本发明专利技术公开了一种Blumlein线驱动的直线感应加速装置及其电压调整方法，包括高压发生器（1）、主开关（2）、Blumlein线（3）、传输线（4）和感应加速腔（5），所述的Blumlein线（3）的输出端一侧的外筒（301）和内筒（303）之间设置有一个可调电感（6）。本发明专利技术的有益效果是：在传统的Blumlein线驱动的直线感应加速装置的基础上，用一定电感量的可调电感将同轴Blumlein线输出端一侧的外筒和内筒连接，当可调电感的电感量不同时，加速装置的加速电压波形顶部的斜率就会不同，从而达到调节加速电压平顶的目的，可以方便地对加速电压波形进行调节，装置结构简单可靠。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直线感应加速器领域，特别是涉及到一种Blumlein线驱动的直线感应加速装置及其电压调整方法。
技术介绍
直线感应加速器是一种积木式结构的强流脉冲加速器。如图1，直线感应加速器的脉宽较短（100ns量级）时，其脉冲功率源广泛采用同轴Blumlein线来形成脉冲，并且其主开关放在Blumlein线的中筒-外筒之间，由于直线感应加速腔的存在而自然构成了Blumlein线内同轴线的充电通路，因此Blumlein线的外筒与内筒之间不用电感连接；此外，由于Blumlein线在充电时流过感应加速腔的电流与主脉冲的电流相反，它可以对磁芯进行复位，这称为“自复位”。本专利技术称这种直线感应加速器为Blumlein线驱动的直线感应加速器。直线感应加速器的应用广泛，其中的很多应用，如产生用于闪光X射线照相和自由电子激光等应用中的高能强流电子束，都对电子束的能散度提出了严格的要求。为了满足这些要求，需要采取措施，使电子束的加速电压波形有足够的平顶，以便减小被加速电子束的能散度，从而减小电子束加速过程中的束心螺旋运动和聚焦时的色散。在感应加速腔两端并联镇定电阻可以减小感应加速腔的电压平顶波动，这一措施在实际的直线感应加速器设计中被普遍采用。为了进一步调整直线感应加速器的加速电压波动，人们相继提出了一系列措施。例如，在1987年的粒子加速会议（particle accelerator conference）文集中，在题为“Scaling laws and optimization of electron linear induction accelerators”的文章中，在以功率源为方波源而加速电压顶部为负斜率的前提下，从理论上提出了利用直线感应加速器的某些加速腔产生不同倾斜程度的反极性的脉冲来进行加速电压补偿的方法。该方法需要的反极性脉冲较难实现。另外，这部分加速腔的工作方式与剩余其它加速腔的工作方式不一致，对加速器的使用来说也不方便。在1992年12月29日公告的US005175506A的美国专利中，公开了在加速腔两端不是并联镇定电阻而是并联金属氧化物可变电阻对加速腔的电压波动进行调整的方法。该方法对总体的电压幅度不敏感，当需要整体上调节加速器的能量时不方便。另外，由于直线感应加速器的高功率特征，该方法中的金属氧化物可变电阻的可靠性也难以保证。在1987年的粒子加速会议（particle accelerator conference）文集中，在题为“Pulse quality optimization on a linear induction accelerator test stand”的文章中提出，对于Blumlein线驱动的直线感应加速装置，通过调整脉冲功率源中Blumlein线的充电时刻与主开关触发时刻之间的间隔，可以调节脉冲功率源的输出电压波形的脉冲顶部的斜率，从而获得正斜率脉冲、平顶脉冲和负斜率脉冲，达到调节加速腔的电压波形的目的。所获得的加速电压波形，其前沿和顶部部分可以用形如下面（1）式的表达式来表示： （1）式中，t为时间，E0、τ和k为电压波形拟合常数，k称之为脉冲顶部的斜率。一般情况下，k>0。由于在直线感应加速装置的一般运行情形下，主开关都是在Marx发生器对Blumlein线的充电电压顶部附近进行触发，这样工作时，系统的工作很稳定，系统的能量利用率也高。而在调整脉冲功率源中Blumlein线的充电时刻与主开关触发时刻之间的间隔这种调节措施中，由于主开关触发时刻偏离Marx发生器对Blumlein线的充电电压顶部较远，开关触发时间的前后抖动会造成电压幅度及波形的较大变化。如上所述，对于现有的Blumlein线驱动的直线感应加速装置，在减小加速电压波动方面的措施方面，存在以下不足：调整方法复杂，装置的稳定性和可靠性差。
技术实现思路
