JPH0685624A - 波形成形線路 - Google Patents
波形成形線路Info
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- JPH0685624A JPH0685624A JP25403892A JP25403892A JPH0685624A JP H0685624 A JPH0685624 A JP H0685624A JP 25403892 A JP25403892 A JP 25403892A JP 25403892 A JP25403892 A JP 25403892A JP H0685624 A JPH0685624 A JP H0685624A
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- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パルス電源より電荷の供給を受けて矩形波電
圧を形成する波形成形線路において、純水等の誘電体を
充填した容器の中に高圧電極と低圧電極とを所定の間隔
をおいて対面配置し、前記高圧電極と低圧電極の間に前
記誘電体とは比誘電率の異なる複数個に分割したナイロ
ン、テフロン等の固体絶縁体を第２の誘電体として挿入
したＰＥＮ回路を構成したことを特徴とする波形成形線
路である。 【効果】 定まりにくい負荷のインピーダンスに対して
矩形波パルス発生側の波形成形線路を調整することによ
り、容易にインピーダンス整合をとることができる。
圧を形成する波形成形線路において、純水等の誘電体を
充填した容器の中に高圧電極と低圧電極とを所定の間隔
をおいて対面配置し、前記高圧電極と低圧電極の間に前
記誘電体とは比誘電率の異なる複数個に分割したナイロ
ン、テフロン等の固体絶縁体を第２の誘電体として挿入
したＰＥＮ回路を構成したことを特徴とする波形成形線
路である。 【効果】 定まりにくい負荷のインピーダンスに対して
矩形波パルス発生側の波形成形線路を調整することによ
り、容易にインピーダンス整合をとることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パルス回路に使用され
るパルス波形成形線路の改良に関するもので、粒子ビ−
ムや自由電子レ−ザ等の発生に用いられる電源部のパル
ス回路に用いられる。
るパルス波形成形線路の改良に関するもので、粒子ビ−
ムや自由電子レ−ザ等の発生に用いられる電源部のパル
ス回路に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】これらのパルス回路に用いられる波形成
形線路は、例えばインピ−ダンス１〜数ｋΩ、電圧１０
〜１０００ｋＶ，パルス幅数ｎｓ〜数μｓと言うよう
に、極めて急峻な矩形波を形成するために用いられる。
このような波形は、通常高電圧分野では同軸円筒や平行
平板による波形成形線路を、又、低電圧分野ではコンデ
ンサとコイルとを組合せたＰＦＮ回路（パルス・フォ−
ミング・ネットワ−ク）等を用いたり、応用したりして
使用されてきた。
形線路は、例えばインピ−ダンス１〜数ｋΩ、電圧１０
〜１０００ｋＶ，パルス幅数ｎｓ〜数μｓと言うよう
に、極めて急峻な矩形波を形成するために用いられる。
このような波形は、通常高電圧分野では同軸円筒や平行
平板による波形成形線路を、又、低電圧分野ではコンデ
ンサとコイルとを組合せたＰＦＮ回路（パルス・フォ−
ミング・ネットワ−ク）等を用いたり、応用したりして
使用されてきた。
【０００３】ここに平行平板を用いた波形成形線路の従
来例を図３に示す。図３において、２はスイッチ３を閉
じると波形成形線路１にパルス状の電荷を供給する高電
圧のパルス電源である。波形成形線路１は低圧電極４と
高圧電極５からなり、図示してないが、電気的に絶縁さ
れた方法で容器９内に固定され、その間に液体の誘電体
６が充填されて、インピ−ダンスＺ1 をなす。
来例を図３に示す。図３において、２はスイッチ３を閉
じると波形成形線路１にパルス状の電荷を供給する高電
圧のパルス電源である。波形成形線路１は低圧電極４と
高圧電極５からなり、図示してないが、電気的に絶縁さ
れた方法で容器９内に固定され、その間に液体の誘電体
６が充填されて、インピ−ダンスＺ1 をなす。
【０００４】電源部との結線は、パルス電源２の低圧側
と低圧電極４とが、又スイッチ３の出力側と高圧電極５
とが、電気的に接続されている。次に高圧電極５と低圧
電極４は、スイッチ７並びにインピ−ダンスＺ2 である
負荷８とで、閉回路を構成する。
と低圧電極４とが、又スイッチ３の出力側と高圧電極５
