专利名称：螺旋形传输线式小型纳秒脉冲高压发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种小型纳秒脉冲高压发生器，尤其涉及一种螺旋形传输线式小型纳秒脉冲高压发生器。
已有的螺旋形传输线式小型纳秒脉冲高压发生器(以下简称螺纳秒脉冲高压发生器)，一般采用树脂等固体介质绝缘或空气绝缘，较重或体积较大，且绝缘的耐压性较差或使产品质量成问题，或不适宜于百千伏以上重复频率工作。另外现有的纳秒高压发生器中螺旋圆形传输线的导电箔多采用铜箔，其制作工艺复杂成本高，所以需改进。
本实用新型的目的在于改进现有产品的结构，而提供一种体积小、重量轻、绝缘性能好，制作方便、成本低的螺纳秒脉冲高压发生器。
本实用新型的目的是这样实现的，一种螺旋形传输线式小型纳秒脉冲高压发生器，包括有直流高压电源、螺旋形传输线与轨道开关组件，此组件包含有内绝缘筒、螺旋形传输线、金属套筒、负载管室，接地金属管、螺帽、前盖板、后盖板、后盖板密封法兰、开关底座、高压输出导杆、充电输入插座套、电馈线、绝缘衬环或块，其中轨道开关为由金属开关盖、开关底座、电极座、分别设于金属开关盖和电极座上的两平行电极及连接开关底座与电极座用的绝缘衬座所组成，负载管室为一中间带一凸台的尼龙管，在尼龙管的前端设有一接地金属管，此管内螺合一金属螺帽，尼龙管伸出部分的外周与其前端接地金属管的外周设有外金属套管，在尼龙管内后部设有高压输出导杆，在尼龙管凸台后侧设有一内金属套管，其特征在于在内金属套管表面设有一高导磁率的内层磁棒，螺旋传输线包绕在此磁棒上，使内金属套管、内层磁棒、螺旋传输线三者为一整体并置于内绝缘筒内，在内绝缘筒外粘接一外层磁棒，在内绝缘筒的前，后端分别设有前、后盖板，其中前盖板中心孔穿过尼龙管与其粘接于凸台前侧处，后盖板中心设有一通孔，并设置于密封法兰上，法兰中部设有一油密封缓冲帽，法兰通过绝缘衬环与内绝缘筒连接，在内绝缘筒和外层磁棒的上部设有一开口，开口处设置一轨道开关和充电输入插座，轨道开关的金属开关底座由绝缘衬环或块与内绝缘筒及前盖板相连成一体，并在所有连接处、外层磁棒和绝缘衬环的外周及前盖板的外平面浇注一层环氧树脂绝缘密封层，并在上述整个组件内部灌注油绝缘介质；上述的螺旋形传输线为由内、外两条铝箔和设于此铝箔间的两条聚丙烯绝缘膜重叠绕制于内磁棒上的圆筒，其外层的内、外铝箔，分别与轨道开关的接地电极和另一极相连接，此另一极通过充电馈线和充电输入插座、插头与充电直流高压电源的高压端相接，其内层的内铝箔悬空，外铝箔通过导电片与负载管室的高压导杆相连接。
上述结构的高压发生器，其圆筒状的螺旋形传输线犹似2n个(n为圈数)充电至V的同轴电容相串联，在理想情况下可获得最大输出为2nV的高压脉冲。一般情况下在充电电压为10～20千伏时，可输出脉宽为几十～几百纳秒、峰值为几十～几百千伏的高压低重复频率脉冲，其特点在于①采用了铝箔，制作方便，工艺简单，成本低，适用于产品化；②采用了高导磁率高频的内、外层磁棒，可以增强线包区域的磁场，防止传输线工作时与邻近导体产生的电耦合，所以可提高发生器的输出功率和效率，从而可以减小发生器的体积；③在发生器内部灌注绝缘性能好的油作绝缘介质，可提高发生器内部各元件的电气绝缘性能，尤其可大大提高螺旋形传输线线包层间的绝缘性能，更为优越的是即使在其中放电击穿时，因绝缘油的作用，仍可恢复绝缘性能，不象固体绝缘介质那样，一旦击穿，其绝缘性能便越来越差，甚至完全失去绝缘能力。
上述特点使本高压发生器性能更为稳定，质量好，结构简单，制作容易，成本低，易产品化。
下面以实施例和附图来对本实用新型的结构予以进一步叙述。
实施例 用于小型便携式闪光×射线检查仪中的小型纳秒脉冲高压发生器。
图1为本实用新型高压发生器组成原理图图2为高压发生器的螺旋形传输线与轨道开关组件的结构示意图。
图3为实施例中的高压发生器的螺旋形传输线与轨道开关组件的结构示意图。
图4为图2的A-A剖面图。
