JPH03185912A

JPH03185912A - パルス発生装置

Info

Publication number: JPH03185912A
Application number: JP32442989A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nojima; 健一野嶋; Shigeru Mogi; 茂木　茂; Tsuneji Teranishi; 常治寺西; Hiroshi Murase; 洋村瀬; Satoru Yagiu; 悟柳父
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1989-12-14
Publication date: 1991-08-13
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2714197B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、電子銃やクライストロンなどに高電圧矩形波
パルスを供給するパルス発生装置に関するものであり、
特にその動作特性を改善する技術に係る。

（従来の技術）従来、パルスを発生させる回路に用いられるスイッチ素
子には、許容電流上昇率が大きいこと、比較的耐電圧が
高いことなどからサイラトロンが使われることが多かっ
た；第２図はサイラトロンを用いた矩形波パルス発生装
置の一例である。この装置においては、パルス形成線路
２を充電電源１によって一定電圧に充電しておき、次に
サイラトロン３をオンすることにより矩形波パルスを負
荷５に発生させることができる。この場合、サイラトロ
ン３の耐電圧は通常数十ｋＶであり、それ以上の電圧を
発生させる場合は、図のようにパルストランス４を用い
て昇圧する。パルス形成線路２を用いた場合、線路のイ
ンピーダンスは負荷のインピーダンスに等しくしておく
必要があり、出力電圧はパルストランスの一次側で充電
電圧の１／２になる。

出力電圧を高電圧にするにはパルストランスを用いる以
外に、ブルームライン形、スタックライン形などパルス
形成線路を直列化する方法がある。

第３図はブルームライン６を用いた矩形波パルス発生装
置で、スイッチング素子としてはやはりすイラトロン３
を用いている。ブルームライン６を用いた場合、第１の
導体６１と第２の導体６２との間のインピーダンスを２
１、第２の導体６２と第３の導体６３との間のインピー
ダンスを２２とし、負荷５のインピーダンスをＲとした
とき、Ｒ／２＝Ｚ１＝Ｚ２としておけば、出力には充電
電圧と等しい電圧の矩形波パルスが得られる。

［発明が解決しようとする課題］ところで、クライストロンなどの高周波増幅管による粒
子加速の効率を上るためには、パルスの電圧を高くして
立」ニリを短くする必要がある。

出力電圧をさらに高くしたい場合、パルス形成線路の直
列化のみでは限度があり、スイッチング素子としてサイ
ラトロンを用いる場合は結局パルストランスを用いざる
を得なくなる。しかし、パルストランスを用いる方法に
は次のような問題点がある。

即ち、タライストロンのような高インピーダンスの負荷
に立」ニリの速いパルスを印加する場合、パルストラン
スの漂遊キャパシタンスのもつインピーダンスが負荷の
インピーダンスに対して無視できなくなり、トランスの
一次側に印加した波形をそのまま二次側に発生させるこ
とが極めて難しくなる。

さらに、このようなパルス発生装置を高繰返しで使用し
ようとすると、サイラトロンの寿命の低さが問題となる
。即ち、一般にサイラトロンは１０８シヨツト程度の寿
命をもつが、例えば１０００ｐｐｓという高繰返しで運
転する場合、３０時間程度で交換を余儀なくされ装置全
体の長時間の連続運転が事実上不可能となる。

一方、パルストランスを使用しないで、パルスの電圧を
高くし且つ立ち上がりを短くするため、ブルームライン
形のパルス形成線路を使用する場合には、次のような問
題点がある。

即ち、従来のブルームライン形パルス形成線路において
は、パルス幅は線路の往復伝播時間で決るため、例えば
数１００ｎｓというパルス幅の広いパルスを得るために
は、管路長が数１０ｍにも及ぶブルームライン線路が必
要となってしまう。

また、クライストロンの様な高インピーダンスの負荷と
ブルームライン線路のインピーダンスをマツチングさせ
るためには、ブルームライン線路の空洞部分の幅を非常
に大きくしなければならない。

これらのことから、高い負荷インピーダンスに、幅の広
いパルス電圧を供給するためには、巨大なブルームライ
ン線路が必要になってしまい、実用上設置が極めて困難
となってしまう。

本発明は、以−にの点に鑑みなされたもので、高電圧で
早い立ち上がりを持つパルス幅の長い矩形波パルスを、
高インピーダンス負荷に効率良く供給できる小形化され
たパルス発生装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明のパルス発生装置は
、ブルームラインとスイッチング素子とを組合わせた矩
形波パルス発生装置において、ブルームライン線路とし
て、円筒状導体の内部に多重スパイラル線路を配置した
ことを構成上の特徴とする。

（作用）上記の様な構成を有する本発明においては、ブルームラ
インを構成する導体をスパイラル状にすることにより、
線路の円筒状導体の軸方向単位長当たりのインダクタン
スが増加し、大きな空洞部分がなくても出力端から見た
サージインピーダンスが大きくなる。また、円筒状導体
の管路長を長くしないでも、スパイラルに沿った全線路
長を長くできるため、全線路長の往復時間で決るパルス
幅を長くすることができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図を参照して具体的に説
明する。

＊実施例の構成第１図の実施例において、スパイラル状の中心導体１１
と同じくその外周にスパイラル状に配置された中間導体
１２が、円筒状導体１３内部に同心円状に配置され、こ
れら各導体によってブルームラインが形成されでいる。

