KR101298971B1 - Impedance matching peaking switch for very fast rising high voltage pulse - Google Patents
Impedance matching peaking switch for very fast rising high voltage pulse Download PDFInfo
- Publication number
- KR101298971B1 KR101298971B1 KR1020110136244A KR20110136244A KR101298971B1 KR 101298971 B1 KR101298971 B1 KR 101298971B1 KR 1020110136244 A KR1020110136244 A KR 1020110136244A KR 20110136244 A KR20110136244 A KR 20110136244A KR 101298971 B1 KR101298971 B1 KR 101298971B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- rear end
- matching
- high voltage
- insulator
- switch
- Prior art date
Links
Images
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
- H03K3/537—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 the switching device being a spark gap
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/64—Generators producing trains of pulses, i.e. finite sequences of pulses
Abstract
본 발명은 고전압 펄스를 사용하는 시스템에서 고전압 펄스의 상승시간을 빠르게 하고, 또 고전압 펄스의 공급을 단속하는 갭 스위치에 관한 것이다.
본 발명은 절연체의 전단과 후단에 매칭구간을 형성하여 전후의 특성 임피던스가 같아지도록 한 새로운 형태의 절연체를 구비한 스위치를 구현함으로써, 펄스 전압의 상승에 있어서 임피던스 부정합에 의한 영향을 제거하고 펄스 상승시간을 빠르게 할 수 있는 등 안정적이고 기능성이 향상된 고전압 급준 펄스 발생용 임피던스 정합 피킹 스위치를 제공한다. The present invention relates to a gap switch that speeds up the rise time of a high voltage pulse and interrupts the supply of the high voltage pulse in a system using the high voltage pulse.
The present invention implements a switch having a new type of insulator in which a matching section is formed at the front end and the rear end of the insulator so that the characteristic impedance before and after is the same, thereby eliminating the influence of impedance mismatch in the rise of the pulse voltage and raising the pulse. Stable and functionally improved impedance-matching peaking switch for high voltage steep pulse generation, including faster time.
Description
본 발명은 고전압 급준 펄스 발생용 임피던스 정합 피킹 스위치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압 펄스를 사용하는 시스템에서 고전압 펄스의 상승시간을 빠르게 하고, 또 고전압 펄스의 공급을 단속하는 갭 스위치에 관한 것이다.
The present invention relates to an impedance matched peaking switch for generating a high voltage steep pulse, and more particularly, to a gap switch for accelerating a rise time of a high voltage pulse in a system using a high voltage pulse and intermittently supplying a high voltage pulse.
일반적으로 나노초(Nanosecond)급의 고전압 펄스를 발생시키기 위하여 블룸라인(Blumlein) 펄스 성형회로가 많이 이용되며, 이러한 블룸라인 펄스 성형회로는 초고압의 상승시간이 매우 빠른 단펄스를 발생시킬 수 있어서 전자빔 발생 장치, 레이저 발생 전원, 초고주파 발생 전원 등으로 다양하게 활용된다. In general, a bloomline pulse shaping circuit is widely used to generate nanosecond high voltage pulses, and the bloomline pulse shaping circuit can generate a short pulse having a very high rise time of ultra high voltage, and thus generate an electron beam. It is widely used as a device, a laser generating power source, an ultra high frequency generating power source, and the like.
이렇게 고전압, 대전류의 전기에너지(펄스)를 필요로 하는 시스템에서는 펄스의 공급 단속은 물론, 고전압 펄스의 상승시간을 빠르게 하기 위한 일종의 갭 스위치인 피킹 스위치(Peaking switch)가 사용된다. In such a system requiring high voltage and high current electrical energy (pulse), a peaking switch, which is a kind of gap switch for speeding up the rise time of the high voltage pulse as well as supplying the pulse, is used.
예를 들면, 토목공사의 파암설비, 펄스플라즈마를 이용하는 핵융합 펄스 전원설비, 대용량 펄스 용접기, 펄스 레이저장비, 광원 시스템, 의료기기, 전기집진기, 탈황/탈진 처리장치, 전열추진장치, 나노분말 제조장치 등의 시스템에서는 고전압 펄스를 필요로 한다. For example, rock drilling equipment for civil engineering, nuclear fusion pulse power equipment using pulse plasma, large-capacity pulse welding machine, pulse laser equipment, light source system, medical equipment, electrostatic precipitator, desulfurization / dedusting processing device, electrothermal propulsion device, nano powder manufacturing device Systems require high voltage pulses.
