CN102360732A - 一种脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法，以及实施该方法的专门设备。脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法，将单点馈入感应腔的高功率脉冲分成多路等长度、等阻抗的传输线，其并联阻抗等于初级馈入脉冲源的阻抗，同时到达感应腔初级圆柱体端面的对称的多个点。实现脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法的专门设备与单点馈入IVA感应腔结构相比，增加了角向传输线(10)。本发明涉及的方法有利于提高电脉冲传输效率、减小电脉冲波形畸变，其专门设备具有结构简单可靠的优点。广泛应用于对称均匀同步激磁要求更高的同类型电磁感应原理装置和设备。

Description

一种脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法及设备
技术领域
本发明给出了一种感应电压叠加器感应腔均匀高效的高功率脉冲的馈入方法，以及实现该方法的专门设备。
背景技术
感应电压叠加器(Inductive Voltage Adder，简称IVA)本质上是变比为1∶1的快脉冲变压器，借助于磁芯，利用电磁感应原理，在次级实现多级感应腔初级馈入脉冲电压的叠加和功率传输。目前多数IVA加速器的感应腔馈入高功率高压脉冲一般从单点引入，如图1、图2所示，感应腔初级由高压绝缘堆4、感应腔初级盘电极5、磁芯6、感应腔初级筒电极7、感应腔真空区8、感应腔充油区9、以及感应腔外壳2组成，前级高功率脉冲通过馈入口1引入后，直接由脉冲接入点3电气连接到感应腔初级盘电极5上，快脉冲下由于电脉冲在感应腔初级盘电极5的传输的影响，将导致绕过磁芯初级电流分布不均匀、脉冲前沿变缓、次级磁绝缘失效和传输效率降低等。
发明内容
为了克服现有技术中存在的以上缺陷，本发明提供一种提高电脉冲传输效率、减小电脉冲波形畸变的脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法，以及用于实现该方法的结构简单可靠的专门设备。
本发明脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法的技术方案为：
一种脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法，将单点馈入感应腔的高功率脉冲分成多路等长度、等阻抗的传输线，其并联阻抗等于初级馈入脉冲源的阻抗，同时到达感应腔初级圆柱体端面的对称的多个点。
进一步，将从单点馈入感应腔的高功率脉冲分成多路同时到达感应腔的初级。
进一步优选，所述的方法包括以下步骤：
(1)先分成两路传输线，其传输时间和阻抗相同，两路并联阻抗等于馈入感应腔前级脉冲源阻抗，每路沿圆周向相反方向各自传输90°；
(2)然后沿轴向传输一段距离；
(3)再各自分成等阻抗的两路，每路沿圆周方向向相反方向各自传输45°，使馈入脉冲同时到达感应腔初级盘电极均布四个点。
在本发明的一个实施例中，所述的方法可实现1MV，50kA高功率脉冲的对称均匀同步激磁。
本发明用于实现脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法的设备的技术方案为：
实现上述脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法的设备，包括前级高功率脉冲到感应腔的馈入口1、感应腔金属外壳2、脉冲接入点3、高压绝缘堆4、感应腔初级盘电极5、磁芯6、感应腔初级筒电极7、感应腔真空区8，感应腔充油区9，还包括角向传输线10。进一步，该设备还包括角向传输线馈入感应腔初级点11。
本发明所提出的脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法是一种等阻抗等传输时间的角向传输线方法，将单点馈入感应腔的高功率脉冲分成多路等长度、等阻抗的传输线，其并联阻抗等于初级馈入脉冲源的阻抗，同时到达感应腔初级圆柱体端面的对称的多个点，实现感应腔对称均匀同步激磁，以及多级串联时次级功率脉冲的高效叠加和传输。
本发明实现脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法的专门设备与单点馈入IVA感应腔结构相比，增加了角向传输线10、角向传输线馈入感应腔初级点11。
由此可见，本发明所要保护的脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法及设备两个主题之间具有相应的特定技术特征，符合单一性的规定，可以合案申请。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过角向传输线，实现了脉冲分路角向传输，并且传输距离相同，达到同步均匀激磁的效果；
(2)本发明采用角向传输线阻抗匹配设计，使得每段角向传输线阻抗都能和前级传输线阻抗相匹配，提高电脉冲传输效率，减小电脉冲波形畸变；
(3)本发明采用脉冲分路角向传输，结构简单可靠。
附图说明
图1为本发明的背景技术单点馈入IVA感应腔机械结构图；
图2为本发明的背景技术单点馈入IVA感应腔剖面结构图；
图3为本发明角向传输线馈入IVA感应腔机械结构图；
图4为本发明角向传输线馈入IVA感应腔剖面结构图；
图5为本发明角向传输线馈入IVA感应腔侧面图；
图6为本发明角向传输线馈入IVA感应腔沿A-A线的剖视图；
图7为本发明角向传输线馈入IVA感应腔沿B-B线的剖视图。
具体实施例
下面结合附图和本发明实施例作进一步详细地说明。
本发明提出一种IVA感应腔初级馈入脉冲的等阻抗等传输时间的角向传输线方法，其设计思想是将单点馈入感应腔的高功率高压脉冲在阻抗匹配的情况下进行分路传输，最终同时多点馈入感应腔初级盘电极。如图3-图7所示，先分成两路传输线，其传输时间和阻抗相同，两路并联阻抗等于馈入感应腔前级脉冲源阻抗，每路沿圆周向相反方向各自传输90度，然后沿轴向传输一段距离，再各自分成等阻抗的两路，每路沿圆周方向向相反方向各自传输45度，使馈入脉冲同时到达感应腔初级盘电极均布四个点，实现感应腔对称均匀同步激磁，以及多级串联时次级功率脉冲的高效叠加和传输。
在西北核技术研究所研制的紧凑型小焦斑强脉冲X射线装置三级感应腔的设计中，采用本发明设计的等传输时间等阻抗的角向传输线，实现了感应腔对称均匀同步激磁，以及多级串联时次级功率脉冲的高效叠加和传输。下面结合图3-图7说明具体实施方式。从前级传输来的电压1MV的高功率脉冲从馈入口1引入后，在脉冲引入点3不直接接到感应腔初级盘电极5上，而是接到角向传输线10上，通过角向传输线10将高功率脉冲分为四路再馈入到感应腔初级盘电极5上，实现感应腔对称均匀同步激磁。下面结合图5-图7说明电脉冲在角向传输线10上的传输过程，其传输方向如图6和图7中箭头所示，高功率脉冲到达脉冲引入点3后，分为两路沿着第一段角向传输线向相反两个方向传输到第一段角向传输改为轴向传输点12，第一段传输线设计阻抗为前级脉冲源阻抗的两倍，即8Ω，实现角向传输线第一段与前级脉冲源阻抗匹配。到达第一段角向传输改为轴向传输点12后，脉冲再沿着轴向传输到改为第二段角向传输点13，再分别分为两路沿着第二段角向传输线向相反两个方向传输到角向传输线馈入感应腔初级点11，第二段传输线设计阻抗为第一段角向传输线阻抗的两倍，即16Ω，实现第二段角向传输线与第一段角向传输线阻抗匹配，这样就使得前级馈入高功率脉冲分为四路同时对称引入感应腔初级盘电极5上，最终实现感应腔对称均匀同步激磁。
应用本发明设计的等传输时间等阻抗的角向传输线，实现了1MV，50kA高功率脉冲的对称均匀同步激磁。
本发明的实施例不限于此，其设计思想也可用于对称均匀同步激磁要求更高的同类型电磁感应原理装置和设备。

