JPS6264275A - 回転円盤型高電圧発生装置 - 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］ 本発明は、例えばイオンインプランタや表面分析のため
のエネルギ分析等に用いられ得る回転円盤型高電圧発生
装置に関するものである。

［従来の技術ｊ 一般に、数百ＫＶ以上の高電圧を発生する装置としては
ファンデグラーフ型静電発生装置が知られているが、大
型で取扱いが面倒であるため、最近では、上述のような
目的には小型で取扱いの容易な静電発電方式の回転円盤
型高電圧発生装置が用いられるようになってぎた。回転
円盤型高電圧発生装置は、原理的には電荷を受取る入力
側の低電圧部と、この低電圧部に対向して電荷を送り出
す出力側の高電圧部との中間に中心軸をもつ絶縁回転円
盤の外周囲に沿って同心円上に等間隔に多数の同一形状
の電荷搬送体を設け、上記絶縁回転円盤を回転すること
により、電圧部および高電圧部における同一形状のイン
ダクタ電極内部を横断通過させて静電誘導により低電圧
部からの電荷を′ｔｓ電圧部へ運び込むように構成され
ている。この種の装置の一例として特開昭５７−４０３
８０号公報を挙げることができる。

このような回転円盤型８電圧発生装置は、通常、定電流
源として用いられるが、そのＷ４Ｎ上実際には高電圧側
には脈流となって現われ、従って出力電圧もリップルは
避られず、リップル率は約２×１０　　となっている。

ところで、一般に粒子加速による表面分析等に対する高
圧用の電源に要求されるリップル率はユ１０−４であり
、上述のような回転円盤型高電圧発生装置ではこのよう
な低いリップル率の出力電圧を得ることはできない。

このような要求を満すため、先に、外周部に沿つて同心
円上に同一形状の多数の電荷搬送体を備えた絶縁回転円
盤と、”・上記絶縁回転円盤の回転中心を通る直径上相
対した位置にそれぞれ設け、内部を通過する上記絶縁回
転円盤の各電荷搬送体に対して電荷の受渡しを行なう同
一形状の低電圧側インダクタ電極組立体および高電圧側
インダクタ電極組立体と、上記絶縁回転円盤の各電荷搬
送体が上記低電圧側インダクタ電極組立体および高電圧
側インダクタ電極組立体の内部を通過する際に、上記絶
縁回転円盤の各電荷搬送体と当接する低電圧側導電性ベ
ルト部材Ｅおよび高電圧側導電性ベルト部材とを有し、
上記低電圧側インダクタ電極゛組立体および高電圧側イ
ンダクタ電極組立体がそれぞれ上記絶縁回転円盤の半径
方向に対して角度を成したギャップで分割しかつ互いに
逆の極性で電気的に接続した少なくとも二つの電極を備
え、上記ギャップを上記電荷搬送体の複数個が同時に横
断通過するようにした改良型の回転円盤型ｔ＆電圧発生
装置を提案し、これにより、高圧側に流入する電流の脈
流を実質的に低下させることができた。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、このような回転円盤型高電圧発生装置で発生
させる電流値を大きくするためには、電荷搬送体の設け
られた絶縁回転円盤の回転数を増大するかまたはインダ
クタ電極に可能な限り高電圧を印加する必要がある。

電荷搬送体の設けられた絶縁回転円盤の回転数を増大さ
せることは、遠心力が回転数の二乗に比例して大きくな
るため３０回／秒が限度である。

−’、Ｒ％インダクタ電極に印加する電圧を増大すると
、各電荷搬送体がインダクタ電極から出て行くときに電
気容量が変化Ｊ゛るため、各電荷搬送体とインダクタ電
極との間に高電位差が発生し、放電が生じ得る。そのた
めインダクタ電極に印加する？ｆｆ圧も制限されること
になり、結果として出力側の電流値の増大も自ずと制限
されることになり得る。

そこで、本発明の目的は、インダクタ電極に印加する電
圧を増大しても各電荷搬送体がインダクタ電極から出て
行く際に放電が生じないようにして出力電流値を大幅に
増大させることのできる回転円盤型高電圧発生装置を提
供することにある。

