JPS6237074A - 回転円盤型高電圧発生装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばイオンインブランクや表面分析のため
のエネルギ分析等に用いられ得る回転円盤型高電圧発生
装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、数百ＫＶ以上の高電圧を発生づる装置としては
ファン・デ・グラーフ型静電発生装置が知られているが
、大型で取扱いが面倒であるため、上述のような目的に
は小型で取扱いの容易な静電発電方式の回転円盤型高電
圧発生装置が開発された。回転円盤型高電圧発生装置は
、原理的には電荷を受取る入力側の低電圧部と、この低
電圧部に対向して電荷を送り出す出力側の高電圧部との
中間に中心軸をもつ絶縁回転円盤の外周囲に沿って同心
円上に等間隔に多数の同一形状の電荷搬送体を設け、上
記絶縁回転円盤を回転することにより、電圧部および高
電圧部における同一形状のインダクタ電極内部を横断通
過させて静電誘導により低電圧部からの電荷を高電圧部
へ運び込むように構成されている。この種の装置の一例
として特開昭５７−４０３８０ｑ公報を挙げることがで
きる。この公開公報に記載された装置においては、添附
図面の第４図に示すように、絶縁回転円盤Ａの外周囲に
沿って等間隔に設けられた多数の電荷搬送体Ｂに接触し
て回動する同一形状の導電性ベルト部材Ｃ９Ｄを同一形
状の低圧側インダクタ電極Ｅ　Ｊ５よび高圧側インダク
タ電極Ｆの設けられた部位に配置している。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のような回転円盤型高電圧発生装置は、通常、定電
流源として用いられるが、この場合に得られる電流は完
全な直流ではなく、電荷搬送体Ｂが高圧側インダクタ電
極Ｆのインダクタ電極部片Ｆ１．Ｆ２間のギャップＨを
通過する際に電荷を高電圧部に送り込むので、第４図に
示すようにインダクタ電極部片Ｅ１．［Ｅ２　：　Ｆｌ
、Ｆ２間のギャップＧ、１］が半径方向ずなわら各電荷
搬送体Ｂの運動方向に対しで直角方向にのびている上述
の装置では、実際には第５図に示すように脈流となって
いる。従って出力電圧もリップルは避られないことにな
る。具体例として、絶縁回転円盤Ａの回転数を２Ｏｒ、
Ｉ）、Ｓ、、絶縁回転円盤Ａにおける電荷搬送体Ｂの数
を２４個とし、負荷抵抗を１０９Ω、浮遊容量を１０　
　　Ｆとすると、リップル率は約２×１０　　となる。

ところで、一般に粒子加速による表面分析等に対する高
圧用の電源に要求されるリップル率はユ１０−４であり
、上述のような回転円盤型高電圧発生装置ではこのよう
な低いリップル率の出力電圧を得ることはできない。

そこで、本発明の目的は、高圧側に流入する電流の脈流
を実質的に低下させることのできる改良型の回転円盤型
高電圧発生装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段１ 上記の目的を達成するために、本発明による回転円盤型
高電圧発生装置は、外周部に沿って同心円上に同一形状
の多数の電荷搬送体を備えた絶縁回転円盤と、上記絶縁
回転円盤の回転中心を通る直径上相対した位置にそれぞ
れ設け、内部を通過する上記絶縁回転円盤の各電荷搬送
体に対して誘導電荷の発生を行なう同一形状の低電圧側
インダクタ電極組立体および高電圧側インダクタ電極組
立体と、上記絶縁回転円盤の各電荷搬送体が上記低電圧
側インダクタ電極組立体および高電圧側インダクタ電極
組立体内部を通過する際に、上記絶縁回転円盤の各電荷
搬送体と当接する低電圧側導電性ベルト部材および高電
圧側導電性ベルト部材とを有し、上記低電圧側インダク
タ電極組立体および高電圧側インダクタ電極組立体がそ
れぞれ上記絶縁回転円盤の半径方向に対して角度を成し
たギャップで分割しかつ互いに逆の極性で電気的に接続
した少なくとも二つの電極を備え、上記ギャップを上記
電荷搬送体の複数個が同時に横断通過するようにしたこ
とを特徴としている。

［作　　　　　用］ 本発明による回転円盤型高電圧発生装置においては、低
電圧側インダクタ電極組立体および高電圧側インダクタ
電極組立体の二つの板状電極間のギャップがそれぞれ絶
縁回転円盤の半径方向に対して角度を成して設けられ１
、上記ギャップを上記電荷搬送体の複数個が同時に横断
通過するように構成しているので、電荷搬送体は、低電
圧側インダクタ電極組立体のギャップ間および高電圧側
インダクタ電極組立体のギャップ間をほぼ一定の面積速
度で通過する。すなわち、常にギャップを通過する電荷
搬送体が複数個存在し、その結果、＾電圧側に流れる電
流の脈流は実質的に無視できる程度に低下する。

