倍壓加速器

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更新時間: 2013-09-04

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倍壓加速器為直流高壓加速器的一種,採用倍壓整流電路產生的直流高電壓加速帶電粒子。由於倍壓加速器的輸出粒子流強度高,結構比較簡單,運行比較可靠,造價低和建造快,因而得到了廣泛的應用。

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1 倍壓加速器 -倍壓加速器

 

2 倍壓加速器 -正文

  直流高壓加速器的一種,採用倍壓整流電路產生的直流高電壓加速帶電粒子。倍壓加速器同其他直流高壓加速器一樣,都是由高壓發生器、粒子源、加速和聚焦系統、真空系統、分析器、靶室以及控制系統等部分組成。
  在加速管一端的高壓電極內部,裝有粒子源(離子源或電子源),能夠產生所需要的帶電粒子束。當直流高壓加到高壓電極和加速管中的各個加速電極上時,各電極之間就產生了加速電場。從粒子源中引出的帶電粒子,在加速電場的作用下,由高電壓端向加速管的另一端(處於地電勢)加速,獲得能量E=QV(Q是粒子的電荷數,V是加速管兩端的電勢差),最後轟擊到靶上。
  為了減少粒子在加速過程中同氣體分子碰撞而造成的束流分散和損失,加速管內的真空度約為1×10-5Torr(毫米汞柱)。
  倍壓加速器按高壓發生器的不同,可分為高壓倍加器、高頻高壓倍加器等幾種。
  高壓倍加器  它採用串激式倍壓電路產生直流高電壓(圖1)。

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倍壓加速器倍壓加速器

  高壓變壓器通過整流元件K1K3K姈~K婭和輔助電容器C姈~C婭,使主電容器C1C3不斷地被充電。空載時,主電容器上的電壓都將達到2Va,於是在主電容器柱上便得到了6Va的總的空載直流電壓。其中Va是高壓變壓器次級電壓的幅值。對於倍加級數為N的串激倍加電路,其空載極限直流輸出高壓等於2NVa
  當高壓倍加器運行時,輸出的直流高壓中會產生電壓降落和電壓脈動。由於它們隨著N的增大而迅速增大,所以在實際工作中,要根據具體的技術和經濟條件,選擇適宜的電容器級數和供電頻率。後來又出現了對稱倍加電路和三相倍加電路等。
  採用較高的供電頻率(從幾百赫到幾百千赫),或提高倍加級數(從幾級到幾十級),可以使高壓倍加器達到小型化,使高壓發生器甚至整個高壓倍加器都可以裝進一個充以絕緣氣體的鋼筒中。
  高頻高壓倍加器  又稱「地那米」加速器(dynami-tron),它採用並激式倍壓電路(圖2)。

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倍壓加速器倍壓加速器

  分壓環是互相絕緣的兩個半環,不但進行分壓,而且同高頻電極組成耦合電容來耦合高頻電壓。兩個高頻電極連在100~300千赫的高頻振蕩器上。在高頻電壓作用下,電子從一側的半圓分壓環向另一側的半圓分壓環運動。在圖2中整流器的連接的情況下,電子將被逐級輸送到高壓電極,而獲得負高電壓。如果將所有整流器反接,就可以獲得正高電壓。高頻高壓倍加器安放在密封鋼筒內,裡面充以高壓絕緣氣體。
  高頻高壓倍加器輸出功率大,可加速較強(10毫安量級)的電子流,然而儲能並不多,不需要用大的儲能電容器,故在擊穿時不會造成嚴重損壞。但它需要採用高頻供電和高頻的整流元件,在技術上比較複雜。
  倍壓加速器的工作電壓大約在幾十千伏到幾兆伏,而粒子流強度大約在幾百微安到幾百毫安的範圍內可以加速電子、輕離子和重離子。由於倍壓加速器的輸出粒子流強度高,結構比較簡單,運行比較可靠,造價低和建造快,因而得到了廣泛的應用。
  參考書目
 徐建銘編著:《加速器原理》,修訂版,科學出版社,北京,1981。

 

3 倍壓加速器 -配圖

 

4 倍壓加速器 -相關連接

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