Atomic %) (However, M is one or two of Co and Ni, and M' is at least one element selected from the group consisting of Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti, and Mo. ,a+X
+V+ Z and α are each 0≦a≦0.5.
1≦x≦3. ○≦y≦30゜0≦2≦25, 5≦y+
z≦30.0. 1≦α≦30 is satisfied. ), in which at least 50% of the composition consists of crystals of fine cc Fe solid solution, and the average value of the grain size measured at the largest dimension of each grain is 100 OA or less When the magnetic core is composed of a wound magnetic core using a soft magnetic alloy ribbon, the relative magnetic permeability in the saturation region of the magnetic core is extremely small, so it is possible to obtain a steep gate trigger pulse voltage and to Because the relative magnetic permeability in the saturation region is large and the amount of operating magnetic flux density can be large, a smaller magnetic core can be used to connect the gate trigger input of the gas switch when the gas switch is turned on. This is preferable because the induced voltage can be blocked.

以上説明してきたガス・スイッチ駆動回路を用いた放電
励起レーザにおいては、レーザ出力のタイム・ジッタが
著しく減少するため好ましい。
The discharge-excited laser using the gas switch drive circuit described above is preferable because the time jitter of the laser output is significantly reduced.

前記放電励起レーザを2台以上同期運転させた場合には
、各レーザのレーザ出力のタイム・ジッタが著しく少な
いために、タイム・ジッタに起因する各レーザ出力のタ
イミングにずれを生じるのを対策することができるため
好ましい。
When two or more of the discharge excitation lasers are operated synchronously, the time jitter of the laser output of each laser is extremely small, so measures are taken to prevent timing deviations of each laser output due to time jitter. This is preferable because it can be done.

また、以上説明してきたガス・スイッチ駆動回路を用い
た加速器では、加速電圧パルスのタイム・ジッタが著し
く減少するため好ましい。
Furthermore, the accelerator using the gas switch drive circuit described above is preferable because the time jitter of the accelerating voltage pulse is significantly reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について詳しく説明するが、本発
明はこれら実施例に限るものではない。
Examples of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1) 第1図は本発明によるガス・スイッチ駆動回路を、ガス
・スイッチとしてサイラトロンを用いた場合に適用した
一実施例である。本回路において、lはゲート・トリガ
・パルス発生回路の直流電源入力正極端、2はコンデン
サ3の充電抵抗、4はゲート・トリガ・パルス発生用の
半導体スイッチ素子、5は半導体スイッチ素子4のゲー
ト、6はダイオード、7は変圧器、8は変圧器7の1次
巻線、9は変圧器7の2次巻線、10は可飽和リアクト
ル、11は可飽和リアクトル10の出力巻線、12は可
飽和リアクトル10のバイアス巻線、13はサイラトロ
ン27のコントロール・グリッドの直流バイアス電流を
素子するためのコンデンサ、14はサイラトロン27の
コントロール・グリッド、15.16は可飽和リアクト
ル10のバイアス巻線12の巻線端であり、かつバイア
ス回路17の出力端、17は可飽和リアクトル10のバ
イアス回路、18はサイラトロン27のコントロール・
グリッド14の直流バイアス電源、19は抵抗、20は
サージ電源阻止用インダクタンス、21はバリスタ、2
2はサイラトロン27の補助グリッド25の直流バイア
ス電源、23は抵抗、24はサージ電源阻止用インダク
タンス、25はサイラトロン27の補助グリッド、26
はバリスタ、28はサイラトロン27のアノード、29
はサイラトロン27のカソードである。また、本回路に
おける可飽和リアクトル10のバイアス回路9は第8図
に示すエキシマレーザの励起回路に接続した。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows an embodiment in which a gas switch drive circuit according to the present invention is applied to a case where a thyratron is used as a gas switch. In this circuit, l is the positive terminal of the DC power input of the gate trigger pulse generation circuit, 2 is the charging resistor of the capacitor 3, 4 is the semiconductor switch element for gate trigger pulse generation, and 5 is the gate of the semiconductor switch element 4. , 6 is a diode, 7 is a transformer, 8 is a primary winding of transformer 7, 9 is a secondary winding of transformer 7, 10 is a saturable reactor, 11 is an output winding of saturable reactor 10, 12 is the bias winding of the saturable reactor 10, 13 is a capacitor for controlling the DC bias current of the control grid of the thyratron 27, 14 is the control grid of the thyratron 27, and 15.16 is the bias winding of the saturable reactor 10. 12 is the winding end of the bias circuit 17, 17 is the bias circuit of the saturable reactor 10, and 18 is the control terminal of the thyratron 27.
A DC bias power supply for the grid 14, 19 a resistor, 20 an inductance for blocking surge power, 21 a varistor, 2
2 is a DC bias power supply for the auxiliary grid 25 of the thyratron 27, 23 is a resistor, 24 is an inductance for blocking surge power, 25 is an auxiliary grid for the thyratron 27, 26
is the ballista, 28 is the anode of thyratron 27, 29
is the cathode of thyratron 27. Further, the bias circuit 9 of the saturable reactor 10 in this circuit was connected to the excimer laser excitation circuit shown in FIG.

