《高压悬浮式栅控电子枪电源》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高压悬浮式栅控电子枪电源（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、山东蓝孚高能物理技术有限公司专利技术交底书专利名称：电子枪高压悬浮式栅极控制电源申请人名称 :_ 申请人电话 :_ 一、发明要解决的技术问题是什么？（对已有技术的所有缺点正面描述，及本发明所要解决的技术问题）辐照电子加速器是辐照加工产业的核心设备，在生物灭活、材料改性等方面应用广泛。电子枪是辐照电子加速器系统的关键部件，最常用的是二电极型电子枪。 它主要由阴极、聚焦极、阳极组成。在阳极中间有一开口，电子从中穿过，注入到加速腔中去。二极电子枪具有结构简单，控制方便，易于调试的特点，但发射的电子束流强度和能量不易精确控制，某些需要对电子束能量精确控制的应用场合受到限制。栅极控制电子枪（又名三极枪，
2、以下简称栅控电子枪），是在二极枪设计的基础上，增加了一个控制极 - 栅极，以实现控制电子枪电子发射的目的。 当栅极对阴极加上一个负电压时，随着负电压的幅值逐渐增大，能够使阴极发射的电子束逐渐减少，直到截止；采用栅控电子枪，可以实现对加速器剂量和能量的精确控制。栅控电子枪栅控电源的性能直接影响到加速器的束流性能。山东蓝孚高能物理技术有限公司二、详细介绍技术背景，并描述已有的技术与本发明最相近的实现方案. （包括两部分：背景技术及现有技术方案，应详细介绍）1、辐照电子加速器介绍辐照电子加速器是辐照加工产业的核心设备，利用电子加速器产生的高能电子束照射可使一些物质产生物理、化学和生物学效应，并能有效
3、地杀灭病菌、病毒和害虫。电子辐照具有常温、无损伤、无残毒、环保、低能耗、运行操作简便、自动化程度高、适宜于大规模工业化生产等特点。这一技术已被广泛应用于工业生产中的材料改性、新材料制作、环境保护、加工生产、医疗卫生用品灭菌消毒和食品灭菌保鲜等。电子加速器的最大优点，是辐照束流集中定向，能源利用充分，辐照效率高，不产生放射性废物。并且可以根据生产加工需要，随时启动、关闭电子加速器。2、电子枪技术及控制电源电子枪是辐照电子加速器系统的关键部件。在目前的辐照产业，最常用的是二极电子枪，它主要由阴极、聚焦极、阳极组成。二极电子枪具有结构简单，控制方便，易于调试的特点，但发射的电子束流强度和能量不易精确
4、控制，某些需要对电子束能量精确控制的应用场合受到限制。栅极控制电子枪（又名三极枪，以下简称栅控电子枪），是在二极枪设计的基础上，增加了一个控制极 - 栅极，以实现控制电子枪电子发射的目的。采用栅控电子枪，可以实现对加速器剂量和能量的精确控制。具体方法为，在电子枪的栅极和阴极之间加上一个可控的负电山东蓝孚高能物理技术有限公司压，使得电子枪所发射的电子束，能够根据被辐照加工产品的实际需要，进行精确的剂量和能量控制。随着辐照工艺的发展和市场的扩大，精细加工和精确剂量辐照的需求逐渐增加，栅控电子枪逐渐在辐照加工领域得到应用，栅控电源的控制方式慢慢得到了重视和发展。栅控电子枪通常采用专用的电源来供电，电
5、源的性能直接影响到加速器的束流性能。栅控电源因和电子枪的阴极高压有着直接的电气连接，无论是绝缘防护，还是控制方式，都需要特别处理。一般采用的方法，是采用高压隔离变压器，通过调整隔离变压器的变比，再经过整流、滤波，形成可控的直流电压，加在栅极和阴极之间，实现栅控电源的调节。这种方法，虽然一定程度上，可以实现电气隔离，但调试和维护很不方便，调节精度有限。本发明所描述的高压悬浮式栅控电子枪电源，采用模块化结构，主要分为二个模块：（1）栅控电源电路模块栅控电源模块悬浮在电子枪的高压阴极上，通过控制调整管的放大倍数， 使输出电压可以在 0220V之间平滑调节，实现对电子束的精确控制，从而实现加速器剂量和
6、能量的精确控制。（2）控制与显示电路模块控制与显示模块与栅控电源模块没有直接的电气联系，完全采用光纤隔离控制。 通过改变光纤中光束的通断频率，实现对栅控电源输出电压的远程调节和控制。三、现有技术的缺点是什么？针对这些缺点，说明本发明的目的. （现有技术的缺点是针对本发明的优点来说的）（现有技术的缺点可以是成本高，效率底，耗时间等类似问题）1、现有技术介绍现有的栅控电源控制技术，通常是采用可调变压器，输出可变幅值的交流电，再经过高压隔离变压器进行隔离，然后经过整流滤波，产生可以控制的栅控电源，加在栅极和阴极之间，实现栅控电源的调节。通过人工调节可调变压器的变比，来调节栅控电源电压大小。这种方法，