とが、電気的に接続されている。次に高圧電極５と低圧
電極４は、スイッチ７並びにインピ−ダンスＺ2 である
負荷８とで、閉回路を構成する。
【０００５】さて、動作について説明すると、スイッチ
３を閉じてパルス電源２より、インピ−ダンスＺ1の波
形成形線路１に電荷を供給することによって、高圧電極
５と低圧電極４の空間に誘電体６を充填して構成される
静電容量を充電する。そして、その充電々圧が最大値に
達した付近でスイッチ７を閉じてインピ−ダンスＺ2の
負荷８へ電荷を供給する。
３を閉じてパルス電源２より、インピ−ダンスＺ1の波
形成形線路１に電荷を供給することによって、高圧電極
５と低圧電極４の空間に誘電体６を充填して構成される
静電容量を充電する。そして、その充電々圧が最大値に
達した付近でスイッチ７を閉じてインピ−ダンスＺ2の
負荷８へ電荷を供給する。
【０００６】負荷８に印加される電圧は、通常Ｚ1 ＝Ｚ
2 となるようインピ−ダンス整合がとられているため
に、波形成形線路１に充電される電圧の１／２の電圧の
矩形波が与えられ、その矩形波のパルス幅は、波形成形
線路１の長さに比例したτとなる。式で表すと、次の通
りとなる。
2 となるようインピ−ダンス整合がとられているため
に、波形成形線路１に充電される電圧の１／２の電圧の
矩形波が与えられ、その矩形波のパルス幅は、波形成形
線路１の長さに比例したτとなる。式で表すと、次の通
りとなる。
【０００７】
【数１】
【０００８】従って、パルス幅の長い矩形波を必要とす
る場合は比誘電率の大きい誘電体６を選んだり、又は波
形成形線路１の長さを長くする方法をとり、インピ−ダ
ンスの設定には、誘電体６の選定に加えて、低圧電極４
と高圧電極５間の空間距離を適当に選ぶ等して設計して
いた。
る場合は比誘電率の大きい誘電体６を選んだり、又は波
形成形線路１の長さを長くする方法をとり、インピ−ダ
ンスの設定には、誘電体６の選定に加えて、低圧電極４
と高圧電極５間の空間距離を適当に選ぶ等して設計して
いた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前述の通り従来技術の
波形成形線路の考え方によると、負荷の値に合せてイン
ピ−ダンスを変えたい場合、又は微調整をしたい場合に
は、大きな構造物で構成される低圧電極４と高圧電極５
の間の空間距離を調整したり誘電体を替えたりする必要
が生じ、作業が大変であり、誘電体を替えて対応するに
しても、任意の比誘電率を選定することができない。
波形成形線路の考え方によると、負荷の値に合せてイン
ピ−ダンスを変えたい場合、又は微調整をしたい場合に
は、大きな構造物で構成される低圧電極４と高圧電極５
の間の空間距離を調整したり誘電体を替えたりする必要
が生じ、作業が大変であり、誘電体を替えて対応するに
しても、任意の比誘電率を選定することができない。
【００１０】又、負荷が電子ビ−ムやイオンビ−ム発生
用のダイオ−ド電極であったりすると、通電時間内にお
いて、インピ−ダンスＺ2 が時間的に変化して行く例も
あり、そのために波形成形線路は必ずしも、平坦性の良
い矩形波電圧のみでなく、一定負荷に対して前上り又は
後上りの矩形波電圧（電圧波形に勾配を持たせる）の要
求もあって、これらを満たすことは、このような高電圧
分野では事実上、困難であった。
用のダイオ−ド電極であったりすると、通電時間内にお
いて、インピ−ダンスＺ2 が時間的に変化して行く例も
あり、そのために波形成形線路は必ずしも、平坦性の良
い矩形波電圧のみでなく、一定負荷に対して前上り又は
後上りの矩形波電圧（電圧波形に勾配を持たせる）の要
求もあって、これらを満たすことは、このような高電圧
分野では事実上、困難であった。
【００１１】
【課題を解決するため手段】本発明は、波形成形線路を
分割して、見掛上複数の集中定数回路に置き換え、その
各々の集中定数回路の静電容量値を充填されている誘電
体の比誘電率と異なる第２の誘電体を付加することによ
って変化させ、その値を適値に選定して、インピ−ダン
スＺ2 を決める方法を採用した。これにより前述の課題
を解決することができた。又、このような構成手段はＰ
ＦＮ回路構成に新しい手法を提供するものでもある。
分割して、見掛上複数の集中定数回路に置き換え、その
各々の集中定数回路の静電容量値を充填されている誘電
体の比誘電率と異なる第２の誘電体を付加することによ
って変化させ、その値を適値に選定して、インピ−ダン
スＺ2 を決める方法を採用した。これにより前述の課題
を解決することができた。又、このような構成手段はＰ
ＦＮ回路構成に新しい手法を提供するものでもある。
【００１２】
【実施例】平行平板形電極で構成された波形成形線路の