由图1～3所示可见本实施例的螺旋形传输线式小型纳秒脉冲高压发生器由直流高压充电电源部分及螺旋形传输线与轨道开关组件部份所组成，由图3可见螺旋形传输线与轨道开关组件为由负载管室2、内铅筒16、内层磁棒12、螺旋传输线4、内绝缘筒14、外层磁棒13、浇注的外绝缘层7所组成，其中内铅筒16，内层磁棒12和螺旋传输线4组为一体并套设于管室2的尼龙管201凸台的后侧，并置于内绝缘筒14内，在内绝缘筒14外粘一层导磁率高的外层磁棒13，在内绝缘筒14和外层磁棒13上开设一开口处，开口处上设有轨道开关6并在其金属开关底座18上设有一充电输入插座5，轨道开关的金属开关底座18由绝缘衬块65与内绝缘筒14及前盖板24相连成一体，前盖板24通过其孔套粘结于尼龙管201上，后盖板10为一中心设有通气孔的金属板，它通过密封法兰9、绝缘衬环81与绝缘筒14后端相密封，在密封法兰9上设有油密封缓冲帽11，该缓冲帽在环境温度改变时，对绝缘油的热胀冷缩起缓冲作用，以确保油的密封，另在前盖板24上设有补充油的注油孔3，充电输入插座5、轨道开关6与开关底座18等的连结处均涂有环氧树脂密封胶，在外层磁棒13和绝缘衬环81的周面和前盖板24的外平面上均浇注环氧树脂密封层7，使螺旋传输线、轨道开关、负载管室等成为一个整体，并在其整体内部空间灌注绝缘用油介质。
上述开关底座18上所设的轨道开关为一带有二个钨铜合金圆柱电极的平行轨道火花隙开关，它由开关盖64、与开关盖相连结电极61、电极座63，与此电极座相连的另一电极62及将开关底座18与电极座63相连成一体的绝缘衬垫65所组成，其开关盖64与金属开关底座18相连，且与地线相连接，其电极62通过充电馈线19与充电输入插座5相连。此种开关的优点是开关的导通电压也即是给传输线的充电电压可通过调两电极间间隙来进行调节，开关的放电等效电感小，所以性能好。
上述的开关底座18上所设的充电输入插座5由绝缘套53、设于此套内的金属块51、环氧绝缘胶54及接线头52所组成(见图3)，充电馈线19与金属块51相接，并用环氧胶54密封固定在绝缘套53内，并通过插入插座的电缆插头与直流高压充电电源的负极相接。
上述的螺旋形传输线4为由外导电铝箔41、内导电铝箔42和两绝缘箔43、44相间重叠后(参见图1)绕成的圆筒形结构(参见图4)，传输线的外圈始端的外导电箔41通过镀锡铜箔21与开关底座18相接，开关底座18又与内焊有接地电极61的开关盖64连接，并一起与地线相接，外圈始端内导电箔42通过镀锡铜箔22接到焊有另一开关电极的电极座63上，并通过电极座63、充电馈线19连接到充电输入插座5上，传输线内圈的终端，其内导电箔42悬空，其外导电箔41通过穿过内导磁棒12的缝隙与内铅筒16相联接，并通过导电片再与设置于尼龙管201后端的绝缘封盖202上的连接螺钉203相联接，该螺钉与高压输出导杆15相联接。
设置于尼龙管201前端的接地金属管101上设有一与其相螺合的螺帽102，该螺帽与负载管室2内设置的负载的阴负极相接，在本实施例中因负载为×射线管，所以在螺帽102前面需设有一铅窗口104，在窗口104外设有一与金属管101螺孔相螺合的窗口屏幕套103，该屏幕套螺合于金属管理螺孔时使窗口104压紧螺帽102，金属管101和尼龙管201外伸部分设有外金属套管17。
在本实施例中螺旋传输线的内外导电箔各采用二层厚20um(微米长)、宽80mm铝箔，绝缘层为由6层厚15um，宽120mm聚丙烯薄膜组成共绕35圈，在充电高压电源为负10千伏时，可获得输出脉宽100纳秒，峰值正150千伏的高压脉冲，其重复频率为1～5次/秒。且发生器的重量仅为3.65kg，体积仅为φ105×169mm3(不包括管子室伸出部分)，且在其中灌注了耐热性和耐寒性好、粘度随温度变化小绝缘性较好的甲基硅油作绝缘介质，从而实现了体积小、重量轻，成本低、便于加工制作、绝缘性较好的目的。
在上述实施例中由于负载管室2内的负载为X射线管，所以内金属套管16和管室外伸处的外金属套管17均采用铅管或铅合金管，可防X射线穿透辐射，以免伤害人员，而当为其他负载时，可采用铜、铝等其他金属材料管即可。