이러한 시스템에서는 고전압 펄스의 공급을 단속하고, 또 고전압 펄스의 빠른 상승을 유도하는 피킹 스위치가 사용되며, 이때의 피킹 스위치는 내부의 고압가스 환경에서 펄스 전압의 상승, 공급 및 단속 등의 기능을 수행할 수 있게 된다. In such a system, a peaking switch is used to interrupt the supply of a high voltage pulse and induce a rapid rise of the high voltage pulse, and the peaking switch performs functions such as raising, supplying and interrupting the pulse voltage in an internal high pressure gas environment. You can do it.
상기 피킹 스위치의 일반적인 동작에 대해 살펴보면, 고전압 펄스를 필요로 하는 시스템에서 교류전원은 정류기를 통해 직류로 바뀌고, 충전용 스위치에 의해 전기에너지 충전장치인 콘덴서에 직류 전기에너지가 충전된다. Looking at the general operation of the picking switch, in a system requiring a high voltage pulse, the AC power is converted into a direct current through the rectifier, the direct current electric charge is charged to the capacitor which is an electric energy charging device by the charging switch.
그리고, 원하는 전기에너지가 충전되었을 경우, 피킹 스위치를 단락시켜서 고전압 펄스를 설비나 장비측으로 한 순간에 방출시키게 된다.When the desired electric energy is charged, the picking switch is shorted to emit a high voltage pulse to the equipment or the equipment at a moment.
즉, 펄스 발생장치에 의해서 발생된 고전압 펄스가 피킹 스위치 내의 트리거 전극과 주 전극에 인가됨으로써, 피킹 스위치의 동작이 이루어져 콘덴서에 저장된 전기에너지가 통전되는 것이다. That is, the high voltage pulse generated by the pulse generator is applied to the trigger electrode and the main electrode in the picking switch, so that the picking switch is operated to conduct electrical energy stored in the capacitor.
도 1은 종래의 피킹 스위치를 나타내는 단면도로서, 서로 마주보는 쪽으로 후단측 전극(10)과 전단측 전극(11)을 가지면서 전후 배치되는 후단측 내부 도체(12) 및 전단측 내부 도체(13)와, 상기 전후단측 내부 도체(12,13)의 둘레에 배치되는 외부 도체(14)와, 상기 전후단측 내부 도체(12,13)와 외부 도체(14) 사이에 개재되는 후단측 절연체(15) 및 전단측 절연체(16)를 포함하는 구조로 이루어진다. 1 is a cross-sectional view showing a conventional picking switch, a rear end side
여기서, 미설명 부호 17과 18은 전후단측 전극(10,11)이 속해 있는 공간으로 가스를 주입하고 배출시키기 위한 가스 주입구와 가스 배출구를 각각 나타낸다. Here,
이에 따라, 블룸라인으로부터의 고전압이 전단측 내부 도체(13)에 인가되면, 전단측 전극(10)과 후단측 전극(11) 간의 통전(스파크)이 이루어짐과 동시에 고전압 펄스가 발생되고, 결국 이렇게 발생되는 고전압 펄스는 안테나측으로 제공된다. Accordingly, when a high voltage from the bloom line is applied to the front-side
그러나, 종래의 파킹 스위치는 펄스 전압의 상승에 있어서 임피던스 부정합에 의한 영향을 충분히 고려하지 않고 설계되어 있는 관계로 펄스 상승시간을 빠르게 하는데 한계가 있었다. However, the conventional parking switch has a limitation in speeding up the pulse rise time because it is designed without sufficiently considering the effect of impedance mismatch on the rise of the pulse voltage.
즉, 도 2에서 굵은선(기존 매칭기)으로 나타나 있는 바와 같이 인피던스 부정합에 의한 전압 상승에 단차가 있고, 상승 시간이 느려지는 등 전반적으로 성능 저하는 물론 고압에 대한 안정성을 확보하는데 어려움이 있다.
That is, as shown by a thick line (existing matcher) in FIG. 2, there is a step in voltage rise due to impedance mismatch, and there is a difficulty in securing stability against high pressure as well as overall performance degradation such as slow rise time. .
