[发明专利]双切割器电源差分装置以及获得ns级脉冲束宽度的方法

说明书

本发明公开了一种双切割器电源差分装置以及获得ns级脉冲束宽度的方法，该装置为：在加速器脉冲化系统的切割器双极板的一个切割板，接周期性变化的设定电压V₁，另一个切割板接周期性变化的设定电压V₂，两个切割板之间电压V₃=V₁‑V₂，V₂和V₁电压相反、且W₃＞V₁＞Vt，V₁和V₂具有相位相差φ；该方法为：设定电压值V₁、V₂、V₃、Vt、V₁和V₂之间的相位差φ、以及应用束流脉冲宽度W₃；在一个切割板接周期性变化的设定电压V₁、另一个切割板接周期性变化的设定电压V₂；令双切割板电压之间的相差达到设定值φ；获得上升沿和下降沿均小于1ns的脉冲；本发明解决了国际上单开关高压电源可提供的脉冲宽度只能维持在20ns以上、不能满足应用脉冲束宽度在ns量级的需求的难题。

技术领域

本发明属于质子加速器技术领域，具体涉及一种双切割器电源差分装置 以及获得ns级脉冲束宽度的方法。

背景技术

质子束在基础科研、国防建设、核能开发等诸多方面都发挥着重要的作用。 脉冲束指在一个周期内短时间存在束流，大部分时间内没有束流，它在核数 据测量等领域中不可或缺。为了提供使得加速器提供的脉冲束满足各类应用 的需求，国际上一般均采用切割器将连续束转化为一定重复频率的脉冲束。

目前，加速器脉冲化系统应用的切割器均采用国际上标准化的单开关切 割器，该单开关切割器的双极板一个接设定电压，另一个接地。该方案的缺 陷在于，这种国际上标准化的单开关高压电源可提供的脉冲宽度只能维持在 20ns以上，而某些应用要求脉冲束宽度在ns量级，现有产品无法满足这些应 用的需求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种双切割器电源差分装置以及获得 ns级脉冲束宽度的方法，目的在于解决现有国际标准化产品无法满足脉冲束 宽度在ns量级的应用需求的问题。

本发明为解决其技术问题，提出以下技术方案：

一种双切割器高压开关电源差分装置，其特征在于：在加速器脉冲化系 统的切割器双极板的一个切割板，接周期性变化的设定电压V₁，另一个切割 板接周期性变化的设定电压V₂，两个切割板之间电压V₃＝V₁-V₂，V₂和V₁电 压相反、且V₁大于V_t小于V₃，V_t为使束流偏转、无法通过束流狭缝时的阈 值电压；V₁和V₂具有相位相差φ，应用束流脉冲宽度W₃为V₃的上升沿和 下降沿均小于Vt的部分，应用束流脉冲宽度W₃减小为：V1的脉冲宽度减去 V₁和V₂的相位差的宽度。

所述的双切割器高压电源为获得MHz重复频率、最高电压达到8kV的快 脉冲方波、加载到切割器双极板上的重复频率为1-3MHz正负相反的4kV方 波高压开关电源。

所述的切割器双极板上的V₂和V₁的电压绝对值相等，或者V₂和V₁电压 绝对值不等。

所述的双切割器电源差分装置通过相位差分的办法在切割板之间获得上 升沿和下降沿均小于1ns、最高电压8kV、重复频率达到3MHz的快脉冲高压 方波。

一种获得ns级脉冲束宽度的方法，其特征在于：包括以下步骤：