[发明专利]里德堡态场致电离实验中纳秒级上升沿高压脉冲产生装置

说明书

技术领域

本发明属于一种高压脉冲产生装置，具体涉及一种里德堡态场致电离实验中纳秒级上升沿高压脉冲产生装置。

背景技术

在激光电离光谱学、激光质谱技术等领域，其核心是激光与粒子的共振作用，并使其转化为离子。对于有些原子来说，其他激光共振电离方式难以达到较高的电离率，而里德堡态场致电离则是其得到高电离率的有效途径。例如碱金属原子，其自电离态难以利用，通过连续态电离的截面极小，所以里德堡态场致电离是其激光共振电离中一种最为有效的方式。

里德堡态场致电离是指利用激光将粒子共振激发到里德堡态上，并利用外加电场实现里德堡态的电离。这一过程中，外场电压需要大于一定的阈值，大于这一电压才能发生有效的场致电离。同时，外加电场须为脉冲形式，以避免外加电场对于激光共振激发的干扰，脉冲频率需要与激光脉冲频率相同。另外，外加电场的上升沿需要尽可能的小，以降低粒子从里德堡态退激发的比例。相关实验中测量得到的原子里德堡态的退激发弛豫时间小于100ns，这就要求外加电场的上升沿需要远小于100ns，一般需要控制在10ns左右。

对于某一粒子的里德堡态场致电离过程，需要产生一个一定频率的脉冲电场，该高压脉冲应满足以下三个主要的技术参数：（ⅰ） 0到6KV连续可调的脉冲电压。（ⅱ） 脉冲的上升边沿小于10ns。（ⅲ） 脉冲的频率为10KHz。

目前，现有技术的高压电源很难实现在6kV输出时上升沿在10ns左右。因此，需要研制一套满足实验需要的高压脉冲产生装置。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的缺点而提出的，其目的是提供一种里德堡态场致电离实验中纳秒级上升沿高压脉冲产生装置。

本发明的技术方案是：一种里德堡态场致电离实验中纳秒级上升沿高压脉冲产生装置,包括供电模块、开关模块和负载电路，所述的供电模块与开关模块、开关模块与负载电路分别通过高压传输线连结。所述的供电模块包括直流稳压电源和R₁C₁滤波电路、并由I号电源通过低压传输线向直流稳压电源供电；所述的开关模块包括快速高压脉冲开关和外部触发信号源、并由II号电源通过低压传输线向快速高压脉冲开关供电。所述的输出负载电路由阻尼电阻R2、放电电阻R3和测试电容C2组成，阻尼电阻R2和放电电阻R3的一端分别与快速高压脉冲开关连结，阻尼电阻R2的另一端和测试电容C2一端分别与输出负载连结，放电电阻R3的另一端和测试电容C2的另一端分别接地。

所述的供电模块向开关模块提供0-6KV连续可调的直流电压、额定输出电流10mA。

所述的外部触发信号源的触发信号为10KHz的TTL信号。

本发明结构简单、操作方便、稳定性好，具有上升沿快、频率及占空比可调制。在激光电离光谱学、激光质谱技术等领域，本发明可以为里德堡态场致电离过程提供纳秒级上升沿的脉冲场，从而使里德堡态场致电离过程达到较高的电离率。

附图说明

图1 是本发明的里德堡态场致电离实验中纳秒级上升沿高压脉冲产生装置的电路图。

    其中：

         1 供电模块         2开关模块

         3 输出负载电路     4 直流稳压电源

         5 Ⅰ号电源         6 快速高压脉冲开关

         7 外部触发信号源   8 Ⅱ号电源。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明的里德堡态场致电离实验中纳秒级上升沿高压脉冲产生装置进行详细说明：

如图1所示，一种里德堡态场致电离实验中纳秒级上升沿高压脉冲产生装置，包括供电模块1、开关模块2和负载电路3，供电模块1、开关模块2和负载电路3分别通过高压传输线连结。

其中，供电模块1包括直流稳压电源4和R₁C₁滤波电路，并由I号电源5通过低压传输线向直流稳压电源4提供24V的供电。供电模块1向开关模块2可提供0-6KV连续可调的直流电压、额定输出电流10mA。R₁C₁滤波电路有效滤除直流稳压源输出中的交流部分。