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 절연체의 전단과 후단에 매칭구간을 형성하여 전후의 특성 임피던스가 같아지도록 한 새로운 형태의 절연체를 구비한 스위치를 구현함으로써, 펄스 전압의 상승에 있어서 임피던스 부정합에 의한 영향을 제거하고 펄스 상승시간을 빠르게 할 수 있는 등 안정적이고 기능성이 향상된 고전압 급준 펄스 발생용 임피던스 정합 피킹 스위치를 제공하는데 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and by forming a matching section at the front end and the rear end of the insulator, by implementing a switch having a new type of insulator such that the characteristic impedance before and after the same, the rise of the pulse voltage It is an object of the present invention to provide an impedance matched peaking switch for generating a high voltage steep pulse with stable and improved functions such as eliminating the effects of impedance mismatch and increasing the pulse rise time.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 고전압 급준 펄스 발생용 임피던스 정합 피킹 스위치는 다음과 같은 특징이 있다. In order to achieve the above object, the impedance matching picking switch for generating a high voltage steep pulse has the following characteristics.
상기 고전압 급준 펄스 발생용 임피던스 정합 피킹 스위치는 전단측 전극과 후단측 전극을 각각 가지면서 전후 배치되는 전단측 내부 도체 및 후단측 내부 도체와, 상기 전후단측 내부 도체의 둘레에 배치되는 외부 도체와, 상기 전후단측 내부 도체와 외부 도체 사이에 개재되는 후단측 절연체 및 전단측 절연체 등을 포함하는 구조로 이루어지는 한편, 특히 상기 후단측 절연체는 전단에서 후단으로 갈수록 단면적이 점차적으로 증가하는 형태로 이루어진 전단의 제1매칭부와, 전단에서 후단으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소하는 형태로 이루어진 후단의 제3매칭부와, 상기 제1매칭부와 제3매칭부의 사이에 개재되는 제2매칭부로 구성한 것이다. The impedance matching picking switch for generating a high voltage steep pulse may include a front side inner conductor and a rear end inner conductor disposed before and after each of the front side electrode and the rear end electrode, and an outer conductor disposed around the front and rear end inner conductors; While the rear end insulator and the front side insulator are interposed between the front and rear end inner conductors and the outer conductor, the rear end insulator has a structure in which the cross-sectional area gradually increases from the front end to the rear end. The first matching part, the third matching part of the rear end formed in the form of the cross-sectional area gradually decreases from the front end to the rear end, and the second matching part interposed between the first matching part and the third matching part.
따라서, 상기 고전압 급준 펄스 발생용 임피던스 정합 피킹 스위치는 스위치 전구간에 걸쳐 일정한 특성 임피던스를 가짐으로써, 임피던스 부정합을 최소화할 수 있는 특징이 있다. Therefore, the impedance matched peaking switch for generating the high voltage steep pulse has a characteristic characteristic that can minimize impedance mismatch by having a constant characteristic impedance throughout the switch.
여기서, 상기 후단측 절연체의 제1매칭부와 제3매칭부는 제2매칭부를 사이에 두고 서로 반대 방향을 향해 있는 원뿔대의 형상으로 구성하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the first matching portion and the third matching portion of the rear end side insulator are configured in the shape of a truncated cone facing each other with the second matching portion interposed therebetween.
그리고, 상기 후단측 절연체의 제3매칭부는 안쪽으로 후단측 내부 도체를 수용하며, 상기 후단측 내부 도체의 제3매칭부 수용 부분은 후단에서 전단으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소하는 원뿔대 형상으로 이루어지는 동시에 제1매칭부 수용 부분은 후단에서 전단으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소하는 원뿔대 형상으로 이루어질 수 있다. The third matching portion of the rear end side insulator accommodates the rear end side inner conductor, and the third matching portion receiving portion of the rear end side inner conductor has a truncated conical shape that gradually decreases in cross section from the rear end to the front end. The first matching portion accommodating portion may have a truncated cone shape in which the cross-sectional area gradually decreases from the rear end to the front end.