［実　　施　　例］ 以下、添附図面第１図、第２図および第３図を参照して
本発明の一実施例について説朗する。

第１図、第２図および第３図には本発明の一実施例によ
る回転円盤型高電圧発生装置の要部を示し、１．２は固
定アクリル円盤で、これらの固定アクリル円盤１，２間
に絶縁回転円盤を成す回転アクリル円盤３が配置されて
おり、この回転アクリル円盤３は適当な駆動装置に連結
され、所要の回転速度で回転するようにされている。

固定アクリル円盤１には、それぞれ第１図に示すように
二つの低電圧側インダクタ電極１ａ、１ｂ１これらの低
電圧側インダクタ電極１ａ、１ｂと直径上相対しかつこ
れらの低電圧側インダクタ電極１ａ、１ｂと同一対称形
状の高電圧側インダクタ電極１ｃ　、　１ｄ　、および
低電圧側インダクタ電極１ａ、１ｂと高電圧側インダク
タ電極１ｃ。

１ｄとの間に左右６個づつ１２個の中間インダクタ電極
１ｅが互いに間隔を置いて取付けられている。二つの低
電圧側インダクタ電極１ａ、１ｂ間のギャップ１ｒおよ
び二つの高電圧側インダクタ電極ＩＣ，ｌｄ間のギャッ
プ１ｇはそれぞれ回転アクリル円盤３の半径方向に対し
て１０°〜３０°の角度を成しており、常にこれらのギ
ャップを複数の電荷搬送体４が同時に通過し得るように
される。

低電圧側インダクタＴｉ極１ａは低電圧側電源（図示し
てない）の負の端子に接続され、低電圧側インダクタ電
極１ｂは低電圧側電源の正の端子に接続される。また高
電圧側インダクタ電極１Ｃは高電圧側電源（図示してな
い）の負の端子に接続され、高電圧側インダクタ電極１
ｄは高電圧側電源の正の端子に接続される。固定アクリ
ル円盤２についても図示してないが、固定アクリル円盤
１と全く同様に構成されている。

回転アクリル円盤３は、第２図に示すように、その外周
囲部方に同心に２４個の電荷搬送体４が等間隔に取付け
られている。各電荷搬送体４は第３図に部分拡大断面図
で示すように、固定アクリル円盤１．２に設けられた各
インダクタ電極１ａ。

１ｂ；２ａ、２ｂに近接対向する平坦な面４ａ。

４ｂ、！：導電性ゴムベル＋−５．Ｓに当接する外方摺
動面４Ｃとを備えている。各電荷搬送体４の両側の平坦
な面４ａ、４ｂと各インダクタ電極１ａ。

１ｂ：２ａ、２ｂとの間の隙間はできる限り狭く設定さ
れ得る。

導電性ゴムベルト５は、第１図および第２図に示すよう
に、低電圧側インダクタ電極１ａ、１ｂの設けられてい
る範囲内にわたって各電荷搬送体４の外方摺動面４Ｃに
当接する位置にプーリ５ａ。

５ｂに掛られ、回転アクリル円盤３における各電荷搬送
体４の外方摺動面４Ｃの円周速度と同一速度で回動する
ようにされている。またこの導電性ゴムベル１−５は、
例えばカーボン粉末を含有した合成ゴム材料で構成する
ことができ、プーリ５ａ。

５ｂを介してアース電位に接続され、従ってこの導電性
ゴムベルト５は、回転アクリル円盤３における各電荷搬
送体４の外方摺動面４ｃに接触する際に衝撃なしに滑ら
かに当接して確実に電位を伝達し、そして滑らかに離れ
ていくようにされる。

高電圧側に設けられる導電性ゴムベルト６も低電圧側の
導電性ゴムベルト５と同様に高電圧側インダクタ電極Ｉ
Ｃ，１ｄの設けられている範囲内にわたって各電荷搬送
体４の外方摺動面４ｃに当接する位置でプーリ６ａ、６
ｂに掛られ、これらのプーリ６ａ　、６ｂを介し′ｃＥ
記の図示してない高電圧側電源に電気的に接続される。

なお、各部の構成は、動作上の平衡を得るために点対称
にされている。

このように構成した図示装置は、全体を高圧のＳＦ６ガ
ス内に収容して使用され得、各電荷搬送体４は、低電圧
側インダクタ電極１ａ、ｌｂの部位を通過する際に、低
電圧側導電性ゴムベルト５と接触するので接地電位にあ
り、図示してない低電圧側電源の負の端子に接続されて
負電位にある低電圧側インダクタ電極１ａを通過すると
き静電誘導により各電荷搬送体４の両側の平坦な面４ａ
。

