[发明专利]高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统

说明书

本发明公开高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统，主要包括用于产生倍压脉冲的高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统、用于直接产生高频极短脉冲的高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统、用于产生频率倍增、相位可调的高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统和用于直接产生极性、相位可调的高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统四种方案，分别实现倍压脉冲、高频极短脉冲、频率倍增且相位可调脉冲、极性相位可调脉冲的输出。

技术领域

本发明涉及脉冲发生领域，具体是高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统。

背景技术

高能工业CT是高端大型装备无损检测和质量评价的重要手段，射线源的提高高能工业CT性能的关键技术突破口。为有效解决检测大尺寸复杂工件与高分辨率检测的矛盾问题，并推动高能工业CT由定性检测向定量精准测量转变，必然要大幅提高高能工业CT的空间分辨率和密度分辨率指标和CT图像质量。相比于常用的高能工业CT用驻波电子直线加速器，新型的射频加速器Rhodotron (国内称为花瓣加速器，或者花瓣回旋加速器)有望成为突破微焦点、大剂量率的用于高能工业CT的加速器技术。花瓣形电子回旋加速器(Rhodotron)中，由于电子束多次偏转并多次通过射频加速腔，高频利用效率得以提高，大幅度降低了所需的峰值功率。

但在通常的花瓣形加速器中，多个射频周期内的电子束同时在同轴线谐振腔中加速，电子束将在加速器的中心发生交叉、碰撞，这将对束流品质形成影响，而该影响很难进行准确评估，而且该影响可能对束流位置和相位的波动相当敏感。

发明内容

本发明的目的是提供用于产生倍压脉冲的高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统，主要包括电源、控制模块、充电电感L1、脉冲形成线、MOSFET开关管M1、控制模块和匹配负载R1。

所述电源为高频栅控电子枪栅极调控脉冲电源系统供电。

所述控制模块控制MOSFET开关管M1的通断时序，使高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统切换LR充电状态和LC振荡状态。

MOSFET开关管M1每次导通时，高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统工作于LR充电状态。MOSFET开关管M1每次导通时长为t_on。

MOSFET开关管M1每次关断时，高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统工作于LC振荡状态，并对电感L充电。MOSFET开关管M1每次关断时长为 t_off。

MOSFET开关管M1导通时长t_on和关断起始时刻t_off满足t_on+t_off＜T_LC。

LC振荡周期LC振荡频率

式中，L为电感L1的电感值。C为脉冲形成线的等效电容值。

所述电感L为脉冲形成线充电，每次充电t_n为MOSFET开关管M1第n+1次通断关系改变时刻。为流过电感L1的电流。

充电过程中，脉冲形成线的电压

式中，u_dc为电源电压。A、δ、β为与脉冲形成线材料有关的常数。

式中，u_dc为电源电压。为MOSFET开关管M1第n-1次改变通断状态，令高频极短电子枪栅极调控脉冲电源系统处于LC振荡状态时流过电感L1的电流。当时脉冲形成线输出电压稳定。为经过一次LR充电后流过电感L1的电流增量。所述匹配负载R1用于均衡电路。