또한, 상기 후단측 내부 도체의 제1매칭부 수용부는 후단과 측면이 이루는 각도()가 60∼65°, 바람직하게는 63°가 되도록 하고, 제3매칭부 수용부는 후단과 측면이 이루는 각도()가 68∼79°, 바람직하게는 75°가 되도록 하는 것이 고전압 펄스의 상승시간을 가장 빠르게 하는 측면에서 바람직하다.
In addition, the first matching portion accommodating portion of the rear end inner conductor (the angle formed by the rear end and the side surface) ) Is 60 to 65 °, preferably 63 °, and the third matching portion accommodating part has an angle between the rear end and the side ( ) Is 68 to 79 °, preferably 75 °, in view of the fastest rise time of the high voltage pulse.
본 발명에서 제공하는 고전압 급준 펄스 발생용 임피던스 정합 피킹 스위치는 다음과 같은 장점이 있다. The impedance matched peaking switch for generating a high voltage steep pulse provided by the present invention has the following advantages.
첫째, 절연체 전단에 단면적이 점차 증가하는 구조의 매칭구간을 구비하고, 또 절연체 후단에 단면적이 점차 감소하는 구조의 매칭구간을 구비하여, 전ㆍ후 특성 임피던스가 같아지도록 함으로써, 전기적으로 빠른 펄스가 반사없이 잘 전달되도록 할 수 있고, 이에 따라 임피던스 부정합을 최소화할 수 있는 등 고전압 펄스 상승시간을 빠르게 할 수 있는 장점이 있다. First, a matching section of a structure having a gradually increasing cross-sectional area at the front end of the insulator and a matching section of a structure having a gradually decreasing cross-sectional area at the rear end of the insulator are provided so that the characteristic impedance is the same before and after the electrical fast pulse is generated. It can be transmitted well without reflection, thereby minimizing impedance mismatch, and thus has the advantage of speeding up the high voltage pulse rise time.
둘째, 외부 도체에 입/출 가스관을 삽입하여, 피킹 스위치의 동작 전압을 조절할 수 있고, 또 피킹 스위치의 갭에 높은 압력으로 가스를 주입할 수 있는 장점이 있다.
Second, by inserting the inlet / outlet gas pipe into the outer conductor, it is possible to adjust the operating voltage of the picking switch, and there is an advantage that the gas can be injected at a high pressure in the gap of the picking switch.
도 1은 종래의 피킹 스위치를 나타내는 단면도
도 2는 종래의 피킹 스위치와 본 발명의 피킹 스위치의 전압 상승 상태를 나타내는 그래프
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피킹 스위치를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피킹 스위치를 나타내는 단면도
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 피킹 스위치에서 ,에 따른 출력 펄스의 상승시간을 비교한 그래프1 is a cross-sectional view showing a conventional picking switch
2 is a graph illustrating a voltage rising state of a conventional peaking switch and the peaking switch of the present invention;
3 is a perspective view showing a picking switch according to an embodiment of the present invention
4 is a cross-sectional view showing a picking switch according to an embodiment of the present invention.
5a and 5b are in the picking switch according to an embodiment of the present invention , Graph comparing the rise time of output pulses
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피킹 스위치를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피킹 스위치를 나타내는 단면도이다. 3 is a perspective view showing a picking switch according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing a picking switch according to an embodiment of the present invention.
도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 피킹 스위치는 절연체의 형상 개선을 통해 스위치 전구간에 걸쳐 일정한 특성 임피던스를 갖도록 하면서 전ㆍ후 임피던스를 같아지도록 함으로써, 임피던스 부정합의 영향을 최소화하여 고전압 펄스의 상승시간을 빠르게 할 수 있는 구조로 이루어진다. As shown in Figures 3 and 4, the picking switch has a constant characteristic impedance throughout the switch through the shape of the insulator to equalize the front and rear impedance, thereby minimizing the effects of impedance mismatch to the high voltage pulse It is made of a structure that can accelerate the rise time.
이를 위하여, 블룸라인측 고전압을 인가받는 전단측 내부 도체(13)와 안테나측으로 고전압 펄스를 제공하는 후단측 내부 도체(12)가 마련되고, 상기 전단측 내부 도체(13)와 후단측 내부 도체(12)에는 일정한 갭 전극을 유지하면서 서로 마주 보는 전단측 전극(11)과 후단측 전극(10)이 각각 형성된다. To this end, a front side
여기서, 전단측은 고전압이 들어오는 앞쪽(도면의 아래쪽)을 의미하고, 후단측은 고전압 펄스가 나가는 뒷쪽(도면의 윗쪽)을 의미한다. Here, the front end means the front side (lower part of the drawing) where the high voltage is input, and the rear end side means the rear side (upper part of the drawing) where the high voltage pulse is emitted.