実施例を図１に示す。前記図３と同一機能のものについ
ては、同一符号を付し、その説明を省略する。さて、複
数個（ｎ個）に分割して設けられた第２の誘電体１０は
固体で形成され、駆動機構１１より各々固定されてい
る。又、この駆動機構１１は、図示しない方法で容器９
に取り付けられており、図１では、上／下に駆動させる
ことによって、第２の誘電体１０は、低圧電極４と高圧
電極５の間の空間に奥深く挿入されたり、あるいは引き
出されたりできる構造になっている。
実施例を図１に示す。前記図３と同一機能のものについ
ては、同一符号を付し、その説明を省略する。さて、複
数個（ｎ個）に分割して設けられた第２の誘電体１０は
固体で形成され、駆動機構１１より各々固定されてい
る。又、この駆動機構１１は、図示しない方法で容器９
に取り付けられており、図１では、上／下に駆動させる
ことによって、第２の誘電体１０は、低圧電極４と高圧
電極５の間の空間に奥深く挿入されたり、あるいは引き
出されたりできる構造になっている。
【００１３】次に、インピ−ダンスの調整について説明
する。誘電体６と第２の誘電体１０の有する比誘電率の
差は、できるだけ大きい方が有効である。従って、誘電
体６には、純水（εS ≒８０）を使用し、第２の誘電体
には、ナイロン，テフロン，ジュラコン等（εS＝２〜
４）の固体絶縁体を使用する例が多い。ここで、ｎ個に
分割された第２の誘電体１０が位置する個々の場所での
低圧電極４と高圧電極５の間で決る静電容量△Ｃの算出
式を示す。
する。誘電体６と第２の誘電体１０の有する比誘電率の
差は、できるだけ大きい方が有効である。従って、誘電
体６には、純水（εS ≒８０）を使用し、第２の誘電体
には、ナイロン，テフロン，ジュラコン等（εS＝２〜
４）の固体絶縁体を使用する例が多い。ここで、ｎ個に
分割された第２の誘電体１０が位置する個々の場所での
低圧電極４と高圧電極５の間で決る静電容量△Ｃの算出
式を示す。
【００１４】
【数２】
【００１５】即ち、誘電体６にεの大きなものを使っ
て、そして第２の誘電体１０にεの小さなものを使う
と、その挿入、引き出しにより、その面積効果によっ
て、２つの誘電体からなる合成容量は変化する。その差
が大きな誘電体を使用することになれば実質的には、そ
の大きな誘電体の占める面積で、ほとんど決まってしま
うことになる。従って、ｎヶの第２の誘電体１０を駆動
機構１１により作動させて静電容量を変化させれば、次
式によってインピ−ダンス△Ｚ1 が変化する。
て、そして第２の誘電体１０にεの小さなものを使う
と、その挿入、引き出しにより、その面積効果によっ
て、２つの誘電体からなる合成容量は変化する。その差
が大きな誘電体を使用することになれば実質的には、そ
の大きな誘電体の占める面積で、ほとんど決まってしま
うことになる。従って、ｎヶの第２の誘電体１０を駆動
機構１１により作動させて静電容量を変化させれば、次
式によってインピ−ダンス△Ｚ1 が変化する。
【００１６】
【数３】
【００１７】即ち、インダクタンス△Ｌは、第２の誘電
体１０に関係せず、構造で決ってしまう値であるため
に、静電容量の変化によって、容易にインピ−ダンス△
Ｚ1 変化さすことができる。図１では駆動機能１１によ
り、第２の誘電体１０を上、下に動かす例となっている
が、これをネジ式で動かしているために微調整が可能で
あるので、インピ−ダンス△Ｚ1 の値も連続的に変化さ
すことができる。従って、負荷８のインピ−ダンスＺ2
にインピ−ダンス整合させるには、ｎ個の第２の誘電体
１０を精度良く調整して、すべて△Ｚ1 ＝Ｚ2 に合うよ
うにすれば良い。
体１０に関係せず、構造で決ってしまう値であるため
に、静電容量の変化によって、容易にインピ−ダンス△
Ｚ1 変化さすことができる。図１では駆動機能１１によ
り、第２の誘電体１０を上、下に動かす例となっている
が、これをネジ式で動かしているために微調整が可能で
あるので、インピ−ダンス△Ｚ1 の値も連続的に変化さ
すことができる。従って、負荷８のインピ−ダンスＺ2
にインピ−ダンス整合させるには、ｎ個の第２の誘電体
１０を精度良く調整して、すべて△Ｚ1 ＝Ｚ2 に合うよ
うにすれば良い。
【００１８】以上の説明内容を図２の等価回路で示す。
よく見られるＰＦＮ回路であるので、その動作説明は省
略する。このような手段により、負荷８のインピ−ダン
スを変えたり、又、異なった負荷に対しても、平坦性の
優れた矩形波電圧で対応することができる。他の利用法
として、電圧波形が平坦性の良い矩形波のみでなく、前
上り（後下り）又は、後上り（前下り）の矩形波要求に
対しても応えることができる。