以下、第1図の回路動作を同図と可飽和リアクトルユO
の動作磁化曲線第2図を用いて説明する。
Below, the circuit operation of Figure 1 will be explained using the diagram and the saturable reactor unit O.
This will be explained using the operating magnetization curve in FIG.

半導体スイッチ4がオフのときには、入力端1とアース
・ライン間に接続されたゲート・トリガ・パルス用直流
電源により、コンデンサ3は、入力l4i1から、抵抗
2、コンデンサ3、変圧器7の1次巻線8、アース・ラ
インの経路で流れる充電電流により、図示の極性に充電
される。このとき、可飽和リアクトル10の磁束密度は
、バイアス回路17から、同可飽和リアクトル10のバ
イアス巻#X12に、図示の向きで流される直流バイア
ス電流工、により次式で定まるバイアス磁化力HBによ
って、第2図のa点で示す飽和領域までバイアスされて
いる。
When the semiconductor switch 4 is off, the gate trigger pulse DC power supply connected between the input terminal 1 and the ground line causes the capacitor 3 to connect the input l4i1 to the resistor 2, the capacitor 3, and the primary of the transformer 7. The charging current flowing through the winding 8 and the ground line charges it to the polarity shown. At this time, the magnetic flux density of the saturable reactor 10 is determined by the bias magnetizing force HB determined by the following formula by the DC bias current flowing from the bias circuit 17 to the bias winding #X12 of the saturable reactor 10 in the direction shown in the figure. , is biased to the saturation region shown at point a in FIG.

l。l.

N12:可飽和リアクトル10のバイアス巻線12の巻
数 ■B :バイアス電流(A) ■、:可飽和リアクトル10の磁心平均磁路長(m) 半導体スイッチ4のゲート5にアース・ラインに対し正
方向のゲート電圧が印加させると、同スイッチ4はター
ンオンし、コンデンサ3に蓄積された電荷は、同コンデ
ンサの図示正極から、スイッチ4、変圧器7の1次巻線
8、コンデンサ3の図示負極の向きで流れる。このため
、変圧器7の2次巻線9には、巻数比に応じたパルス電
圧力入図示黒丸の極性で誘起し、可飽和リアクトル10
の出力巻数11に印加される。この結果、同リアクトル
10の磁束密度は、第2図のa点からb点まで変化する
が、この間の比透磁率は飽和領域にあるため極めて小さ
く、同リアクトル10の出力巻ItiAllは前記パル
ス電圧をほとんど阻止することがない。この結果、急峻
な立ち上がりのゲート・トリガ・パルス電圧をサイラト
ロン27のコントロール・グリッド14に印加すること
ができ、ある遅れ時間経過した後、サイラトロン27の
主電極間が1=0でブレーク・ダウンする。
N12: Number of turns of the bias winding 12 of the saturable reactor 10 B: Bias current (A) ■,: Average magnetic path length of the saturable reactor 10 (m) When a gate voltage in the direction is applied, the switch 4 turns on, and the charge accumulated in the capacitor 3 is transferred from the positive terminal of the capacitor to the switch 4, the primary winding 8 of the transformer 7, and the negative terminal of the capacitor 3. flows in the direction of Therefore, a pulse voltage input according to the turns ratio is induced in the secondary winding 9 of the transformer 7 with the polarity indicated by the black circle in the figure, and the saturable reactor 10
is applied to the output number of turns 11. As a result, the magnetic flux density of the reactor 10 changes from point a to point b in FIG. 2, but the relative magnetic permeability during this period is extremely small because it is in the saturation region, and the output winding ItiAll of the reactor 10 changes at the pulse voltage. There is almost no stopping it. As a result, a gate trigger pulse voltage with a steep rise can be applied to the control grid 14 of the thyratron 27, and after a certain delay time, the voltage between the main electrodes of the thyratron 27 breaks down at 1=0. .

サイラトロン27の主電極間がt=7まで同コントロー
ル・グリッド14を正極とするサージ電圧’V 14が
誘起し、コンデンサ13を介して、可飽和リアクトル1
0の出力巻illに印加される。
A surge voltage 'V 14 with the control grid 14 as the positive terminal is induced between the main electrodes of the thyratron 27 until t=7, and the voltage is applied to the saturable reactor 1 via the capacitor 13.
0 output winding ill.