그리고, 전후 배치되는 전단측 내부 도체(13) 및 후단측 내부 도체(12)의 바깥쪽 둘레에는 전후 조립형의 두 개의 부재로 이루어진 외부 도체(14)가 배치되고, 이때의 외부 도체(14)와 전후단측 내부 도체(13,12) 사이에는 전단측 절연체(16) 및 후단측 절연체(15)가 개재되므로서, 전후단측 내부 도체(13,12), 전후단측 절연체(16,15) 및 외부 도체(14)는 일체식을 이루게 된다. In addition, an
예를 들면, 에폭시 글래스 재질 등으로 이루어진 평판 형태의 전단측 절연체(16)의 뒷쪽으로 외곽에 외부 도체(14)가 배치되고, 상기 외부 도체(14)의 안쪽 중심부에 앞뒤로 전단측 내부 도체(13)와 후단측 내부 도체(12)가 동심원상으로 배치되며, 상기 후단측 내부 도체(12)와 외부 도체(14) 사이에는 소정의 형상을 가지면서 MC 901 나일론 재질 등으로 이루어진 후단측 절연체(15)가 개재되므로서, 전후단측 내부 도체(13,12), 전후단측 절연체(16,15) 및 외부 도체(14)는 일체식의 구조를 이루게 된다. For example, an
여기서, 상기 내부 도체와 외부 도체는 알루미늄 재질 등으로 이루어질 수 있게 된다. Here, the inner conductor and the outer conductor may be made of aluminum or the like.
위와 같은 구조에서, 전단측 내부 도체(13)의 전단측 전극(11)과 후단측 내부 도체(12)의 후단측 전극(10)의 주위에는 공간부가 조성되고, 또 외부 도체(14)의 전단쪽 양편에는 가스 통로(23)로 통해 있는 공간부의 내부로 가스를 주입하고, 또 가스를 배출시키기 위한 가스 주입구(17)와 가스 배출구(18)가 각각 형성되므로서, 전극은 가스 분위기 하에 놓여질 수 있게 된다. In the above structure, a space portion is formed around the
그리고, 상기 외부 도체(14)의 경우, 전단측 부분과 후단측 부분의 분리 제작된 후에 조합되는 형태로 이루어질 수 있게 되며, 전단측 부분의 경우에는 뒷쪽으로 후술하는 원뿔대 형상의 제1매칭부(19)와 형합되는 요입부를 가질 수 있게 되고, 후단측 부분의 경우에는 후술하는 원뿔대 형상의 제3매칭부(20)와 대칭을 이루는 요입부를 가질 수 있게 된다. In addition, in the case of the
특히, 본 발명에서는 고압을 위한 작은 체적을 가지면서 특성 임피던스 변화가 급격하지 않고 완만하게 변하는 형태의 새로운 스위치 타입을 제공한다. In particular, the present invention provides a novel switch type in which the characteristic impedance change is not abrupt but is gently changed while having a small volume for high pressure.
