一種Blumlein線驅動的直線感應加速器及其電壓調整方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種Blumlein線驅動的直線感應加速裝置，包括高壓發生器（1）、主開關（2）、Blumlein線（3）、傳輸線（4）和感應加速腔（5），所述的Blumlein線（3）的輸出端一側的外筒（301）和內筒（303）之間設置有一個可調電感（6）。本實用新型的有益效果是：在傳統的Blumlein線驅動的直線感應加速裝置的基礎上，用一定電感量的可調電感將同軸Blumlein線輸出端一側的外筒和內筒連接，當可調電感的電感量不同時，加速裝置的加速電壓波形頂部的斜率就會不同，從而達到調節加速電壓平頂的目的，可以方便地對加速電壓波形進行調節，裝置結構簡單可靠。
【專利說明】-種BI um I e i n線驅動的直線感應加速器及其電壓調整方 法
【技術領域】
[OOOU 本實用新型設及直線感應加速器領域，特別是設及到一種Blumlein線驅動的直 線感應加速裝置。
【背景技術】
[0002] 直線感應加速器是一種積木式結構的強流脈沖加速器。如圖1，直線感應加速器 的脈寬較短（100ns量級）時，其脈沖功率源廣泛采用同軸Blumlein線來形成脈沖，并且 其主開關放在Blumlein線的中筒-外筒之間，由于直線感應加速腔的存在而自然構成了 Blumlein線內同軸線的充電通路，因此Blumlein線的外筒與內筒之間不用電感連接；此 夕F，由于Blumlein線在充電時流過感應加速腔的電流與主脈沖的電流相反，它可W對磁巧 進行復位，該稱為"自復位"。本實用新型稱該種直線感應加速器為Blumlein線驅動的直線 感應加速器。
[0003] 直線感應加速器的應用廣泛，其中的很多應用，如產生用于閃光X射線照相和自 由電子激光等應用中的高能強流電子束，都對電子束的能散度提出了嚴格的要求。為了滿 足該些要求，需要采取措施，使電子束的加速電壓波形有足夠的平頂，W便減小被加速電子 束的能散度，從而減小電子束加速過程中的束屯、螺旋運動和聚焦時的色散。
[0004] 在感應加速腔兩端并聯鎮定電阻可W減小感應加速腔的電壓平頂波動，該一措施 在實際的直線感應加速器設計中被普遍采用。
[0005] 為了進一步調整直線感應加速器的加速電壓波動，人們相繼提出了一系列措施。
[0006] 例如，在1987年的粒子加速會議（particleacceleratorconference)文集中，在 題為"Scalinglawsandoptimizationofelectronlinearinductionaccelerators" 的文章中，在w功率源為方波源而加速電壓頂部為負斜率的前提下，從理論上提出了利用 直線感應加速器的某些加速腔產生不同傾斜程度的反極性的脈沖來進行加速電壓補償的 方法。該方法需要的反極性脈沖較難實現。另外，該部分加速腔的工作方式與剩余其它 加速腔的工作方式不一致，對加速器的使用來說也不方便。在1992年12月29日公告的 US005175506A的美國專利中，公開了在加速腔兩端不是并聯鎮定電阻而是并聯金屬氧化物 可變電阻對加速腔的電壓波動進行調整的方法。該方法對總體的電壓幅度不敏感，當需要 整體上調節加速器的能量時不方便。另外，由于直線感應加速器的高功率特征，該方法中的 金屬氧化物可變電阻的可靠性也難W保證。
[0007] 在1987年的粒子加速會議（particleacceleratorconference)文集中，在題為 "Pulsequalityoptimizationonalinearinductionacceleratorteststand" 的文 章中提出，對于Blumlein線驅動的直線感應加速裝置，通過調整脈沖功率源中Blumlein線 的充電時刻與主開關觸發時刻之間的間隔，可W調節脈沖功率源的輸出電壓波形的脈沖頂 部的斜率，從而獲得正斜率脈沖、平頂脈沖和負斜率脈沖，達到調節加速腔的電壓波形的目 的。所獲得的加速電壓波形，其前沿和頂部部分可W用形如下面（1)式的表達式來表示：
[0008] [,「(巧二丑。.[(1; ;H-史./] …
[0009] 式中，巧3時間，局、r和巧/電壓波形擬合常數，鐘爾之為脈沖頂部的斜率。一般 情況下，左>0。
[0010] 由于在直線感應加速裝置的一般運行情形下，主開關都是在Marx發生器對 Blumlein線的充電電壓頂部附近進行觸發，該樣工作時，系統的工作很穩定，系統的能量利 用率也高。而在調整脈沖功率源中Blumlein線的充電時刻與主開關觸發時刻之間的間隔 該種調節措施中，由于主開關觸發時刻偏離Marx發生器對Blumlein線的充電電壓頂部較 遠，開關觸發時間的前后抖動會造成電壓幅度及波形的較大變化。