４ｂに正の電荷が現れる。この正の電荷は、電荷搬送体
４が低電圧側導電性ゴムベルト５から離れ、接地電位か
ら遮断されても火花の発生なしにそのまま維持されてい
る。こうして正の電荷をもった各電荷搬送体４は、６個
の中間インダクタＴｉｔｔｉｅを通ってそのポテンシャ
ルを高められ、ｉ［圧側インダクタ電極１Ｃへ入ってい
くと共に高電圧側導電性ゴムベルト６と接触する。この
場合、高電圧側インダクタ電極１Ｃ内においては高電圧
側導電性ゴムベルト６に対して低電圧側インダクタ電極
１ａにおけると全く同じ電位関係にあるので、火花放電
を発生することはない。そして正の電荷をもった各電荷
搬送体４が高電圧側インダクタ電極１ｃ、１ｄの間のギ
ャップ１ｇを通過するとき、各電荷搬送体４の正の電荷
は高電圧側へ送り込む。

その後、各電荷搬送体４は図示してない高電圧側電源の
正の端子に接続されて正電位にある高電圧側インダクタ
電極１ｄを通過するとぎ、静電誘導により各電荷搬送体
４の両側の平坦な而４ａ、４ｂに負の電荷が瑣れる。こ
うして負の電荷をもった各電荷搬送体４は再び低電圧側
インダクタ電極１ｂに入り、低電圧側導電性ゴムベルト
５と接触して負の電荷を接地させる。この動作を何回も
次から次へと繰返すことにより、高電圧側電源において
所望の高電圧を得ることができる。

なお、図示実施例において、低電圧側および高電圧側の
インダクタ電極は、インダクタギャップが回転アクリル
円盤の半径方向に対して角度を成して設けられていれば
いかなる形状のものでもよく、また電荷搬送体および中
間インダクタ電極についてもその数および構造を任意に
変更することができる。さらに、固定、回転アクリル円
盤は他の適当な電気絶縁材料で構成してもよい。また導
電性ゴムベルトも他の適当な材料、例えば導電性エラス
トマ製のものに代えでもよい。

［発　　明　　の　　効　　果］ 以上説明してきたように、本発明よる回転円盤型高電圧
発生装置おいては、低電圧側インダクタ電極組立体およ
び高電圧側インダクタ電極組立体を、それぞれ、多数の
電荷搬送体を外周部分に備えた絶縁回転円盤の半径方向
に対して角度を成したギャップで分割しかつ互いに逆の
極性で電気的に接続した少なくとも二つの電極で構成し
、上記ギャップを上記電荷搬送体の複数個が同時に横断
通過するように構成しているので、各電荷搬送体は、低
電圧側インダクタ電極組立体のギャップ間および高電圧
側インダクタ電極組立体のギャップ間をほぼ一定の面積
速度で通過し、すなわら、常にギャップを通過する電荷
搬送体が複数個存在し、その結果、高電圧側に流れる電
流の脈流を実質的に無視できる程度に低下させることが
できる。実際に、出力電圧のリップル率は従来装置の場
合より大幅に低くすなわち＝１０　　に抑えることがで
きる。これにより、本発明による装置は十分に粒子加速
による表面分析等に対する高圧用の電源として用いるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略平面図、第２図は
第１図の装置の内部構造を示す概略図、第３図は第１図
における矢印■−■に沿った拡大部分断面図、第４図は
回転円盤型高電圧発生装置の従来例を示す部分断面図、
第５図は第４図に示す従来装置における高電圧側に流れ
る電流波形を示すグラフである。 図中、１：固定アクリル円盤、１ａ、１ｂ：低電圧側イ
ンダクタ電極、ｌｃ、ｉｄ：高電圧側インダクタ電極、
１ｆ、１ｔｌｌ：ギャップ、３：回転アクリル円盤、４
：電荷搬送体、５，６：導電性ゴムベルト。 １号 ８３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外周部に沿つて同心円上に同一形状の多数の電荷搬送体
   を備えた絶縁回転円盤と、上記絶縁回転円盤の回転中心
   を通る直径上相対した位置にそれぞれ設け、内部を通過
   する上記絶縁回転円盤の各電荷搬送体に対して誘導電荷
   の発生を行なう同一形状の低電圧側インダクタ電極組立
   体および高電圧側インダクタ電極組立体と、上記絶縁回
   転円盤の各電荷搬送体が上記低電圧側インダクタ電極組
   立体および高電圧側インダクタ電極組立体内部を通過す
   る際に、上記絶縁回転円盤の各電荷搬送体と当接する低
   電圧側導電性ベルト部材および高電圧側導電性ベルト部
   材とを有し、上記低電圧側インダクタ電極組立体および
   高電圧側インダクタ電極組立体がそれぞれ上記絶縁回転
   円盤の半径方向に対して角度を成したギャップで分割し
   かつ互いに逆の極性で電気的に接続した少なくとも二つ
   の電極を備え、上記ギャップを上記電荷搬送体の複数個
   が同時に横断通過するようにしたことを特徴とする回転
   円盤型高電圧発生装置。