이를 위하여, 후단측 내부 도체(12)와 외부 도체(14) 사이에 개재되는 후단측 절연체(15)는 전단부, 중간부 및 후단부가 각각 제1매칭부(19), 제2매칭부(21) 및 제3매칭부(20)로 구분되는 일체형의 절연물로 이루어진다. To this end, the rear
여기서, 상기 제1매칭부(19)는 전단에서 후단으로 갈수록 단면적이 점차적으로 증가하는 형태로 이루어지고, 이와는 반대로 상기 제3매칭부(20)는 전단에서 후단으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소하는 형태로 이루어진다. Here, the first matching
그리고, 상기 제1매칭부(19)와 제3매칭부(20)의 사이 구간에 형성되는, 제1매칭부(19)와 제3매칭부(20) 사이에서 일체를 이루는 제2매칭부(21)는 일정한 단면적의 변화가 없는 일정 폭으로 이루어지며, 이때의 제2매칭부(21)는 그 가장자리 둘레 부분을 이용하여 외부 도체(14)의 내주면 둘레에 형성되어 있는 홈부(22) 내에 끼워져 안착되는 구조로 외부 도체(14)측과 일체 결속될 수 있게 된다. In addition, a second matching part (1) formed integrally between the first matching part (19) and the third matching part (20), which is formed in a section between the first matching part (19) and the third matching part (20). 21 is made of a constant width without a change in the constant cross-sectional area, the second matching
즉, 제2매칭부(21)의 가장자리 둘레 부분에 외부 도체(14)의 홈부(22)에 결속됨에 따라 후단측 내부 도체(12)를 포함하는 후단측 절연체(15) 전체가 기계적으로 고정될 수 있게 된다. That is, the entire
이러한 후단측 절연체(15)를 구성하는 제1매칭부(19)와 제3매칭부(20)의 일 예로서, 제1매칭부(19)와 제3매칭부(20)는 그 사이에 있는 제2매칭부(21)를 기준하여 서로 반대 방향을 향해 있는, 즉 단면적이 좁아지는 쪽이 각각 전단쪽과 후단쪽을 향하도록 하고 있는 원뿔대의 형상으로 이루어질 수 있게 된다. As an example of the first matching
또한, 상기 후단측 절연체(15)는 안쪽으로 후단측 내부 도체(12)를 수용하는 형태를 가질 수 있는데, 이를 위해 후단측 내부 도체(12)는 후단측 절연체(15)의 제2매칭부(21)에 끼워져 결속되는 중간의 잘록한 부분을 기준하여 전단쪽의 제1매칭부 수용부(12a)와 후단쪽의 제3매칭부 수용부(12b)로 이루어질 수 있게 되고, 이때의 제3매칭부 수용부(12b)는 제1매칭부 수용부(12a)에 비해 상대적으로 단면적이나 체적면에서 큰 몸체를 이루게 된다. In addition, the
특히, 상기 후단측 내부 도체(12)의 제3매칭부 수용부(12b)는 후단에서 전단으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소하는 원뿔대 형상으로 이루어지게 되고, 상기 제1매칭부 수용부(12a) 역시 후단에서 전단으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소하는 원뿔대 형상으로 이루어지게 된다. In particular, the third matching
그리고, 상기 제1매칭부 수용부(12a)와 제3매칭부 수용부(12b)의 원뿔대 경사각에 따라 최적의 상승시간, 즉 고전압 펄스의 빠른 상승시간을 구현할 수 있도록 되어 있다. In addition, according to the inclination angles of the truncated cone of the first matching
이를 위하여, 상기 제1매칭부 수용부(12a)의 후단과 측면이 이루는 각도, 즉 는 60∼65°, 바람직하게는 63°의 각도로 이루어질 수 있게 되고, 또 상기 제3매칭부 수용부(12b)의 후단과 측면이 이루는 각도, 즉 는 68∼79°, 바람직하게는 75°의 각도로 이루어질 수 있게 된다. To this end, the angle formed by the rear end and the side surface of the first matching
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 피킹 스위치에서 ,에 따른 출력 펄스의 상승시간을 비교한 그래프이다. 5a and 5b are in the picking switch according to an embodiment of the present invention , This is a graph comparing the rise time of output pulses.
도 5a 및 5b에 도시한 바와 같이, 여기서는 ,에 따른 출력 펄스의 상승시간을 비교한 시뮬레이션 결과를 보여준다. As shown in Figs. 5A and 5B, here , The simulation results are shown by comparing the rise times of the output pulses.
이때의 시뮬레이션에서 외부 도체는 내부 도체의 치수에 따라 임피던스를 50Ω으로 유지하는 치수로 하였다. In the simulation at this time, the outer conductor was dimensioned to maintain the impedance at 50 kHz according to the dimension of the inner conductor.
아래의 표 1에서도 볼 수 있듯이 시뮬레이션 결과, 는 63°,는 75°일 때, 가장 상승시간이 빠른 것을 알 수 있다.
As can be seen in Table 1 below, the simulation results, Is 63 °, It can be seen that the rise time is the fastest when is 75 °.