［問題点を解決するための手段１ 上記の目的を達成するために、本発明による回転円盤型
高電圧発生装置は、電気絶縁性回転円盤の外周部に沿っ
て同心円上に同一形状の多数の電荷搬送体を設け、上記
絶縁回転円盤の回転中心を通る直径上相対した位置で回
転通過する上記絶縁回転円盤の各電荷搬送体に対して電
荷の受渡しを行なう同一形状の低電圧側インダクタ電極
と高電圧側インダクタ電極とを上記絶縁回転円盤の各電
荷搬送体の回転軌道に隣接して対向さＵて設（〕、上記
低電圧側インダクタ電極と高電圧側インダクタ電極と同
一平面内でこれらのインダクタ電極間にそれぞれ対応し
た形状で同数の中間インダクタ電極を上記各電荷搬送体
の回転軌道に隣接して対向させて設け、上記低電圧側イ
ンダクタ電極および高電圧側インダクタ電極を設けた上
記各電荷搬送体の回転軌道部分にわたってそれぞれ上記
各電荷搬送体ど当接する位置に低電圧（ＩｌｌＩ導電性
ベルト部材と高電汁側導電性ベル！一部材とを設け、上
記低電圧側インダクタ電極、上記高電圧側インダクタ電
極および上記各中間インダクタ電極における１−記名′
、ｆｉ荷搬送体の回転方向に対（〕て前方縁部分をそれ
ぞれ、上記各電荷搬送体の回転軌道との間隔を人にする
ように曲げたことを特徴としている。

Ｌ作　　　　用］ 本発明による回転円盤型高電圧発生装置においでは、低
電圧側インダクタ電極、高電圧側インダクタ電極および
各中間インダクタ電極ｉ極は、各電荷搬送体の出て行く
側の縁部分を各電荷搬送体の回転軌道から離れる方向に
反らせて回転通過する各電荷搬送体との間隔を大きくし
ているので、各電荷搬送体が各インダクタ電極から出て
行く際に各電荷搬送体と各インダクタ電極との間に高電
位差が発生してもそれらの間の距離が長いため電場の強
さは約１７３程度に低下され得る。それにより、各電荷
搬送体が各インダクタ電極から出て行く際に放電の発生
するのを防止することができる。

Ｆ実　　施　　例Ｊ 以下、添附図面を参照して本発明の一実施例について説
明づる。

第１図、第２図および第３図には本発明を実施している
回転円盤型ｉ！″！ｉ電圧発生装置の要部を示１ノ、、
２は固定アクリル円盤であり、これらの間には電気絶縁
性回転円盤を成ず回転アクリル円５１３３が配置され１
、この回転アクリル円盤３は適当な駆動装置に連結され
、所要の回転速庶で回転するようにされている。

固定アクリル円盤１には、それぞれ第１図に示すように
二つの低電圧側インダクタ電Ｎ１ａ、１ｂ、これらの低
電圧側インダクタ電極１ａ、ｌｂと直径上相対しかつこ
れらの低電圧側インダクタ電極ｆ極ｉａ、ｌｂと同一対
称形状の高電圧側インダクタ電極１Ｃ９１ｄ、および低
電圧側インダクタ電極１ａ、１ｂと高電圧側インダクタ
電極１ｃ。

１ｄとの間に左右６個づつ１２個の中間インダクタ電極
１ｅが互いに間隔を置いて取付けられている。低電圧側
インダクタ電ｔ４１ａは低電圧側電源（図示してない）
のｔｌの端子に接続され、低電圧側インダクタ電極１ｂ
は低電圧側電源の正の端子に接続される。また高電圧側
インダクタ電極１Ｃは高電圧側電源（図示してない）の
負の端子に接続され、高電圧側インダクタ電極１ｄは高
電圧側電源の正の端子に接続される。固定アクリル円盤
２についても図示してないが、固定アクリル円盤１と全
く同様に構成されている。

回転アクリル円盤３は、第２図に示すように、その外周
囲部分に同心に２４個の゛電荷搬送体４が等間“、“１
に取付ｉノられている。各電荷搬送体４は各電荷搬送体
４の両側の平ＩｒＵな面と各インダクタ電極との間の隙
間はできる限り狭く設定され得る。

二つの低電圧側インダクタ電極１ａ、１ｂ、二つの高電
圧側インダクタ電極ＩＣ，１ｄおよび各中間インダクタ
電［１ｅは第３図に示すように、回転アクリル円盤３の
回転方向に向って前方の縁部分が回転アクリル円？Ｊ３
にの各電荷搬送体４からｔｉｌれる方向にｔｌＪ＋げら
れてＪ７す、これにより、各゛電荷搬送体４が各インダ
クタ電極から出て行く際に各電荷搬送体と各インダクタ
電極との間に高電位差が発生してもそれらの間の電場の
強さを大幅（約１７３程度）に低下するようにする。