このため可飽和リアクトル10の磁束密度は、1=0か
らτ、まての期間に、第2図のb点から、87点、C点
を経由して、d点までΔBたけ変化する。C点からd点
までの間の比透磁率は極めて大きいため、前記サージ電
圧V14のほとんどを同可飽和リアクトル10の出力巻
線11が阻止し、変圧器7の2次巻線9に印加される電
圧はきわめて小さな値に制御される。このため同変圧器
7の1次側に誘起する電圧も制御することができ、半導
体スイッチ素志、ダイオード6、及び半導体スイッチ素
子のゲート回路等の保護を図ることができる。以上の動
作において次式が成立する。
Therefore, the magnetic flux density of the saturable reactor 10 changes by ΔB from point b in FIG. 2, via point 87 and point C, to point d in the period from 1=0 to τ. Since the relative magnetic permeability between point C and point d is extremely large, most of the surge voltage V14 is blocked by the output winding 11 of the saturable reactor 10 and is not applied to the secondary winding 9 of the transformer 7. The voltage applied is controlled to an extremely small value. Therefore, the voltage induced on the primary side of the transformer 7 can also be controlled, and the semiconductor switch element, the diode 6, the gate circuit of the semiconductor switch element, etc. can be protected. In the above operation, the following equation holds true.

N1.:可飽和リアクトル10の出力巻gx1の巻数 Ae :可飽和リアクトル10の磁心有効断面積(m2
) ΔB=可飽和リアクトル10の動作磁束密度量(T) t=τ1に達すると、可飽和リアクトル11の磁束密度
は、前記バイアス回路17から、同可飽和リアクトル1
0のバイアス巻線12に流されるバイアス電圧IBによ
り生ずるバイアス磁化力HDによって、第2図のd点か
らa点まで変化する。
N1. : Number of turns Ae of the output turns gx1 of the saturable reactor 10 : Effective cross-sectional area of the magnetic core of the saturable reactor 10 (m2
) ΔB=operating magnetic flux density amount (T) of the saturable reactor 10 When t=τ1 is reached, the magnetic flux density of the saturable reactor 11 is changed from the bias circuit 17 to the saturable reactor 1
The bias magnetizing force HD generated by the bias voltage IB applied to the zero bias winding 12 changes from point d to point a in FIG.

以上述べた動作が繰り返し行われることにより、サイラ
トロン27のコントロール・グリッド14に印加するゲ
ート・トリガ・パルス電圧の立ち上がり時間を遅らせる
ことなしに、同ゲート・トリガ回路の保護を図ることが
できる。
By repeating the above-described operations, the gate trigger circuit can be protected without delaying the rise time of the gate trigger pulse voltage applied to the control grid 14 of the thyratron 27.

以上の動作原理からも明かなように、可飽和リアクトル
10には、以下の特性が要求される。
As is clear from the above operating principle, the saturable reactor 10 is required to have the following characteristics.

1)サイラトロン27のコントロール・グリッド14に
印加するゲート・トリガ・パルス電圧の立ち上がり時間
を極力率めるため、可飽和リアクトルlOの飽和領域の
インダクタンスL1゜fsatlが極力小さいこと。
1) In order to increase the rise time of the gate trigger pulse voltage applied to the control grid 14 of the thyratron 27 as much as possible, the inductance L1°fsatl in the saturation region of the saturable reactor IO should be as small as possible.

2)サイラトロン27のゲート・トリガ回路の保護を図
るため、可飽和リアクトル10の非飽和領域のインダク
タンスLlO(una@t)が極力大きいこと。
2) In order to protect the gate trigger circuit of the thyratron 27, the inductance LlO (una@t) in the non-saturable region of the saturable reactor 10 should be as large as possible.

3)サイラトロン27のコントロール・グリッド14に
印加するゲート・トリガ・パルス電圧のタイム・ジッタ
な減少させるため、可飽和リアクトル10に起因するタ
イム・ジッタが小さなこと。
3) The time jitter caused by the saturable reactor 10 is small in order to reduce the time jitter of the gate trigger pulse voltage applied to the control grid 14 of the thyratron 27.

このため、同可飽和リアクトル10を構成する磁心には
、 1)の点から、飽和領域の比透磁率μγiamb)が小
さく、動作磁束密度ΔBも大であること。
Therefore, from the point of 1), the magnetic core constituting the saturable reactor 10 should have a small relative magnetic permeability μγiamb) in the saturation region and a large operating magnetic flux density ΔB.

2)の点から、非飽和領域の比透磁率μγ1aatlが
大きいこと。
In view of 2), the relative magnetic permeability μγ1aatl in the non-saturated region is large.

3)の点から、磁心ゆらぎ雑音(磁心ゆらが雑音)につ
いては、例えば、村上者−著二 “磁気応用工学” 、
P34fil、朝食書店(i984)に記載されている
。)が小さいこと。
From the point of 3), regarding magnetic core fluctuation noise (magnetic core fluctuation noise), for example, see Murakami-author 2 "Magnetic Applied Engineering",
P34fil, described in Breakfast Shoten (i984). ) is small.