표 1Table 1
따라서, 도 2에서 도시한 바와 같이, 기존의 경우에 전압 상승에 단차가 있고 상승 시간이 느린 것과는 달리, 본 발명의 경우(가는선) 임피던스 부정합에 의한 전압 상승의 단차가 사라졌으며, 상승시간도 향상된 것을 알 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 2, unlike the conventional case in which the voltage rises and the rise time is slow, in the present invention, the step of the voltage rise due to impedance mismatch disappears, and the rise time also disappears. It can be seen that the improvement.
이와 같이, 본 발명에서는 수 mm의 갭 전극을 가지며 내부는 고압의 가스로 채워지고, 또 고압에 견디는 튼튼한 구조와 안전성을 확보할 수 있는 내부의 작은 체적을 가지는 한편, 특히 전후의 임피던스 특성이 같아서 펄스 전압의 상승에 있어 임피던스 부정합의 영향을 최소화시킬 수 있는 피킹 스위치를 구현함으로써, 펄스의 상승시간을 빠르게 할 수 있으며, 결국 피킹 스위치의 전 구간에 걸쳐 일정한 특성 임피던스를 갖게 하여, 제품의 기능성 향상을 도모할 수 있고 안정성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
As described above, the present invention has a gap electrode of several mm and the inside is filled with a high pressure gas, and has a strong structure that withstands high pressure and a small volume inside to ensure safety, and in particular, the impedance characteristics before and after Implement the peaking switch to minimize the effects of impedance mismatch on the rise of the pulse voltage, which can increase the rise time of the pulse, and eventually have a constant characteristic impedance over the entire range of the peaking switch, thereby improving product functionality. There is an advantage that can be achieved and to ensure the stability.
10 : 후단측 전극 11 : 전단측 전극
12 : 후단측 내부 도체 13 : 전단측 내부 도체
14 : 외부 도체 15 : 후단측 절연체
16 : 전단측 절연체 17 : 가스 주입구
18 : 가스 배출구 19 : 제1매칭부
20 : 제3매칭부 21 : 제2매칭부
22 : 홈부 23 : 가스 통로10: rear end electrode 11: front side electrode
12: rear end inner conductor 13: front side inner conductor
14
16
18
20: third matching part 21: second matching part
22: groove 23: gas passage
Claims (4)
상기 후단측 절연체(15)는 전단에서 후단으로 갈수록 단면적이 점차적으로 증가하는 형태로 이루어진 전단의 제1매칭부(19)와, 전단에서 후단으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소하는 형태로 이루어진 후단의 제3매칭부(20)와, 상기 제1매칭부(19)와 제3매칭부(20)의 사이에 개재되는 제2매칭부(21)로 구성한 것을 특징으로 하는 고전압 급준 펄스 발생용 임피던스 정합 피킹 스위치.
Around the front end inner conductor 13 and the rear end inner conductor 12 and the front end inner conductor 12 and front and rear end inner conductors 12 and 13, which have front and rear electrodes 11 and rear end electrodes 10, respectively. An outer conductor 14 disposed, a rear end insulator 15 and a front end insulator 16 interposed between the front and rear end inner conductors 12 and 13 and the outer conductor 14,
The rear end insulator 15 is formed of a first matching portion 19 of a front end having a shape in which a cross sectional area gradually increases from a front end to a rear end, and a rear end first end of the rear end side of the rear end side insulator 15. Impedance matching peaking for generating a high voltage steep pulse, comprising a third matching section 20 and a second matching section 21 interposed between the first matching section 19 and the third matching section 20. switch.
The method of claim 1, wherein the first matching portion 19 and the third matching portion 20 of the rear end insulator 15 are in the shape of a truncated cone facing each other in the opposite direction with the second matching portion 21 therebetween. Impedance matching peaking switch for generating a high voltage steep pulse.