よく見られるＰＦＮ回路であるので、その動作説明は省
略する。このような手段により、負荷８のインピ−ダン
スを変えたり、又、異なった負荷に対しても、平坦性の
優れた矩形波電圧で対応することができる。他の利用法
として、電圧波形が平坦性の良い矩形波のみでなく、前
上り（後下り）又は、後上り（前下り）の矩形波要求に
対しても応えることができる。
【００１９】それは前述のｎ個の第２の誘電体１０の挿
入深さに前段から後段にかけて順次変化を持たせ、イン
ピ−ダンス△Ｚ1 に前段から後段に対して変化（勾配）
を段階的に設ければ良い。負荷８のインピ−ダンスＺ2
に比べて前段のインピ−ダンスを高く、後段のインピ−
ダンスを小さくすれば矩形波電圧は後上りになるし、そ
の逆にするならば後下りとなる。即ち、矩形波電圧波形
に勾配を持たせることができる。これらも、ｎ個の第２
の誘電体１０を駆動機構１１を個々に所定の値に調整す
ることにより、可能である。同様に、ｎ個の第２の誘電
体１０の挿入深さをおのおの任意に調整すれば、任意の
波形の矩形波電圧が得られる。
入深さに前段から後段にかけて順次変化を持たせ、イン
ピ−ダンス△Ｚ1 に前段から後段に対して変化（勾配）
を段階的に設ければ良い。負荷８のインピ−ダンスＺ2
に比べて前段のインピ−ダンスを高く、後段のインピ−
ダンスを小さくすれば矩形波電圧は後上りになるし、そ
の逆にするならば後下りとなる。即ち、矩形波電圧波形
に勾配を持たせることができる。これらも、ｎ個の第２
の誘電体１０を駆動機構１１を個々に所定の値に調整す
ることにより、可能である。同様に、ｎ個の第２の誘電
体１０の挿入深さをおのおの任意に調整すれば、任意の
波形の矩形波電圧が得られる。
【００２０】以上、本実施例では、１組の低圧電極４と
高圧電極５とから構成される波形成形線路を示したが、
この複数組の波形成形線路１を並列使用して、インピ−
ダンスの小さな負荷への対応をしようとする例もある
が、本発明の手法はこれらに対しても有効に働く。又、
容器９が金属製の場合は、低圧電極４、あるいは高圧電
極５のいずれか一方が容器９を兼用していても同様の動
作が可能である。
高圧電極５とから構成される波形成形線路を示したが、
この複数組の波形成形線路１を並列使用して、インピ−
ダンスの小さな負荷への対応をしようとする例もある
が、本発明の手法はこれらに対しても有効に働く。又、
容器９が金属製の場合は、低圧電極４、あるいは高圧電
極５のいずれか一方が容器９を兼用していても同様の動
作が可能である。
【００２１】インピ−ダンス調整に用いる誘電体は、短
パルスに対して優れた耐電圧特性を有する材料が必要で
ある。それには純水，油，ガス，電気用固体絶縁材等を
使用することができる。波形成形線路で考えれば、本実
施例では誘電体６にはεの大きな純水を、第２の誘電体
１０には前者よりもεの小さな固体の絶縁体とした例を
示したが、構造上、種々工夫すれば、この逆の組み合せ
構成でも成り立つことになる。
パルスに対して優れた耐電圧特性を有する材料が必要で
ある。それには純水，油，ガス，電気用固体絶縁材等を
使用することができる。波形成形線路で考えれば、本実
施例では誘電体６にはεの大きな純水を、第２の誘電体
１０には前者よりもεの小さな固体の絶縁体とした例を
示したが、構造上、種々工夫すれば、この逆の組み合せ
構成でも成り立つことになる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、従来の高電圧矩形波発
生装置において、その波形成形線路技術の概念をあまり
変えることなく、定まりにくい負荷のインピーダンスに
対して、矩形波パルス発生側の波形成形線路を調整する
ことにより容易にインピーダンス整合をとることが可能
であり、工業的並びに実用的価値は大きい。
生装置において、その波形成形線路技術の概念をあまり
変えることなく、定まりにくい負荷のインピーダンスに
対して、矩形波パルス発生側の波形成形線路を調整する
ことにより容易にインピーダンス整合をとることが可能
であり、工業的並びに実用的価値は大きい。
【図１】本発明の波形成形線路の一実施例の一部切欠の
斜視図である。
斜視図である。
【図２】第１図の等価回路図である。
【図３】従来の波形成形線路の一例の一部切欠の斜視図
である。
である。
１ 波形成形線路 ２ パルス電源 ３ スイッチ ４ 低圧電源 ５ 高圧電源 ６ 誘電体 ７ スイッチ ８ 負荷 ９ 容器 １０ 第２の誘電体 １１ 駆動機能
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【数１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【数３】