が必要である。is necessary.

第1図に示す本発明の実施例において、可飽和リアクト
ル10の磁心としては第1表に示す組成、直流磁気特性
、飽和磁歪及び第2表に示す形状のものを用い、同リア
クトル10の出力巻[11とバイアス巻fi12をとも
に1ターンとしたときと、第6図に示す従来例との比較
を第3表に示す。第3表において、ΔBはサイラトロン
27の主電極間がブレーク・ダウンした後に可飽和リア
クトル10の出力巻illに印加されるサージ電圧によ
って、同リアクトルの磁心が動作させられる動作磁束密
度量、■トは同リアクトルのバイアス巻線12に流され
るバイアス電流、I tpは前記サイラトロンの主電流
間がブレーク・ダウンしたときに生ずるサージ電圧によ
って、同サイラトロンのコントロール・グリッド14か
らコンデンサ13を介して変圧器7の2pA巻iI9に
流れ込むサージ電流波高値、t、は前記サイラトロンの
コントロール・グリッドに印加されるゲート・トリガ・
パルス電圧の立ち上がり時間、Δtはサイラトロン27
の主電極間のスイッチング動作におけるタイム第 表 ・試料No、1〜9は非晶質合金であり、7.5u4の
ポリイミド・フィルムで層間絶縁したもの、 No、10−14は超微結晶質合金であり、Sin、で
層間絶縁したもの。
In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the magnetic core of the saturable reactor 10 has the composition, DC magnetic characteristics, saturation magnetostriction, and shape shown in Table 2 as shown in Table 1, and the output of the reactor 10 is Table 3 shows a comparison between the conventional example shown in FIG. 6 and the case where both the winding [11 and the bias winding fi12 are one turn]. In Table 3, ΔB is the amount of operating magnetic flux density at which the magnetic core of the reactor is operated by the surge voltage applied to the output winding ill of the saturable reactor 10 after breakdown between the main electrodes of the thyratron 27; is the bias current flowing through the bias winding 12 of the reactor, and I tp is the surge voltage generated when the main current of the thyratron breaks down, which is caused by the surge voltage flowing from the control grid 14 of the thyratron to the transformer via the capacitor 13. The surge current peak value, t, flowing into the 2pA winding iI9 of 7 is the gate trigger voltage applied to the control grid of the thyratron.
The rise time of the pulse voltage, Δt, is the thyratron 27
Time table for switching operation between main electrodes - Samples Nos. 1 to 9 are amorphous alloys with interlayer insulation with a 7.5U4 polyimide film, Nos. 10-14 are ultrafine crystalline alloys , with interlayer insulation of Sin.

** B 800は磁化力800^八における磁束密度
、λSは飽和磁歪。
** B 800 is the magnetic flux density at a magnetizing force of 800^8, and λS is the saturation magnetostriction.

第 2 表 第 表 傘繰り返し周波数はいずれも100Hz。No. 2 table No. table The umbrella repetition frequency is 100Hz in both cases.

・ジッタである。なお、高電圧パルス発生回路としては
第8図に示すエキシマレーザのものを用いた。 本発明
において、第2表に示す可飽和リアクトル10の磁心の
寸法及び第3表に示すバイアス電流工、は、第2図に示
す同磁心の同B−Hループ概念図のように、サイラトロ
ン27の主電極間がブレーク・ダウンした後に、同可飽
和リアクトル10の出力巻illに印加されるサージ電
圧によって飽和しないように選定している。
・It is jitter. As the high voltage pulse generating circuit, an excimer laser shown in FIG. 8 was used. In the present invention, the dimensions of the magnetic core of the saturable reactor 10 shown in Table 2 and the bias current shown in Table 3 are as shown in the conceptual diagram of the B-H loop of the same core shown in FIG. The voltage is selected so that it will not be saturated by the surge voltage applied to the output winding ill of the saturable reactor 10 after the breakdown occurs between the main electrodes of the saturable reactor 10.

従来例1は第6図の回路において抵抗41を短終した場
合であり、サイラトロン27の主電極間のブレーク・ダ
ウン後に生ずる前記サージ電流波高値I rpが大きい
ため、動作後数秒で第6図に示すケート・トリガ回路の
半導体スイッチ素子4、及びダイオード6が破壊されて
しまった。
Conventional Example 1 is a case where the resistor 41 is short-terminated in the circuit shown in FIG. The semiconductor switch element 4 and diode 6 of the gate trigger circuit shown in the figure were destroyed.