权利要求1.一种螺旋形传输线式小型纳秒脉冲高压发生器，包括有直流高压电源、螺旋形传输线与轨道开关组件，此组件包含有内绝缘筒、螺旋形传输线、金属套管、负载管室，接地金属管、金属螺帽、前盖板、后盖板、后盖板密封法兰、轨道开关、高压输出导杆、充电输入插座、电馈线、绝缘衬环或块，其中轨道开关为由金属开关盖、开关底座、电极座、分别设于金属开关盖和电极座上的两平行电极及连接开关底座和电极座用的绝缘衬座所组成，负载管室为一中间带一凸台的尼龙管，在尼龙管的前端设有一接地金属管，此管内螺合一金属螺帽，尼龙管伸出部分的外周与其前端接地金属管的外周设有外金属套管，在尼龙管内后部设有高压输出导杆，在尼龙管凸台后侧设有一内金属套管其特征在于在内金属套管表面设有一高导磁率的内层磁棒，螺旋传输线包绕在此磁棒上，使内金属套管、内层磁棒、螺旋传输线三者为一整体并置于内绝缘筒内，在内绝缘筒外粘接一外层磁棒，在内绝缘筒的前，后端分别设有前、后盖板，其中前盖板由中心孔穿过尼龙管并粘接于凸台前侧处，后盖板中心设有一通孔，并设置于密封法兰上，法兰中部设有一油密封缓冲帽，法兰通过绝缘衬环与内绝缘筒连接，在内绝缘筒和外层磁棒的上部设有一开口，开口处设置一轨道开关和充电输入插座，轨道开关的开关底座由绝缘衬环或块与内绝缘筒及前盖板相连成一体，并在所有连接处、外层磁棒和绝缘衬环的外周及前盖板的外平面浇注一层环氧树脂绝缘密封层，并在整个组件内部灌注油绝缘介质；上述的螺旋形传输线为由内、外两条铝箔和设于此铝箔间的两条聚丙烯绝缘膜重叠绕制于内磁棒上的圆筒，其外层的内、外铝箔，分别与轨道开关的接地线极和另一极相连接，此另一极通过电馈线和充电输入插座、电缆插头与直流高压电源高压极相接，其内层的内铝箔悬空，外铝箔通过导电片与管室的高压输出导杆相连接。
2.按权利要求1所述的螺旋形传输线式小型纳秒脉冲发生器，其特征在于传输线外圈的外铝箔通过镀锡铜箔与开关底座相接，并通过与其连接的开关盖与接地电极相接，内铝箔通过镀锡铜箔与电极座相接而再与另一电极相接，传输线内圈外铝箔穿过内磁棒和的缝隙与内铅管相联接，内铅管再通过导电片与设于尼龙管后部的高压输出导杆相连接。
3.按权利要求1所述的螺旋形传输线式小型纳秒脉冲高压发生器，其特征在于传输线的内、外铝箔各为两层厚20um，宽80mm的铝箔，介于铝箔间的绝缘膜为由6层厚15um宽120mm聚丙烯薄膜所组成。
4.按权利要求1所述的螺旋形传输线式小型纳秒脉冲高压发生器，其特征在于设于高压发生器中的内、外金属套管为铅管或铅合金管，其管室尼龙管前端所设的管接头为由接地金属管、螺帽、铅窗口及屏蔽套所组成，螺帽螺合于接地金属管螺孔内，屏蔽套设于铅窗口外，窗口与接地金属管螺孔相螺合至窗口紧压于螺帽上，螺帽与X射线管负载的阴极相联接，接地金属管与地线相接。
5.按权利要求1所述的螺旋形传输线式小型纳秒脉冲高压发生器，其特征在于高压发生器内灌注的绝缘油介质为甲基硅油。
6.按权利要求1所述的螺旋形传输线式小型纳秒脉冲高压发生器，其特征在于在螺旋形传输线线包内、外所设的内、外导磁棒为高导磁率的高频磁棒。
7.按权利要求1所述的螺旋形传输线式小型纳秒脉冲高压发生器，其特征在于在前盖板上设有注油用小孔。
专利摘要一种螺旋传输线式的小型纳秒脉冲高压发生器由直流高压充电电源和螺旋传输线与轨道开关组合件所组成，组合件包含有内外金属套管、螺旋传输线、内绝缘筒、前、后盖板、轨道开关、充电馈线及充电输入插座等，其特征在于螺旋传输线为由两层铝箔与两层丙聚烯薄膜相间叠加绕制而成，在内金属套管与传输线间设有内导磁棒，在内绝缘筒外表面设有外导磁棒，在外导磁棒的外周面和前盖板外表面上浇注一层环氧树脂胶，并在其内部灌注绝缘用硅油。
文档编号H03K3/00GK2259718SQ96205188
公开日1997年8月13日 申请日期1996年3月13日 优先权日1996年3月13日
发明者李悌兴, 张奇, 王德安, 郭京东 申请人:北京科电高技术公司