Claims (4)

1.一种脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法，其特征在于，将单点馈入感应腔的高功率脉冲分成多路等长度、等阻抗的传输线，其并联阻抗等于初级馈入脉冲源的阻抗，同时到达感应腔初级圆柱体端面的对称的多个点。
2.根据权利要求1所述的脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法，其特征在于，将从单点馈入感应腔的高功率脉冲分成多路同时到达感应腔的初级。
3.根据权利要求2所述的脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)先分成两路传输线，其传输时间和阻抗相同，两路并联阻抗等于馈入感应腔前级脉冲源阻抗，每路沿圆周向相反方向各自传输90°；
(2)然后沿轴向传输一段距离；
(3)再各自分成等阻抗的两路，每路沿圆周方向向相反方向各自传输45°，使馈入脉冲同时到达感应腔初级盘电极均布四个点。
4.一种实现权利要求3所述脉冲均匀馈入感应电压叠加器感应腔的方法的设备，包括前级高功率脉冲到感应腔的馈入口(1)、感应腔金属外壳(2)、脉冲接入点(3)、高压绝缘堆(4)、感应腔初级盘电极(5)、磁芯(6)、感应腔初级筒电极(7)、感应腔真空区(8)，感应腔充油区(9)，其特征在于，还包括角向传输线(10)。
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