また、従来例2は、同図において抵抗41を挿入した場
合であり、本例では、前記サージ電流波高値1゜を小と
することができ、ゲート・トリガ回路の安全動作を図れ
るが、サイラトロン27のコントロール・グリッド14
に印加するゲート・トリガ・パルス電圧の立ち上がり時
間が著しく長くなるため、同サイラトロンの主電極間の
スイッチング同時のタイム−ジッタΔもが大きくなって
しまった。
Furthermore, in Conventional Example 2, a resistor 41 is inserted in the figure, and in this example, the surge current peak value 1° can be made small, and safe operation of the gate/trigger circuit can be achieved. 27 control grids 14
As the rise time of the gate trigger pulse voltage applied to the thyratron became significantly longer, the time-jitter Δ during simultaneous switching between the main electrodes of the thyratron also became large.

一方、本発明によれば、サイラトロン27のコントロー
ル・グリッド14に印加するゲート・トリガ・パルス電
圧の立ち上がり時間を著しく遅くすることなしに、前記
サイラトロン27の主電極間のブレーク・ダウン後に生
じるサージ電流波高値I tpを抑制することができる
ため、ゲート・トリガ回路の安全動作を図りつつ、サイ
ラトロン27の主電極間のスイッチング動作のタイム・
シックΔtを小さくすることができる。
On the other hand, according to the present invention, the surge current generated after the breakdown between the main electrodes of the thyratron 27 can be reduced without significantly slowing down the rise time of the gate trigger pulse voltage applied to the control grid 14 of the thyratron 27. Since the peak value I tp can be suppressed, the switching operation time between the main electrodes of the thyratron 27 can be reduced while ensuring safe operation of the gate trigger circuit.
Thick Δt can be reduced.

第3表よりわかるように、前記可飽和リアクトル1oの
磁心として、Ni−Znフェライト等に比べて、非晶質
磁性薄帯あるいは鉄基超微結晶質磁性薄帯を用いて構成
したものを用いた場合に、ゲート・トリガ回路の安全動
作を図りつつ、サイラトロン27の主電極間のスイッチ
ング動作におけめタイム・ジッタΔtを小さくすること
ができ、特に鉄基超微結晶質磁性薄帯を用いた磁心を用
いたときには、磁心寸法の小形化が容易になるとともに
、少ないバイアス電流1カで、優れた性能を出すことが
できた。
As can be seen from Table 3, the magnetic core of the saturable reactor 1o is constructed using an amorphous magnetic ribbon or an iron-based ultrafine-crystalline magnetic ribbon, rather than Ni-Zn ferrite or the like. In this case, it is possible to reduce the time jitter Δt in the switching operation between the main electrodes of the thyratron 27 while ensuring safe operation of the gate trigger circuit. When using a magnetic core of 100%, it was easy to reduce the size of the magnetic core, and excellent performance could be achieved with just one small bias current.

(実施例2) 第3図は本発明によるガス・スイッチ駆動回路を、ガス
・スイッチとしてサイラトロンを用いた場合に適用した
他の実施例である。本回路では実施例1に示した第1図
の回路において、可飽和リアクトル10のバイアス巻9
12に流すバイアス電流を、変圧器7の2次巻線にも流
し、同変圧器の動作磁束密度量ΔB′を大きくとれるよ
うにして、同変圧器の小形化、及び低リーケージ・イン
ダクタンス化を図ったところに特徴を持たせたもので、
他は実施例1と同様の効果を得ることができる。
(Embodiment 2) FIG. 3 shows another embodiment in which the gas switch drive circuit according to the present invention is applied to a case where a thyratron is used as the gas switch. In this circuit, the bias winding 9 of the saturable reactor 10 is
12 is also passed through the secondary winding of the transformer 7, so that the operating magnetic flux density ΔB' of the transformer can be increased, thereby making the transformer more compact and having lower leakage and inductance. It has characteristics in the intended place,
In other respects, the same effects as in Example 1 can be obtained.

第3図において、35はゲート・トリガ回路の半導体ス
イッチ素子4がターン・オンしたときに変圧器7の2地
巻線に誘起した電圧パルスが可飽和リアクトル10のバ
イアス巻線12に印加されるのを防止するとともに、前
記サイラトロン27の主電極間のブレーク・ダウンに伴
い可飽和リアクトル10のバイアス巻!!12に誘起す
る電圧を変圧器7の2次巻線に印加されるのを抑制する
ためのインダクタンスである。
In FIG. 3, reference numeral 35 indicates a voltage pulse induced in the second ground winding of the transformer 7 when the semiconductor switch element 4 of the gate trigger circuit is turned on is applied to the bias winding 12 of the saturable reactor 10. In addition to preventing the bias winding of the saturable reactor 10 due to breakdown between the main electrodes of the thyratron 27! ! This is an inductance for suppressing the voltage induced in the transformer 12 from being applied to the secondary winding of the transformer 7.