Claims (2)
- 【請求項１】 パルス電源より電荷の供給を受けて矩形
波電圧を形成する波形成形線路において、誘電体を充填
した容器の中に高圧電極と低圧電極とを所定の間隔をお
いて対面配置し、その両電極間に前記誘電体とは比誘電
率の異なる複数個に分割した第２の誘電体を挿入して、
ＰＦＮ回路を構成したことを特徴とする波形成形線路。 - 【請求項２】 第２の誘電体によって、低圧電極と高圧
電極の間の静電容量を調整して、矩形波電圧波形に勾配
をもたせたことを特徴とする請求項１の波形成形線路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4254038A JP3011550B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 波形成形線路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4254038A JP3011550B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 波形成形線路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0685624A true JPH0685624A (ja) | 1994-03-25 |
| JP3011550B2 JP3011550B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=17259379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4254038A Expired - Fee Related JP3011550B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 波形成形線路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3011550B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007108142A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Mitsubishi Electric Corp | エレベータのかご位置検出装置 |
| JP2016100680A (ja) * | 2014-11-19 | 2016-05-30 | ニチコン株式会社 | パルス電源装置 |
| CN109802657A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-05-24 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种用于Marx发生器的PFN成形模块及其固定装置 |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP4254038A patent/JP3011550B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007108142A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Mitsubishi Electric Corp | エレベータのかご位置検出装置 |
| JP2016100680A (ja) * | 2014-11-19 | 2016-05-30 | ニチコン株式会社 | パルス電源装置 |
| CN109802657A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-05-24 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种用于Marx发生器的PFN成形模块及其固定装置 |
| CN109802657B (zh) * | 2019-03-13 | 2023-03-28 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种用于Marx发生器的PFN成形模块及其固定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3011550B2 (ja) | 2000-02-21 |
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