本专利技术的目的即在于克服现在技术的不足，提供一种Blumlein线驱动的直线感应加速装置及其电压调整方法，解决现有Blumlein线驱动的直线感应加速装置的电压波形调节方法复杂、装置的稳定性和可靠性差的问题。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种Blumlein线驱动的直线感应加速装置，包括高压发生器、主开关、Blumlein线、传输线和感应加速腔，高压发生器的输出连接到Blumlein线上，Blumlein线包括同轴的外筒、中筒和内筒，主开关设置在外筒和中筒之间，Blumlein线的输出端经传输线连接到感应加速腔，感应加速腔内载有磁芯和镇定电阻，所述的Blumlein线的输出端一侧的外筒和内筒之间设置有一个可调电感。 本专利技术的主开关用于控制Blumlein线的导通和关断，高压发生器的输出电压经Blumlein线和传输线输送到感应加速腔，由感应加速腔产生加速电压，因为应用方面的需求，需要该加速电压有较少的平顶波动，所以本装置中在Blumlein线的输出端一侧的外筒和内筒之间设置有一个可调电感，工作人员通过改变可调电感的电感值来调节加速电压的波形，从而得到理想的平顶脉冲。感应加速腔内设置有磁芯和镇定电阻，镇定电阻兼做电阻分压器的高压臂，其一端与馈入感应加速腔的高压传输电缆的端部相接并通过驱动杆与感应加速腔的高压盘相接。优选的，上述的高压发生器为Marx发生器，即马克思发生器，它是一种利用电容并联充电再串联放电的高压装置，该结构由E.Marx于1924年提出，它能模仿雷电及操作过电压等过程，是现在使用非常普遍的一个高压发生器。 优选的，上述的主开关采用同轴场畸变火花隙开关，开关仅受触发脉冲作用时，放电通道承载电流较小；开关内外电极分别连接充电电容，触发脉冲施加于开关触发极时，放电通道承载电流较大。 进一步，上述的Blumlein线的内外传输线阻抗相等。Blumlein线的中筒、内筒组成内传输线，中筒和外筒组成外传输线。Blumlein线驱动的直线感应加速装置的电压调整方法，包括以下步骤：A、搭建Blumlein线驱动的直线感应加速装置，具体有高压发生器、主开关、Blumlein线、传输线和感应加速腔；B、在Blumlein线输出端的内筒和外筒之间设置可调电感；C、设为感应加速腔输出的加速电压的前沿和顶部部分波形，LB为可调电感的电感值，与LB的关系式为： （２）其中，t为时间，、τ和k为拟合常数，k为脉冲顶部的斜率，Z0为Blumlein线的单传输线的阻抗；D、加速电压的波形经示波器显示，工作人员通过示波器中显示的图形，配置一定电感量LB的可调电感，电感量LB按照需要确定：（１）当需要正斜率的加速电压波形时，电感量的取值按照进行配制；（２）当需要宽平顶的加速电压波形时，电感量的取值按照进行配制；（３）当需要负斜率的加速电压波形时，电感量的取值按照进行配制；Ｅ、工作人员通过调节的可调电感LB，可以方便地获得具有不同顶部斜率的加速电压波形。本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Blumlein线驱动的直线感应加速装置，包括高压发生器（1）、主开关（2）、Blumlein线（3）、传输线（4）和感应加速腔（5），高压发生器（1）的输出连接到Blumlein线（3）上，Blumlein线（3）包括同轴的外筒（301）、中筒（302）和内筒（303），主开关（2）设置在外筒（301）和中筒（302）之间，Blumlein线（3）的输出端经传输线（4）连接到感应加速腔（5），感应加速腔（5）内载有磁芯（7）和镇定电阻（８），其特征在于：所述的Blumlein线（3）的输出端一侧的外筒（301）和内筒（303）之间设置有一个可调电感（6）。
【技术特征摘要】
1.一种Blumlein线驱动的直线感应加速装置，包括高压发生器（1）、主开关（2）、Blumlein线（3）、传输线（4）和感应加速腔（5），高压发生器（1）的输出连接到Blumlein线（3）上，Blumlein线（3）包括同轴的外筒（301）、中筒（302）和内筒（303），主开关（2）设置在外筒（301）和中筒（302）之间，Blumlein线（3）的输出端经传输线（4）连接到感应加速腔（5），感应加速腔（5）内载有磁芯（7）和镇定电阻（８），其特征在于：所述的Blumlein线（3）的输出端一侧的外筒（301）和内筒（303）之间设置有一个可调电感（6）。
2.根据权利要求1所述的加速装置，其特征在于：所述的高压发生器（1）为Marx发生器。
3.根据权利要求1所述的加速装置，其特征在于：所述的主开关（2）采用同轴场畸变火花隙开关。
4.根据权利要求1所述的加速装置，其特征在于：所述的Blumlein线（3）的内外传输线阻抗相等。
5.Blumlein线驱动的直线感应加速装置的电压调整方法，其特征在于：包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：陈思富，李欣，黄子平，丁亨松，叶毅，谷占军，王莉萍，郑容峰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51
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