第4図は、本実施例第3図の変圧器7の動作磁化曲線の
概念図を示したものであり、前記可飽和リアクトル10
のバイアス回路17の出力端の製極15、変圧器7の2
次巻線9、インダクタンス35、可飽和リアクトル10
の2次巻線12、バイアス回路17の出力端の不極6の
経路で流れるバイアス電流Inにより生ずる地代で示さ
れるような磁化力Ha’によって、変圧器7の磁束密度
は、図示黒丸と逆極性にa′点までバイアスされる。
FIG. 4 shows a conceptual diagram of the operating magnetization curve of the transformer 7 in FIG. 3 of this embodiment, and shows the saturable reactor 10
Pole making 15 at the output end of the bias circuit 17, 2 of the transformer 7
Next winding 9, inductance 35, saturable reactor 10
The magnetic flux density of the transformer 7 is opposite to the black circle shown in the figure due to the magnetizing force Ha' as shown by the ground rent caused by the bias current In flowing in the path of the secondary winding 12 and the non-pole 6 at the output end of the bias circuit 17. The polarity is biased to point a'.

N、  :変圧器7の2次巻ft1i19の巻数1、′
 :変圧器7の平均磁路長(m)次に、半導体スイッチ
素子がターンオンすると、変圧器7の1次巻IJI8に
は図示黒丸の極性に電圧が印加される。この結果、変圧
器7の磁束密度は、第4図は、a′点からb′点までΔ
B′だけ変化させることができ、曲記第3図の変圧器の
動作磁束密度量よりも大とすることができる。なお、本
実施例の変圧器7の磁心に用いる磁心としては、ΔB′
の拡大を図る意味から前記、実施例1で示した第1表の
試料1から14に示すような材質のものを用いることが
有効である。
N, : Number of turns of secondary winding ft1i19 of transformer 7 1,'
: Average magnetic path length of transformer 7 (m) Next, when the semiconductor switch element is turned on, a voltage is applied to the primary winding IJI8 of the transformer 7 with the polarity indicated by the black circle in the figure. As a result, the magnetic flux density of the transformer 7 is Δ from point a' to point b' in FIG.
B' can be varied and can be made larger than the operating magnetic flux density amount of the transformer of FIG. Incidentally, the magnetic core used for the magnetic core of the transformer 7 of this embodiment is ΔB'
It is effective to use materials such as those shown in Samples 1 to 14 in Table 1 shown in Example 1 above in order to increase the size of the material.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明によれば、サイラトロン等の
ガス・スイッチを用いた高電圧パルス発生回路に用いる
半導体スイッチ素子を用いた同ガス・スイッチ駆動回路
として、信頼性極めて高く、ガス・スイッチの主電極間
のスイッチング動作におけるタイム・ジッタの少ないも
のを得ることができる。
As described above, according to the present invention, as a gas switch drive circuit using a semiconductor switch element used in a high voltage pulse generation circuit using a gas switch such as a thyratron, the reliability is extremely high. It is possible to obtain a switching operation between the main electrodes with less time jitter.