7、虽然一定程度上，可以实现调节控制端和电子枪高压之间的电气隔离，也达到了控制栅控电源电压的目的，但不能从根本上杜绝触电危险，同时高压和低压之间有脉冲电磁干扰，调试和维护很不方便，调节精度不高。山东蓝孚高能物理技术有限公司2、本发明技术介绍本发明所描述的高压悬浮式栅控电子枪电源，为了彻底解决电子枪阴极高压和低压控制之间的电气隔离问题，同时解决电磁干扰，在栅控电源电路和低压控制电路之间采用了光纤隔离。低压控制电路通过控制光纤中的光束通断频率，在栅控电源电路中，将此光束频率信号转换为控制电压，以控制改变栅控电源的输出电压，从而改变电子束的束流强度。该高压悬浮式栅控电子枪电源，采用模块化设计。1、栅控电
8、源电路模块； 2、低压控制电路模块。【栅控电源电路模块】接收来自【低压控制电路模块】的光束频率信号，经过处理，变换成所需调节的栅控电压，调节输出电压，精确控制电子束的束流强度。该电源在设计过程中，充分考虑了高压和低压之间的电磁干扰和绝缘防护问题，高压与低压之间采用光纤隔离，即解决了高压与低压的隔离问题，保证了使用人员的人身安全，也从根本上解决了高压脉冲信号对低压的干扰。四、本发明技术方案的详细阐述，应该结合附图进行说明. （结构说明、原理说明、动作关系说明等）本发明采用模块化设计，并充分考虑了高压和低压之间的电磁干扰和绝缘防护问题，采用光纤隔离控制技术， 将低压控制电路与栅控电源电路彻底隔离，
9、通过光束通断的频率变化，转换为栅控电源的调节电压， 以精确控制栅控电源的电压输出，实现了栅控电源电压的平滑、精确、安全控制。1、本发明原理框图如下：（1）栅控电源电路山东蓝孚高能物理技术有限公司灯丝电源电压调节信号灯丝电压 调节电路阳极 阴极 高压电源栅控电源功率输出 管同步触发 信号处理电压调整管电压调节 单元转换电路电压取样转换电路光纤隔离同步触发信号电压测量信号光纤隔离光纤隔离栅控电源电路栅控电源电路 接收来自低压控制电路光纤隔离的【电压调节信号】，经过【 F-V 转换电路】， 转化为调节电压，经由【电压调节单元】 ，控制【电压调整管】的导通程度，从而控制提供给 【功率输出 MOS 管】
10、上的电压。 【功率输出 MOS 管】在同步触发信号的驱动下，输出所需的栅 控电压，加在电子枪栅控电极和阴极之间，控制电子束的束流大小。栅控电源实际电压值由【电压取样】电路取样、处理，提供给【V-F 转换电路】，转化为频率信号，驱动光耦，输出光频率信号，提供给低压控制电路 进行处理、显示。（2）低压控制电路山东蓝孚高能物理技术有限公司电压调节信号光纤隔离同步触发信号电压测量信号光纤隔离光纤隔离转换电路转换电路电压显示电路电压控制电路低压工作电源同步触发信号转 换电路低压控制电路电压设定 调节显示仪表低压控制电路 将操作人员的设定电压，经【电压控制电路】处理，再经由【V-F 转换电路】 ，转换为相
11、应的频率信号，驱动光耦输出光频率信号，由栅控电源电路 接收处理。低压控制电路 将来自 栅控电源电路 的光频率电压信号，经由【 F-V 转换电路】，转换为电压信号，提供给【电压显示电路】处理，驱动【显示仪表】，以显示真实的栅控电源电压值。五、本发明的关键点和保护点是什么？( 具体可以是根据第六部分能给本发明带来有益效果的关键技术) 本发明的关键点，一是电子枪栅控电源的悬浮于阴极高压电极上，可以就近安装于电子枪附近，减少对其它电气部件的影响。二是远程光隔离控制方式，高压部分和低压控制部分完全隔离，从根本上解决了高压脉冲信号对低压的干扰，保障了操作人员的人身安全。三是采用了模块化结构，调试、维护方便
12、，可靠性高。该种结构的栅控电源具有调节、调试方便，高可靠性，精确度高的优点。六、与第二部分所属的最好的现有技术相比，本发明有何优点？本栅控电源具有高稳定度和低纹波系数。高压悬浮栅控电源电路模块实现了对直线电子加速器栅控枪栅极地控制。低压控制电路模块根据生产的实际需求，设定和调节栅控电源模块的栅控电压，并且实时显示栅控电压的实际值。本发明研制的高压悬浮式栅控电子枪电源采用了 V-F、F-V 转换技术，涉及了A/D、D/A 转换技术，同时采用光纤进行完全隔离控制，通过对高压悬浮式栅控电源具体功能和指标参数进行深入地分析和研究，改进了直线电子加速器高压悬浮式栅控电源的系统构成，将栅控电源和低压控制由光纤联系，高压与低压完全山东蓝孚高能物理技术有限公司隔离，实现了模块化设计。同时为今后具有不同设计要求的直线电子加速器高压悬浮式栅控电源，提供了可以参考的设计流程和系统构成。本发明研制的高压悬浮式栅控电子枪电源，栅控输出脉冲电压10V220V连续可调， 纹波系数为 0.021%。七、针对第四部分的技术方案，是否还有其他替代方案同样能完成发明目的？本发明为独创，经过实际长时间运行证明，本发明研制的高压悬浮式栅控电子枪电源，运行可靠，调节精确、方便，极大的提高了生产效率。效果良好，取得了预期的效果。