導電性ゴムベルト５は、第１図および第２図に示すよう
に、低電圧側インダクタ雷ｉ１ａ、１ｂの設けられてい
る範囲内にわたって各電荷搬送体４の外方摺動面に当接
する位置にプーリ５ａ、５ｂに掛られ、回転アクリル円
盤３における各電荷搬送体４の外方摺動面の円周速疫と
同一速度で回動するようにされている。またこの導電性
ゴムベルト５は、例えばカーボン粉末を含有した合成ゴ
ム材料から成ることがでさ・、プーリ５ａ、５ｂを介し
てアース電位に接続され、従ってこの導電性ゴムベルト
５は、回転アクリル円盤３における各電荷搬送体４の外
方摺動面に接触する際にｔＩＪ撃なしに滑らかに当接し
て確実に電位を伝達しそして滑らかに離れていくように
される。

高電圧側に設けられる導電性ゴムベルト６も低電圧側の
導電性ゴムベルト５と同様１に高電圧側インダクタ電極
１Ｃ１１ｄの設けられている範囲内にわたって各電荷搬
送体４の外方摺動面に当接する位置でプーリ６ａ　、５
ｂに掛られ、これらの１−リ６ａ　、６ｂを介して上記
の図示してない高電圧側電源に電気的に接続される。

なお、各部の構成は、動作上の平衡を得るために点対称
にされている。

このように構成した図示装置は、全体を＾圧のＳＦ６ガ
ス内に収容して使用され得る。

具体例としてインダクタ電極と各電荷搬送体４との間に
４０ＫＶの電圧を印加した場合、従来の同一平面上に全
べて配列したインダクタ電極構造ではインダクタ電極の
前方縁部分と各電荷搬送体４との間の電場は、６５ＫＶ
／ｍ＋ｅとなるのに対して、第３図に示す本発明の実施
例の構造では電場は２２にＶ／ｍｓに低減され得る。こ
れにより、低電圧側インダクタ電極と各電荷搬送体との
間の印加電圧を５割増大して５０％近＜Ｔｉ流搬送徂を
増加することができる。

なお、本発明は、第１図および第２図に示すような型式
の装置に限らず、上記公報に開示されたような他の型式
の静電発電装置にも同様に適１０できる。

［発　　明　　の　　効　　果］ 以上説明してきたように、本発明よれば、低電圧側イン
ダクタ電極、高電圧側インダクタ電極およびそれらの間
の各中間インダクタ電極における上記各電荷搬送体の回
転方向に対して前方の縁部分をそれぞれ、上記各電荷搬
送体の回転軌道との間隔を人にするように曲げているの
で、低′ｆｉ圧側インダクタ電極と各電荷搬送体との間
の印加電圧を増大しても各電荷搬送体が、各隣接インダ
クタ電極を横切って通過する際に放電の生じる恐れがな
く、その結果、高電圧側への電流の搬送間を大幅に増加
さけることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施している回転円盤型高電圧発生装
置を示す概略平面図、第２図は第１図の装置の内部構造
を示す概略図、第３図は第１図および第２図の装置の要
部のｍ造を拡大して示す部分断面図である。 図中、１：固定アクリル円！盤、ｌａ、１ｂ：低電圧側
インダクタ電極、１ｃ、１ｄ：高電圧側インダクタ電極
、１Ｃ：中間インダクタ電極、３：回転アクリル円盤、
４：電荷搬送体、５，６：導電性ゴムベルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気絶縁性回転円盤の外周部に沿つて同心円上に同一形
   状の多数の電荷搬送体を設け、上記絶縁回転円盤の回転
   中心を通る直径上相対した位置で回転通過する上記絶縁
   回転円盤の各電荷搬送体に対して電荷の受渡しを行なう
   同一形状の低電圧側インダクタ電極と高電圧側インダク
   タ電極とを上記絶縁回転円盤の各電荷搬送体の回転軌道
   に隣接して対向させて設け、上記低電圧側インダクタ電
   極と高電圧側インダクタ電極と同一平面内でこれらのイ
   ンダクタ電極間にそれぞれ対応した形状で同数の中間イ
   ンダクタ電極を上記各電荷搬送体の回転軌道に隣接して
   対向させて設け、上記低電圧側インダクタ電極および高
   電圧側インダクタ電極を設けた上記各電荷搬送体の回転
   軌道部分にわたってそれぞれ上記各電荷搬送体と当接す
   る位置に低電圧側導電性ベルト部材と高電圧側導電性ベ
   ルト部材とを設け、上記低電圧側インダクタ電極、上記
   高電圧側インダクタ電極および上記各中間インダクタ電
   極における上記各電荷搬送体の回転方向に対して前方縁
   部分をそれぞれ、上記各電荷搬送体の回転軌道との間隔
   を大にするように曲げたことを特徴とする回転円盤型高
   電圧発生装置。