[发明专利]高压悬浮式栅极控制电子枪电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源装置，尤其是涉及一种高压悬浮式栅极控制电子枪电源装置。

背景技术

辐照电子加速器是辐照加工产业的核心设备，利用电子加速器产生的高能电子束照射可使一些物质产生物理、化学和生物学效应，并能有效地杀灭病菌、病毒和害虫。电子辐照具有常温、无损伤、无残毒、环保、低能耗、运行操作简便、自动化程度高、适宜于大规模工业化生产等特点。这一技术已被广泛应用于工业生产中的材料改性、新材料制作、环境保护、加工生产、医疗卫生用品灭菌消毒和食品灭菌保鲜等。电子加速器的最大优点，是辐照束流集中定向，能源利用充分，辐照效率高，不产生放射性废物。并且可以根据生产加工需要，随时启动、关闭电子加速器。

电子枪是辐照电子加速器系统的关键部件。在目前的辐照产业，最常用的是二极电子枪，它主要由阴极、聚焦极、阳极组成。二极电子枪具有结构简单，控制方便，易于调试的特点，但发射的电子束流强度和能量不易精确控制，某些需要对电子束能量精确控制的应用场合受到限制。

栅极控制电子枪，是在二极枪设计的基础上，增加了一个控制极——栅极，以实现控制电子枪电子发射的目的。采用栅极控制电子枪，可以实现对加速器剂量和能量的精确控制。具体方法为，在电子枪的栅极和阴极之间加上一个可控的负电压，使得电子枪所发射的电子束，能够根据被辐照加工产品的实际需要，进行精确的剂量和能量控制。

随着辐照工艺的发展和市场的扩大，精细加工和精确剂量辐照的需求逐渐增加，栅极控制电子枪逐渐在辐照加工领域得到应用，栅控电源的控制方式慢慢得到了重视和发展。

栅极控制电子枪通常采用专用的电源来供电，电源的性能直接影响到加速器的束流性能。栅控电源因与电子枪的阴极高压有着直接的电气连接，无论是绝缘防护，还是控制方式，都需要特别处理。

现有的栅控电源控制技术，通常是采用可调变压器，输出可变幅值的交流电，再经过高压隔离变压器进行隔离，然后经过整流滤波，产生可以控制的栅控电源，加在栅极和阴极之间，实现栅控电源的调节；通过人工调节可调变压器的变比，来调节栅控电源电压大小。这种方法，虽然一定程度上，可以实现调节控制端和电子枪高压之间的电气隔离，也达到了控制栅控电源电压的目的，但不能从根本上杜绝触电危险，同时高压和低压之间有脉冲电磁干扰，调试和维护很不方便，调节精度不高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新的技术方案，该技术方案能够解决现有技术存在的问题和不足。本技术方案的高压悬浮式栅极控制电子枪电源装置在栅控电源电路和低压控制电路之间采用了光纤隔离；彻底解决电子枪阴极高压和低压控制之间的电气隔离问题，同时还解决了电磁干扰问题。

本发明的高压悬浮式栅极控制电子枪电源装置，其特征在于：包括栅控电源电路模块和低压控制电路模块，所述栅控电源电路模块与所述低压控制电路模块之间设置有光纤隔离器。

所述栅控电源电路模块包括顺次相连的高压隔离变压器、整流滤波单元、电压调整管、功率输出MOS管、栅控电源；所述电压调整管与所述光纤隔离器之间连接有相互连接的电压调节单元、F-V转换电路I；所述功率输出MOS管与所述光纤隔离器之间连接有同步触发信号处理电路；所述栅控电源与所述光纤隔离器之间连接有相互连接的电压取样单元、V-F转换电路I；所述栅控电源与外接的栅极控制电子枪相连接。

所述低压控制电路模块包括低压工作电源，与所述低压工作电源相连接的电压控制电路，与所述电压控制电路相连接的V-F转换电路II和电压设定调节装置；与所述低压工作电源相连接的同步触发信号转换电路；与所述低压工作电源顺次相连接的F-V转换电路II、电压显示电路和显示仪表。

所述F-V转换电路I与所述V-F转换电路II对应相连；所述同步触发信号处理电路与所述同步触发信号转换电路对应相连；所述V-F转换电路I与所述F-V转换电路II对应相连。

本发明高压悬浮式栅极控制电子枪电源装置，在栅控电源电路和低压控制电路之间采用了光纤隔离；彻底解决电子枪阴极高压和低压控制之间的电气隔离问题，同时还解决了电磁干扰问题。通过光纤隔离将低压控制电路与栅控电源电路彻底隔离，通过光束通断的频率变化，转换为栅控电源的调节电压，以精确控制栅控电源的电压输出，实现了栅控电源电压的平滑、精确、安全控制。低压控制电路通过控制光纤中的光束通断频率，在栅控电源电路中，将此光束频率信号转换为控制电压，以控制改变栅控电源的输出电压，从而改变电子束的束流强度。

由此可见，与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的技术进步，其实施的有益效果也是显而易见的。