また、本実施例では、主に、エキシマレーザを例に本ガ
ス・スイッチ駆動回路を用いることで信頼性が向上する
とともに出力のタイム・ジッタが減少する効果について
述べたが、本発明によるガス・スイッチ駆動回路を用い
た他の放電励起レーザ及び線型誘導加速器等においても
同様の効果の得られることは言うまでもない。
Furthermore, in this embodiment, the effects of improving reliability and reducing output time jitter by using the present gas switch drive circuit using an excimer laser as an example have been mainly described. It goes without saying that similar effects can be obtained with other discharge-excited lasers, linear induction accelerators, etc. that use switch drive circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るガス・スイッチ駆動回路の一実施
例を示した図、第2図は本発明のガス・スイッチ駆動回
路に使用する可飽和リアクトルの動作磁化曲線概念図、
第3図は本発明に係るガス・スイッチ駆動回路の他の実
施例を示した図、第4図は第3図における変圧器7の動
作磁化曲線概念図、第5図は第1図と第3図における可
飽和リアクトルのバイアス回路の一例を示す回路構成図
、第6図は従来のガス・スイッチ駆動回路を示した図、
第7図はサイラトロンのコントロール・グリラド14と
カソード29間に誘起するサージ電圧波形の一例を示し
た図、第8図はエキシマレーザの主回路構成図である。 1:直流電源入力正極端、4:半導体スイッチ素子6:
ダイオード、7:変圧器、10:可飽和リアクトル、1
2:可飽和リアクトル10のバイアス巻線、14ニコン
トロール・グリ・ラド、 17:可飽和リアクトル10のバイアス回路、25:補
助グリッド、27:サイラトロン、28:サイラトロン
27のアノード、 29:サイラトロン27のカソード 41:抵抗 第 図 第 図 第 図 第 図
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the gas switch drive circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram of the operating magnetization curve of the saturable reactor used in the gas switch drive circuit of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the gas switch drive circuit according to the present invention, FIG. 4 is a conceptual diagram of the operating magnetization curve of the transformer 7 in FIG. 3, and FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing an example of the bias circuit of the saturable reactor, FIG. 6 is a diagram showing a conventional gas switch drive circuit,
FIG. 7 is a diagram showing an example of a surge voltage waveform induced between the control grid 14 and the cathode 29 of the thyratron, and FIG. 8 is a diagram showing the main circuit configuration of the excimer laser. 1: DC power supply input positive end, 4: Semiconductor switch element 6:
Diode, 7: Transformer, 10: Saturable reactor, 1
2: Bias winding of saturable reactor 10, 14 nicontrol grid, 17: Bias circuit of saturable reactor 10, 25: Auxiliary grid, 27: Thyratron, 28: Anode of thyratron 27, 29: Anode of thyratron 27 Cathode 41: Resistance diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)ガス・スイッチのゲート・トリガ・パルス電圧を定
める直流電源と、ゲート・トリガ・パルス電圧を発生さ
せるための半導体スイッチ素子から構成される高電圧パ
ルス発生回路の出力端と直列に接続した可飽和リアクト
ルを介して、同ガス・スイッチのゲート・トリガ入力に
ゲート・トリガ・パルス電圧を印加し得るように構成し
たことを特徴とするガス・スイッチ駆動回路。 2)請求項1記載のガス・スイッチ駆動回路において、
前記可飽和リアクトルには、ガス・スイッチがターンオ
ンしたときに同ガス・スイッチのゲート・トリガ入力端
子側から同可飽和リアクトルに印加されるサージ電圧に
より同可飽和リアクトルが磁化される極性と逆極性に磁
化するためのバイアス回路が設けられていることを特徴
とするガス・スイッチ駆動回路。 3)請求項2に記載のガス・スイッチ駆動回路において
、前記可飽和リアクトルは、ガス・スイッチのゲート・
トリガ・バルス電圧を定める直流電源と、ゲート・トリ
ガ・パルス電圧を発生させるための半導体スイッチ素子
及び変圧器で構成された高電圧パルス発生回路における
前記変圧器の2次巻線の1端と前記ガス・スイッチのゲ
ート・トリガ入力端子間に直列に接続されており、前記
可飽和リアクトルのバイアス回路は、前記変圧器の動作
磁束密度量を大とし得る方向にバイアスするための回路
も兼ねていることを特徴とするガス・スイッチ駆動回路
。 4)請求項1ないし3のいずれかに記載のガス・スイッ
チ駆動回路におして、前記可飽和リアクトルの磁心は非
晶質磁性合金薄帯を用いて構成された巻磁心であること
を特徴とするガス・スイッチ駆動回路。 5)請求項1ないし3のいずれかに記載のガス・スイッ
チ駆動回路において、前記可飽和リアクトルの磁心はそ
の組成が、 (Fe_1_−_aM_a)_1_0_0_−_x_−
_y_−_z_αCu_xSi_yB_zM_α(原子
%) (ただし、MはCo及びNiの1種または2種であり、
M′はNb、W、Ta、Zr、Hf、Ti及びMoから
なる群から選ばれた少なくとも1種の元素、a、x、y
、z及びαはそれぞれ 0≦a≦0.5、0.1≦x≦3、0≦y≦30、0≦
z≦25、5≦y+z≦30、0.1≦α≦30を満た
す。) により表される組成を有し、組成の少なくとも50%が
微細なbccFe固溶体の結晶粒からなり、各結晶粒の
最大寸法で測定した粒径の平均値が1000Å以下であ
る合金から成る鉄基軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心で構
成されていることを特徴とするガス・スイッチの駆動回
路。 6)請求項1ないし5のいずれかに記載のガス・スイッ
チの駆動回路を用いた放電励起レーザ。 7)請求項6に記載の放電励起レーザを2台以上同期運
転するように構成したことを特徴とする放電励起レーザ
。 8)請求項1ないし5のいずれかに記載のガス・スイッ
チの駆動回路を用いた加速器。
[Claims] 1) An output terminal of a high voltage pulse generation circuit consisting of a DC power supply that determines the gate trigger pulse voltage of a gas switch and a semiconductor switch element for generating the gate trigger pulse voltage. A gas switch drive circuit characterized in that it is configured to be able to apply a gate trigger pulse voltage to a gate trigger input of the gas switch via a saturable reactor connected in series with the gas switch. 2) The gas switch drive circuit according to claim 1,
The saturable reactor has a polarity opposite to that in which the saturable reactor is magnetized by a surge voltage applied to the saturable reactor from the gate trigger input terminal side of the gas switch when the gas switch is turned on. A gas switch drive circuit characterized in that a bias circuit for magnetizing is provided. 3) The gas switch drive circuit according to claim 2, wherein the saturable reactor is connected to the gate of the gas switch.
One end of the secondary winding of the transformer in a high voltage pulse generation circuit comprising a DC power source that determines the trigger pulse voltage, a semiconductor switching element for generating the gate trigger pulse voltage, and a transformer. It is connected in series between the gate and trigger input terminals of the gas switch, and the bias circuit of the saturable reactor also serves as a circuit for biasing the transformer in a direction that can increase the amount of operating magnetic flux density. A gas switch drive circuit characterized by: 4) The gas switch drive circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic core of the saturable reactor is a wound magnetic core constructed using an amorphous magnetic alloy ribbon. Gas switch drive circuit. 5) In the gas switch drive circuit according to any one of claims 1 to 3, the composition of the magnetic core of the saturable reactor is (Fe_1_-_aM_a)_1_0_0_-_x_-
_y_-_z_αCu_xSi_yB_zM_α (atomic %) (However, M is one or two types of Co and Ni,
M' is at least one element selected from the group consisting of Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti and Mo, a, x, y
, z and α are respectively 0≦a≦0.5, 0.1≦x≦3, 0≦y≦30, 0≦
z≦25, 5≦y+z≦30, and 0.1≦α≦30. ), in which at least 50% of the composition consists of fine bccFe solid solution grains, and the average grain size measured at the largest dimension of each grain is 1000 Å or less. A gas switch drive circuit characterized by being constructed of a wound magnetic core using a soft magnetic alloy ribbon. 6) A discharge-excited laser using the gas switch drive circuit according to any one of claims 1 to 5. 7) A discharge-excited laser, characterized in that two or more discharge-excited lasers according to claim 6 are configured to operate synchronously. 8) An accelerator using the gas switch drive circuit according to any one of claims 1 to 5.
JP8194190A 1990-03-29 1990-03-29 Gas switch deriving circuit and discharge stimulation laser and accelerator using the circuit Pending JPH03280618A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8194190A JPH03280618A (en) 1990-03-29 1990-03-29 Gas switch deriving circuit and discharge stimulation laser and accelerator using the circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8194190A JPH03280618A (en) 1990-03-29 1990-03-29 Gas switch deriving circuit and discharge stimulation laser and accelerator using the circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03280618A true JPH03280618A (en) 1991-12-11