The third matching portion 20 of the rear end side insulator 15 accommodates the rear end side inner conductor 12 inward and the third matching portion of the rear end side inner conductor 12. The accommodating portion has a truncated conical shape that gradually decreases in cross-section from the rear end to the front end, while the first matching portion accommodating portion has a truncated conical shape in which the cross-sectional area gradually decreases from the rear end to the front end. Impedance Matching Peaking Switch.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110136244A KR101298971B1 (en) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Impedance matching peaking switch for very fast rising high voltage pulse |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110136244A KR101298971B1 (en) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Impedance matching peaking switch for very fast rising high voltage pulse |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20130068841A KR20130068841A (en) | 2013-06-26 |
KR101298971B1 true KR101298971B1 (en) | 2013-08-23 |
Family
ID=48864383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110136244A KR101298971B1 (en) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Impedance matching peaking switch for very fast rising high voltage pulse |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101298971B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104980128A (en) * | 2015-06-08 | 2015-10-14 | 新疆纳秒脉冲技术应用研究所 | High-voltage nanosecond pulse electric switch and high-voltage nanosecond pulse generating device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080059395A (en) * | 2005-10-24 | 2008-06-27 | 로렌스 리버모어 내쇼날 시큐리티, 엘엘시 | Sequentially pulsed traveling wave accelerator |
KR20080068065A (en) * | 2005-11-14 | 2008-07-22 | 더 리전트 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 | Cast dielectric composite linear accelerator |
KR20110120428A (en) * | 2010-04-29 | 2011-11-04 | 한국전기연구원 | Compact blumlein line high voltage pulse generator using solid insulator |
-
2011
- 2011-12-16 KR KR1020110136244A patent/KR101298971B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080059395A (en) * | 2005-10-24 | 2008-06-27 | 로렌스 리버모어 내쇼날 시큐리티, 엘엘시 | Sequentially pulsed traveling wave accelerator |
KR20080068065A (en) * | 2005-11-14 | 2008-07-22 | 더 리전트 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 | Cast dielectric composite linear accelerator |
KR20110120428A (en) * | 2010-04-29 | 2011-11-04 | 한국전기연구원 | Compact blumlein line high voltage pulse generator using solid insulator |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104980128A (en) * | 2015-06-08 | 2015-10-14 | 新疆纳秒脉冲技术应用研究所 | High-voltage nanosecond pulse electric switch and high-voltage nanosecond pulse generating device |
CN104980128B (en) * | 2015-06-08 | 2018-03-23 | 新疆纳秒脉冲技术应用研究所 | High-voltage nanosecond pulse electric switch and high-voltage nanosecond pulse generating means |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20130068841A (en) | 2013-06-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7122949B2 (en) | Cylindrical electron beam generating/triggering device and method for generation of electrons | |
KR20090071610A (en) | Compact accelerator for medical therapy | |
JP4771230B2 (en) | Ion beam extraction acceleration method and apparatus | |
JP2021525446A (en) | Compact high energy ion implantation system | |
US7579578B2 (en) | Advanced multipurpose pseudospark switch having a hollow cathode with a planar spiral electrode and an aperture | |
KR101298971B1 (en) | Impedance matching peaking switch for very fast rising high voltage pulse | |
CN100369529C (en) | Ion accelerator arrangement | |
TWI787944B (en) | Apparatus for resonator operation, method of a linear accelerator, and high energy ion implantation system | |
US20140326874A1 (en) | Printed circuit board multipole units used for ion transportation | |
Leopold et al. | Different approach to pulsed high-voltage vacuum-insulation design | |
Wang et al. | Bipolar modulation of the output of a 10-GW pulsed power generator | |
CN102151944A (en) | Method for igniting TIG (argon tungsten-arc welding) voltaic arcs through laser plasmas | |
CN101299900B (en) | DBD plasma discharged static eliminator | |
RU2559027C1 (en) | Triggered vacuum gap | |
SE532955C2 (en) | Microwave generating device | |
JP7040612B2 (en) | Time-of-flight mass spectrometer | |
US4024465A (en) | Generation of corona for laser excitation | |
CN104656461B (en) | Laser trigger high-voltage switch | |
RU2387109C2 (en) | Method for production of high-current diploid beams of electrons | |
US10278276B2 (en) | Short pulse neutron generator | |
Boichenko et al. | Breakdown of gas gaps in a nonuniform electric field at a subnanosecond voltage pulse rise time | |
KR20190117909A (en) | Electomagnetic accelerator by using the trigered spakr gap | |
JP5686453B1 (en) | Charged particle accelerator | |
RU148505U1 (en) | SOURCE OF FAST NEUTRAL PARTICLES | |
JP6171126B2 (en) | High frequency charged particle accelerator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |