專利名稱：螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種小型納秒脈沖高壓發(fā)生器，尤其涉及一種螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器。
已有的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器(以下簡稱螺納秒脈沖高壓發(fā)生器)，一般采用樹脂等固體介質(zhì)絕緣或空氣絕緣，較重或體積較大，且絕緣的耐壓性較差或使產(chǎn)品質(zhì)量成問題，或不適宜于百千伏以上重復(fù)頻率工作。另外現(xiàn)有的納秒高壓發(fā)生器中螺旋圓形傳輸線的導(dǎo)電箔多采用銅箔，其制作工藝復(fù)雜成本高，所以需改進。
本實用新型的目的在于改進現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，而提供一種體積小、重量輕、絕緣性能好，制作方便、成本低的螺納秒脈沖高壓發(fā)生器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器，包括有直流高壓電源、螺旋形傳輸線與軌道開關(guān)組件，此組件包含有內(nèi)絕緣筒、螺旋形傳輸線、金屬套筒、負載管室，接地金屬管、螺帽、前蓋板、后蓋板、后蓋板密封法蘭、開關(guān)底座、高壓輸出導(dǎo)桿、充電輸入插座套、電饋線、絕緣襯環(huán)或塊，其中軌道開關(guān)為由金屬開關(guān)蓋、開關(guān)底座、電極座、分別設(shè)于金屬開關(guān)蓋和電極座上的兩平行電極及連接開關(guān)底座與電極座用的絕緣襯座所組成，負載管室為一中間帶一凸臺的尼龍管，在尼龍管的前端設(shè)有一接地金屬管，此管內(nèi)螺合一金屬螺帽，尼龍管伸出部分的外周與其前端接地金屬管的外周設(shè)有外金屬套管，在尼龍管內(nèi)后部設(shè)有高壓輸出導(dǎo)桿，在尼龍管凸臺后側(cè)設(shè)有一內(nèi)金屬套管，其特征在于在內(nèi)金屬套管表面設(shè)有一高導(dǎo)磁率的內(nèi)層磁棒，螺旋傳輸線包繞在此磁棒上，使內(nèi)金屬套管、內(nèi)層磁棒、螺旋傳輸線三者為一整體并置于內(nèi)絕緣筒內(nèi)，在內(nèi)絕緣筒外粘接一外層磁棒，在內(nèi)絕緣筒的前，后端分別設(shè)有前、后蓋板，其中前蓋板中心孔穿過尼龍管與其粘接于凸臺前側(cè)處，后蓋板中心設(shè)有一通孔，并設(shè)置于密封法蘭上，法蘭中部設(shè)有一油密封緩沖帽，法蘭通過絕緣襯環(huán)與內(nèi)絕緣筒連接，在內(nèi)絕緣筒和外層磁棒的上部設(shè)有一開口，開口處設(shè)置一軌道開關(guān)和充電輸入插座，軌道開關(guān)的金屬開關(guān)底座由絕緣襯環(huán)或塊與內(nèi)絕緣筒及前蓋板相連成一體，并在所有連接處、外層磁棒和絕緣襯環(huán)的外周及前蓋板的外平面澆注一層環(huán)氧樹脂絕緣密封層，并在上述整個組件內(nèi)部灌注油絕緣介質(zhì)；上述的螺旋形傳輸線為由內(nèi)、外兩條鋁箔和設(shè)于此鋁箔間的兩條聚丙烯絕緣膜重疊繞制于內(nèi)磁棒上的圓筒，其外層的內(nèi)、外鋁箔，分別與軌道開關(guān)的接地電極和另一極相連接，此另一極通過充電饋線和充電輸入插座、插頭與充電直流高壓電源的高壓端相接，其內(nèi)層的內(nèi)鋁箔懸空，外鋁箔通過導(dǎo)電片與負載管室的高壓導(dǎo)桿相連接。
上述結(jié)構(gòu)的高壓發(fā)生器，其圓筒狀的螺旋形傳輸線猶似2n個(n為圈數(shù))充電至V的同軸電容相串聯(lián)，在理想情況下可獲得最大輸出為2nV的高壓脈沖。一般情況下在充電電壓為10～20千伏時，可輸出脈寬為幾十～幾百納秒、峰值為幾十～幾百千伏的高壓低重復(fù)頻率脈沖，其特點在于①采用了鋁箔，制作方便，工藝簡單，成本低，適用于產(chǎn)品化；②采用了高導(dǎo)磁率高頻的內(nèi)、外層磁棒，可以增強線包區(qū)域的磁場，防止傳輸線工作時與鄰近導(dǎo)體產(chǎn)生的電耦合，所以可提高發(fā)生器的輸出功率和效率，從而可以減小發(fā)生器的體積；③在發(fā)生器內(nèi)部灌注絕緣性能好的油作絕緣介質(zhì)，可提高發(fā)生器內(nèi)部各元件的電氣絕緣性能，尤其可大大提高螺旋形傳輸線線包層間的絕緣性能，更為優(yōu)越的是即使在其中放電擊穿時，因絕緣油的作用，仍可恢復(fù)絕緣性能，不象固體絕緣介質(zhì)那樣，一旦擊穿，其絕緣性能便越來越差，甚至完全失去絕緣能力。
上述特點使本高壓發(fā)生器性能更為穩(wěn)定，質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，成本低，易產(chǎn)品化。
下面以實施例和附圖來對本實用新型的結(jié)構(gòu)予以進一步敘述。
實施例 用于小型便攜式閃光×射線檢查儀中的小型納秒脈沖高壓發(fā)生器。


圖1為本實用新型高壓發(fā)生器組成原理圖圖2為高壓發(fā)生器的螺旋形傳輸線與軌道開關(guān)組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為實施例中的高壓發(fā)生器的螺旋形傳輸線與軌道開關(guān)組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖2的A-A剖面圖。
由圖1～3所示可見本實施例的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器由直流高壓充電電源部分及螺旋形傳輸線與軌道開關(guān)組件部份所組成，由圖3可見螺旋形傳輸線與軌道開關(guān)組件為由負載管室2、內(nèi)鉛筒16、內(nèi)層磁棒12、螺旋傳輸線4、內(nèi)絕緣筒14、外層磁棒13、澆注的外絕緣層7所組成，其中內(nèi)鉛筒16，內(nèi)層磁棒12和螺旋傳輸線4組為一體并套設(shè)于管室2的尼龍管201凸臺的后側(cè)，并置于內(nèi)絕緣筒14內(nèi)，在內(nèi)絕緣筒14外粘一層導(dǎo)磁率高的外層磁棒13，在內(nèi)絕緣筒14和外層磁棒13上開設(shè)一開口處，開口處上設(shè)有軌道開關(guān)6并在其金屬開關(guān)底座18上設(shè)有一充電輸入插座5，軌道開關(guān)的金屬開關(guān)底座18由絕緣襯塊65與內(nèi)絕緣筒14及前蓋板24相連成一體，前蓋板24通過其孔套粘結(jié)于尼龍管201上，后蓋板10為一中心設(shè)有通氣孔的金屬板，它通過密封法蘭9、絕緣襯環(huán)81與絕緣筒14后端相密封，在密封法蘭9上設(shè)有油密封緩沖帽11，該緩沖帽在環(huán)境溫度改變時，對絕緣油的熱脹冷縮起緩沖作用，以確保油的密封，另在前蓋板24上設(shè)有補充油的注油孔3，充電輸入插座5、軌道開關(guān)6與開關(guān)底座18等的連結(jié)處均涂有環(huán)氧樹脂密封膠，在外層磁棒13和絕緣襯環(huán)81的周面和前蓋板24的外平面上均澆注環(huán)氧樹脂密封層7，使螺旋傳輸線、軌道開關(guān)、負載管室等成為一個整體，并在其整體內(nèi)部空間灌注絕緣用油介質(zhì)。
上述開關(guān)底座18上所設(shè)的軌道開關(guān)為一帶有二個鎢銅合金圓柱電極的平行軌道火花隙開關(guān)，它由開關(guān)蓋64、與開關(guān)蓋相連結(jié)電極61、電極座63，與此電極座相連的另一電極62及將開關(guān)底座18與電極座63相連成一體的絕緣襯墊65所組成，其開關(guān)蓋64與金屬開關(guān)底座18相連，且與地線相連接，其電極62通過充電饋線19與充電輸入插座5相連。此種開關(guān)的優(yōu)點是開關(guān)的導(dǎo)通電壓也即是給傳輸線的充電電壓可通過調(diào)兩電極間間隙來進行調(diào)節(jié)，開關(guān)的放電等效電感小，所以性能好。
上述的開關(guān)底座18上所設(shè)的充電輸入插座5由絕緣套53、設(shè)于此套內(nèi)的金屬塊51、環(huán)氧絕緣膠54及接線頭52所組成(見圖3)，充電饋線19與金屬塊51相接，并用環(huán)氧膠54密封固定在絕緣套53內(nèi)，并通過插入插座的電纜插頭與直流高壓充電電源的負極相接。
上述的螺旋形傳輸線4為由外導(dǎo)電鋁箔41、內(nèi)導(dǎo)電鋁箔42和兩絕緣箔43、44相間重疊后(參見圖1)繞成的圓筒形結(jié)構(gòu)(參見圖4)，傳輸線的外圈始端的外導(dǎo)電箔41通過鍍錫銅箔21與開關(guān)底座18相接，開關(guān)底座18又與內(nèi)焊有接地電極61的開關(guān)蓋64連接，并一起與地線相接，外圈始端內(nèi)導(dǎo)電箔42通過鍍錫銅箔22接到焊有另一開關(guān)電極的電極座63上，并通過電極座63、充電饋線19連接到充電輸入插座5上，傳輸線內(nèi)圈的終端，其內(nèi)導(dǎo)電箔42懸空，其外導(dǎo)電箔41通過穿過內(nèi)導(dǎo)磁棒12的縫隙與內(nèi)鉛筒16相聯(lián)接，并通過導(dǎo)電片再與設(shè)置于尼龍管201后端的絕緣封蓋202上的連接螺釘203相聯(lián)接，該螺釘與高壓輸出導(dǎo)桿15相聯(lián)接。
設(shè)置于尼龍管201前端的接地金屬管101上設(shè)有一與其相螺合的螺帽102，該螺帽與負載管室2內(nèi)設(shè)置的負載的陰負極相接，在本實施例中因負載為×射線管，所以在螺帽102前面需設(shè)有一鉛窗口104，在窗口104外設(shè)有一與金屬管101螺孔相螺合的窗口屏幕套103，該屏幕套螺合于金屬管理螺孔時使窗口104壓緊螺帽102，金屬管101和尼龍管201外伸部分設(shè)有外金屬套管17。
在本實施例中螺旋傳輸線的內(nèi)外導(dǎo)電箔各采用二層厚20um(微米長)、寬80mm鋁箔，絕緣層為由6層厚15um，寬120mm聚丙烯薄膜組成共繞35圈，在充電高壓電源為負10千伏時，可獲得輸出脈寬100納秒，峰值正150千伏的高壓脈沖，其重復(fù)頻率為1～5次/秒。且發(fā)生器的重量僅為3.65kg，體積僅為φ105×169mm3(不包括管子室伸出部分)，且在其中灌注了耐熱性和耐寒性好、粘度隨溫度變化小絕緣性較好的甲基硅油作絕緣介質(zhì)，從而實現(xiàn)了體積小、重量輕，成本低、便于加工制作、絕緣性較好的目的。
在上述實施例中由于負載管室2內(nèi)的負載為X射線管，所以內(nèi)金屬套管16和管室外伸處的外金屬套管17均采用鉛管或鉛合金管，可防X射線穿透輻射，以免傷害人員，而當為其他負載時，可采用銅、鋁等其他金屬材料管即可。
權(quán)利要求1.一種螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器，包括有直流高壓電源、螺旋形傳輸線與軌道開關(guān)組件，此組件包含有內(nèi)絕緣筒、螺旋形傳輸線、金屬套管、負載管室，接地金屬管、金屬螺帽、前蓋板、后蓋板、后蓋板密封法蘭、軌道開關(guān)、高壓輸出導(dǎo)桿、充電輸入插座、電饋線、絕緣襯環(huán)或塊，其中軌道開關(guān)為由金屬開關(guān)蓋、開關(guān)底座、電極座、分別設(shè)于金屬開關(guān)蓋和電極座上的兩平行電極及連接開關(guān)底座和電極座用的絕緣襯座所組成，負載管室為一中間帶一凸臺的尼龍管，在尼龍管的前端設(shè)有一接地金屬管，此管內(nèi)螺合一金屬螺帽，尼龍管伸出部分的外周與其前端接地金屬管的外周設(shè)有外金屬套管，在尼龍管內(nèi)后部設(shè)有高壓輸出導(dǎo)桿，在尼龍管凸臺后側(cè)設(shè)有一內(nèi)金屬套管其特征在于在內(nèi)金屬套管表面設(shè)有一高導(dǎo)磁率的內(nèi)層磁棒，螺旋傳輸線包繞在此磁棒上，使內(nèi)金屬套管、內(nèi)層磁棒、螺旋傳輸線三者為一整體并置于內(nèi)絕緣筒內(nèi)，在內(nèi)絕緣筒外粘接一外層磁棒，在內(nèi)絕緣筒的前，后端分別設(shè)有前、后蓋板，其中前蓋板由中心孔穿過尼龍管并粘接于凸臺前側(cè)處，后蓋板中心設(shè)有一通孔，并設(shè)置于密封法蘭上，法蘭中部設(shè)有一油密封緩沖帽，法蘭通過絕緣襯環(huán)與內(nèi)絕緣筒連接，在內(nèi)絕緣筒和外層磁棒的上部設(shè)有一開口，開口處設(shè)置一軌道開關(guān)和充電輸入插座，軌道開關(guān)的開關(guān)底座由絕緣襯環(huán)或塊與內(nèi)絕緣筒及前蓋板相連成一體，并在所有連接處、外層磁棒和絕緣襯環(huán)的外周及前蓋板的外平面澆注一層環(huán)氧樹脂絕緣密封層，并在整個組件內(nèi)部灌注油絕緣介質(zhì)；上述的螺旋形傳輸線為由內(nèi)、外兩條鋁箔和設(shè)于此鋁箔間的兩條聚丙烯絕緣膜重疊繞制于內(nèi)磁棒上的圓筒，其外層的內(nèi)、外鋁箔，分別與軌道開關(guān)的接地線極和另一極相連接，此另一極通過電饋線和充電輸入插座、電纜插頭與直流高壓電源高壓極相接，其內(nèi)層的內(nèi)鋁箔懸空，外鋁箔通過導(dǎo)電片與管室的高壓輸出導(dǎo)桿相連接。
2.按權(quán)利要求1所述的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖發(fā)生器，其特征在于傳輸線外圈的外鋁箔通過鍍錫銅箔與開關(guān)底座相接，并通過與其連接的開關(guān)蓋與接地電極相接，內(nèi)鋁箔通過鍍錫銅箔與電極座相接而再與另一電極相接，傳輸線內(nèi)圈外鋁箔穿過內(nèi)磁棒和的縫隙與內(nèi)鉛管相聯(lián)接，內(nèi)鉛管再通過導(dǎo)電片與設(shè)于尼龍管后部的高壓輸出導(dǎo)桿相連接。
3.按權(quán)利要求1所述的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器，其特征在于傳輸線的內(nèi)、外鋁箔各為兩層厚20um，寬80mm的鋁箔，介于鋁箔間的絕緣膜為由6層厚15um寬120mm聚丙烯薄膜所組成。
4.按權(quán)利要求1所述的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器，其特征在于設(shè)于高壓發(fā)生器中的內(nèi)、外金屬套管為鉛管或鉛合金管，其管室尼龍管前端所設(shè)的管接頭為由接地金屬管、螺帽、鉛窗口及屏蔽套所組成，螺帽螺合于接地金屬管螺孔內(nèi)，屏蔽套設(shè)于鉛窗口外，窗口與接地金屬管螺孔相螺合至窗口緊壓于螺帽上，螺帽與X射線管負載的陰極相聯(lián)接，接地金屬管與地線相接。
5.按權(quán)利要求1所述的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器，其特征在于高壓發(fā)生器內(nèi)灌注的絕緣油介質(zhì)為甲基硅油。
6.按權(quán)利要求1所述的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器，其特征在于在螺旋形傳輸線線包內(nèi)、外所設(shè)的內(nèi)、外導(dǎo)磁棒為高導(dǎo)磁率的高頻磁棒。
7.按權(quán)利要求1所述的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器，其特征在于在前蓋板上設(shè)有注油用小孔。
專利摘要一種螺旋傳輸線式的小型納秒脈沖高壓發(fā)生器由直流高壓充電電源和螺旋傳輸線與軌道開關(guān)組合件所組成，組合件包含有內(nèi)外金屬套管、螺旋傳輸線、內(nèi)絕緣筒、前、后蓋板、軌道開關(guān)、充電饋線及充電輸入插座等，其特征在于螺旋傳輸線為由兩層鋁箔與兩層丙聚烯薄膜相間疊加繞制而成，在內(nèi)金屬套管與傳輸線間設(shè)有內(nèi)導(dǎo)磁棒，在內(nèi)絕緣筒外表面設(shè)有外導(dǎo)磁棒，在外導(dǎo)磁棒的外周面和前蓋板外表面上澆注一層環(huán)氧樹脂膠，并在其內(nèi)部灌注絕緣用硅油。
文檔編號H03K3/00GK2259718SQ96205188
公開日1997年8月13日 申請日期1996年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月13日
發(fā)明者李悌興, 張奇, 王德安, 郭京東 申請人:北京科電高技術(shù)公司