[实用新型]一种具有亚微秒量级上升和下降沿的脉冲高压电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种脉冲高压电源电路，具体涉及一种具有亚微秒量级上升和下降沿的脉冲高压电路，属于中子测井等核技术应用与相关领域所用小直径中子发生器的密封中子管离子源阳极高压及核物理实验等科学研究应用仪器的专用电源。

背景技术

密封中子管是可满足各类中子技术应用要求的高性能可控中子发生器的核心部件，具有小型加速器的紧凑结构特征，一般采用小体积的潘宁气体离子源，其阳极需施加1200V至2500V幅值的高压电源。

氘氚聚变产生14MeV高能中子，与待测物质中特征核素发生非弹碰撞并发射特征γ射线，随后在慢化过程发生辐射俘获和活化反应也发射特征γ射线，可用于特征元素的检测分析；通常高能中子仅约10μS后即慢化而发生俘获反应。采用上升沿和下降沿时间为亚微秒量级的脉冲阳极高压，实现方波式脉冲中子发射模式，从而满足上述快热中子分析应用要求。

对于石油测井、铀矿勘探等井下中子分析应用，所用小直径(Φ18至Φ25mm)密封中子管须配备小型化的阳极脉冲高压电源。

对于核物理实验等科学研究，需提供数字化脉冲中子源，实现不同中子脉冲数及多种脉冲占空比组合条件下的中子分析实验要求。

目前国内外市场尚未能采购满足上述应用的电源产品；因此，研制亚微秒量级上升和下降沿的数字化脉冲高压电源具有重要现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种电路结构简单，能够满足中子发生器全部应用场所需要并适用于小型化中子发生器的具有亚微秒量级上升和下降沿的脉冲高压电路。

本实用新型的技术方案如下：一种具有亚微秒量级上升和下降沿的脉冲高压电路，包括逆变变压直流高压调节电路单元及半桥驱动斩波电路单元，所述的逆变变压直流高压调节电路单元输出直流高压，所述的半桥驱动斩波电路单元包括与波形发生器相连接的双路NMOS管和双路MOSFET管，双路NMOS管产生斩波脉冲，驱动双路MOSFET管对逆变变压直流高压调节电路单元输出的直流高压进行推挽斩波，输出上升沿和下降沿陡化的脉冲高压。

进一步，如上所述的具有亚微秒量级上升和下降沿的脉冲高压电路，其中，所述的逆变变压直流高压调节电路单元包括依次连接的直流电压数字化调节电路模块、高频变压器、整流滤波模块，所述的直流电压数字化调节电路模块产生的低压直流电经高频变压器升压后，通过整流滤波模块整流得到直流高压。

进一步，如上所述的具有亚微秒量级上升和下降沿的脉冲高压电路，其中，所述的高频变压器为采用推挽驱动的高频变压器。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供的脉冲高压电路通过直流电压数字化调节电路模块实现逆变变压输入电压的控制，可在0至2500V范围内连续调节输出直流高压幅值。本实用新型通过双路推挽驱动斩波可得到上升沿和下降沿不超过500ns的脉冲高压；通过斩波脉冲的数字化调节，可控制输出高压脉冲的频率、脉宽及输出脉冲数量，并可输出多种波形的复合脉冲。

附图说明

图1为本实用新型具有亚微秒量级上升和下降沿的脉冲高压电路的原理框图；

图2为本实用新型直流电压数字化调节电路模块的电路图；

图3为本实用新型半桥驱动斩波电路单元的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

本实用新型提供了一种新型的具有微秒量级上升和下降沿的数字化脉冲高压电路，是一种可以满足中子发生器全部应用场所需要并适用于小型化中子发生器的阳极脉冲高压电源。本实用新型采用低压直流供电工作，输出脉冲幅度、频率和脉宽均可调节，最重要的是使输出高压脉冲的上升沿、下降沿均小于500nS，以满足中子发生器对于阳极高压脉冲电源的要求。

如图1所示，具有微秒量级上升和下降沿的数字化脉冲高压电路主要包括逆变变压直流高压调节电路单元及半桥驱动斩波电路单元。所述的逆变变压直流高压调节电路单元主要包括直流电压数字化调节电路模块以及采用推挽驱动的高频变压器与整流滤波模块。所述的半桥驱动斩波电路包括与波形发生器相连接的双路NMOS管和双路MOSFET管，主要通过双路NMOS管产生斩波脉冲，驱动双MOSFET管对逆变变压直流高压调节电路单元输出的直流高压进行推挽斩波，输出上升沿和下降沿陡化的脉冲高压。