ここで、円筒状導体１３が前記第３図に示した第１の導
体６１に、中間導体１２が第２の導体６２に、中心導体
１１が第３の導体６３に相当している。即ち、ブルーム
ラインの入力端側では、スパイラル状の中間導体１２は
抵抗１６を介して充電電源１７に接続され、中心導体１
１と中間導体１２の間には、短絡用のスイッチ１．８が
設けられている。また、ブルームラインの出力端側では
、中心導体１１と円筒状導体１３との間に、矩形波パル
スを供給すべき負荷１５が設けられている。

この場合、スパイラル状の中心導体１１と中間導体１２
のターン間は、絶縁物１４により絶縁されている。中心
導体１１の巻き半径ｒｌ、中間導体１２の巻き半径ｒ２
、及び円筒状導体１３の半径ｒ３は、中心導体１１と中
間導体１２から成る平行平板分布定数線路のサージイン
ピーダンスと、中間導体１２と円筒状導体１３とから戊
る平行平板分布定数線路のサージインピーダンスが一致
する値となっている。また、スパイラル状の導体１１．
１２の円筒状導体１３の軸方向単位長当たりの巻き数は
、中心導体１１−と中間導体１２から戊る伝播線路、及
び中間導体１２と円筒状導体１．３から成る伝播線路の
、円筒状導体１３の軸方向単位長サージインピーダンス
が、このブルームラインに接続された負荷１５のインピ
ーダンスの１／２となるように調整されている。

さらに、円筒状導体１３の長さＤは、スパイラル状の中
心導体１１及び中間導体１２のスパイラルに沿った全長
を電気パルスが往復する時間が、負荷１５に印加する矩
形波パルスのパルス幅となるように調整されている。

本実施例の作用以上の様な構成を有する本実施例の作用は次の通りであ
る。

先ず、充電電源１７により充電された中間導体１２をス
イッチ１８を閉じることにより接地する。

すると、中心導体１１と中間導体１２から構成される分
布定数線路を、スイッチ１８の特性で決まる立ち」−が
りを持つステップ波が伝播して行く。

このステップ波がブルームラインの出力端に達した時、
負荷１５にステップ状の電圧が印加される。

このステップ波が出力端で分波して入力端側へ再び伝播
して戻り、ここでもう−度反射して出力端へ到達した時
、負荷１５に印加された立ち」二かり電圧はＯＶとなる
。この結果、負荷１５にはスパイラル状の中心導体１１
及び中間導体１２のスパイラルに沿った往復時間のパル
ス幅を持つ矩形波が印加される。

なお、この時、出力端から円筒状導体１３に収納された
ブルームライン線路のインピーダンスを見た場合、工１
荷１５とマツチングするためには、中心導体１１と中間
導体１２から成る伝播線路及び中間導体１２と円筒状導
体１３から成る伝播線路の円筒状導体軸方向単位長当た
りのサージインピーダンスが、それぞれ負荷１５の１／
２となっていれば良いので、前記の様にスパイラルの単
位長当たりの巻き数を調整することにより、線路のイン
ダクタンスを変えて達成することができる。

以」二の様に、本実施例によれば、次の様な効果が得ら
れる。

■ブルームライン線路をスパイラル状導体を用いて構成
するので、広いパルス幅の矩形波を発生ずるとき、従来
の手段に比べて、著しく短いブルームライン線路で済む
。

■ブルームライン線路のサージインピーダンスをスパイ
ラルの巻き数で調整することができるので、従来の手段
に比較し、著しく小さい形状で、高インピーダンスエ１
荷とマツチングを取ることができる。

（他の実施例）前記実施例は、２重同心スパイラル導体を円筒状導体内
部に収納した構造であるが、本発明は、上記の実施例に
限定されるものではなく、スパイラル導体を２重以上の
多重に構成することもできる。

また、スパイラルの構造も円筒に限らず、角筒状でも楕
円形でも、分布定数線路を構成する形状なら、他の形状
でも良い。

また、スパイラルは、平面−に絶縁距離がなくても、絶
縁物を介して重ね巻きにしても良い。

［発明の効果］以上の様に、本発明によれば、ブルームラインの円筒状
導体内部に収納する中心導体及び中間導体をスパイラル
状の導体から構成するという極めて簡単な手段により、
円筒状導体の管路長を長くすることなく、高インピーダ
ンス負荷とマツチングしたパルス幅の広い矩形波を発生
し得るパルス発生装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパルス発生装置の一実施例を示す部分
切断斜視図、第２図は従来のパルス発生装置の一例を示
す回路図、第３図は従来のブルームラインを用いた矩形
波パルス発生装置回路を示す回路図である。１・・・充電電源、２・・・パルス形成線路、３・・・
サイラトロン、４・・・パルストランス、５・・・負荷
、６・・・ブルームライン、６１・・・第１の導体、６
２・・・第２の導体、６３・・・第３の導体、１１・・
・中心導体、１２・・・中間導体、１３・・・円筒状導
体、１４・・・絶縁物、１５・・・負荷、１６・・・抵
抗、１７・・・充電電源、１８１・・・スイッチング素子。２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電源に接続されたブルームラインとスイッチング
素子を備え、このブルームラインに接続された負荷に対
して矩形波パルスを発生させるパルス発生装置において
、ブルームラインとして、円筒状導体内部に多重スパイラ
ル巻線を配置した線路を用いることを特徴とするパルス
発生装置。