[0011] 如上所述，對于現有的Blumlein線驅動的直線感應加速裝置，在減小加速電壓波 動方面的措施方面，存在W下不足；調整方法復雜，裝置的穩定性和可靠性差。 實用新型內容
[001引本實用新型的目的即在于克服現在技術的不足，提供一種Blumlein線驅動的直 線感應加速裝置，解決現有Blumlein線驅動的直線感應加速裝置的電壓波形調節方法復 雜、裝置的穩定性和可靠性差的問題。
[0013] 本實用新型是通過W下技術方案來實現的：一種Blumlein線驅動的直線感應加 速裝置，包括高壓發生器、主開關、Blumlein線、傳輸線和感應加速腔，高壓發生器的輸出連 接到Blumlein線上，Blumlein線包括同軸的外筒、中筒和內筒，主開關設置在外筒和中筒 之間，Blumlein線的輸出端經傳輸線連接到感應加速腔，感應加速腔內載有磁巧和鎮定電 阻，所述的Blumlein線的輸出端一側的外筒和內筒之間設置有一個可調電感。
[0014] 本實用新型的主開關用于控制Blumlein線的導通和關斷，高壓發生器的輸出電 壓經Blumlein線和傳輸線輸送到感應加速腔，由感應加速腔產生加速電壓，因為應用方面 的需求，需要該加速電壓有較少的平頂波動，所W本裝置中在Blumlein線的輸出端一側的 外筒和內筒之間設置有一個可調電感，工作人員通過改變可調電感的電感值來調節加速電 壓的波形，從而得到理想的平頂脈沖。感應加速腔內設置有磁巧和鎮定電阻，鎮定電阻兼做 電阻分壓器的高壓臂，其一端與饋入感應加速腔的高壓傳輸電纜的端部相接并通過驅動桿 與感應加速腔的高壓盤相接。
[0015] 優選的，上述的高壓發生器為Marx發生器，即馬克思發生器，它是一種利用電容 并聯充電再串聯放電的高壓裝置，該結構由E.Marx于1924年提出，它能模仿雷電及操作過 電壓等過程，是現在使用非常普遍的一個高壓發生器。
[0016] 優選的，上述的主開關采用同軸場崎變火花隙開關，開關僅受觸發脈沖作用時，放 電通道承載電流較小；開關內外電極分別連接充電電容，觸發脈沖施加于開關觸發極時，放 電通道承載電流較大。
[0017] 進一步，上述的Blumlein線的內外傳輸線阻抗相等。Blumlein線的中筒、內筒組 成內傳輸線，中筒和外筒組成外傳輸線。
[0018] 本實用新型的有益效果是；在傳統的Blumlein線驅動的直線感應加速裝置的基 礎上，用一定電感量的可調電感將同軸Blumlein線輸出端一側的外筒和內筒連接，當可調 電感的電感量不同時，加速裝置的加速電壓波形就會不同，從而達到調節加速電壓平頂的 目的，可w方便地對加速電壓波形進行調節，裝置結構簡單可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1為傳統Blumlein線驅動的直線感應加速裝置的結構示意圖；
[0020] 圖2為本實用新型系統的結構示意圖；
[0021] 圖3為脈沖前沿和頂部部分形如
【權利要求】
1. 一種Blumlein線驅動的直線感應加速裝置，包括高壓發生器（1)、主開關（2)、 Blumlein線（3)、傳輸線（4)和感應加速腔（5)，高壓發生器（1)的輸出連接到Blumlein線 (3)上，Blumlein線（3)包括同軸的外筒（301)、中筒（302)和內筒（303)，主開關（2)設置 在外筒（301)和中筒（302)之間，Blumlein線（3)的輸出端經傳輸線（4)連接到感應加速 腔（5)，感應加速腔（5)內載有磁芯（7)和鎮定電阻（8)，其特征在于：所述的Blumlein線 (3)的輸出端一側的外筒（301)和內筒（303)之間設置有一個可調電感（6)。
2. 根據權利要求1所述的加速裝置，其特征在于：所述的高壓發生器（1)為Marx發生 器。
3. 根據權利要求1所述的加速裝置，其特征在于：所述的主開關（2)采用同軸場畸變火 花隙開關。
4. 根據權利要求1所述的加速裝置，其特征在于：所述的Blumlein線（3)的內外傳輸 線阻抗相等。
【文檔編號】H05H9/00GK204180374SQ201420722250
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】陳思富, 李欣, 黃子平, 丁亨松, 葉毅, 谷占軍, 王莉萍, 鄭容峰 申請人:中國工程物理研究院流體物理研究所