Family

ID=13760522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8194190A Pending JPH03280618A (en) 1990-03-29 1990-03-29 Gas switch deriving circuit and discharge stimulation laser and accelerator using the circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03280618A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103427811A (en) * 2013-08-21 2013-12-04 罗斌 Protective circuit for gas switch and trigger
CN104079279A (en) * 2014-06-17 2014-10-01 中国工程物理研究院流体物理研究所 High-power gas switch trigger system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103427811A (en) * 2013-08-21 2013-12-04 罗斌 Protective circuit for gas switch and trigger
CN104079279A (en) * 2014-06-17 2014-10-01 中国工程物理研究院流体物理研究所 High-power gas switch trigger system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5072191A (en) High-voltage pulse generating circuit, and discharge-excited laser and accelerator containing such circuit
US5514918A (en) Pulse generator
Sakugawa et al. An all‐solid‐state pulsed power generator using a high‐speed gate‐turn‐off thyristor and a saturable transformer
US5184085A (en) High-voltage pulse generating circuit, and discharge-excited laser and accelerator containing such circuit
Shimada et al. An all solid‐state magnetic switching exciter for pumping excimer lasers
JPH08132321A (en) Discharge excitation pulse laser device
JPH05282973A (en) Vacuum circuit breaker
JPH0219634B2 (en)
JP2820722B2 (en) High voltage pulse generation circuit, discharge pumped laser and accelerator using the same
US4975921A (en) Integrated prepulse circuits for efficient excitation of gas lasers
US6728284B1 (en) High power solid state laser modulator
JPH03280618A (en) Gas switch deriving circuit and discharge stimulation laser and accelerator using the circuit
JPH0719684B2 (en) Magnetic component for suppressing surge current of acceleration power supply and surge current suppression circuit of acceleration power supply using the same
JP2828107B2 (en) High voltage pulse generation circuit
Rim et al. Fast high-voltage pulse generation using nonlinear capacitors
Sakugawa et al. High repetition rate pulsed power generator using IGBTs and magnetic pulse compression circuit
Nunnally et al. Review of klystron modulator technology for particle accelerators
Wang et al. A high-current high-$ di/dt $ pulse generator based on reverse switching dynistors
Naito et al. A high voltage pulse generator using avalanche‐mode thyristors
JP2800029B2 (en) High voltage pulse generation circuit
RU2138904C1 (en) Pulse generator using inductance power accumulators
Barrett Magnetic pulse compression techniques for non-thermal plasma discharge applications
Grover Pulsed Power Circuit Topologies for Gas Laser Applications
JPH02105479A (en) Pulsed laser power source
JPH03261186A (en) Pulse power device