一种线性调制器的人工线、线性调制器及辐照加速器的制作方法

1.本技术涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种线性调制器的人工线、线性调制器及辐照加速器。


背景技术：

2.现在辐照行业对辐射剂量要求差别非常大，高的几百个kgy，低的0.1kgy，而普通的脉冲工作的辐照直线加速器，为了保证照射面上脉冲分布的均匀度，最低也只能做到4～5kgy的剂量，然而远远不能满足辐射育种、农产品推迟后熟等低剂量辐照的应用。辐射剂量与辐照加速器的脉冲功率调制器的脉冲宽度有关，而脉冲功率调制器的脉冲宽度主要取决于人工线。


技术实现要素：

3.本技术实施例为了解决上述技术问题，创造性地提供一种线性调制器人工线、线性调制器及辐照加速器。
4.根据本技术第一方面，提供了一种线性调制器的人工线，所述人工线包括：谐振电路，设置于高压输入端和高压输出端之间，包括多个谐振支路；多个分段开关，设置于相邻的谐振支路之间，用于通过控制接入所述人工线的谐振支路的数量，调节所述人工线的脉冲宽度。
5.根据本技术一实施方式，所述谐振电路包括：电感组，包括串联连接的多个电感；电容组，包括并联连接的多个电容；相应的，所述谐振支路包括一组串联连接的电感和电容。
6.根据本技术一实施方式，所述多个谐振支路的脉冲宽度相同或不同。
7.根据本技术一实施方式，所述人工线还包括：保护电路，所述保护电路的一端与所述谐振电路连接，另一端与所述高压输出端连接，所述保护电路包括串联连接的高压硅堆和保护电阻。
8.根据本技术一实施方式，所述分段开关为高压同轴开关，所述高压同轴开关具有第一抽头、第二抽头、第三抽头和第四抽头，所述高压同轴开关具有第一导通状态和第二导通状态。
9.根据本技术一实施方式，所述多个谐振电路包括第一谐振支路、第二人谐振支路以及第三谐振支路，所述多个分段开关包括第一高压同轴开关和第二高压同轴开关；相应的，所述第一高压同轴开关的第一抽头连接在与所述高压输入端连接的所述第一谐振支路的电感和电容之间，所述第一高压同轴开关的第二抽头与所述保护电路连接，所述第一高压同轴开关的第三抽头与所述第二高压同轴开关的第二抽头连接，所述第一高压同轴开关的第四抽头与所述谐振电路的所述第二谐振支路的电感连接；所述第二高压同轴开关的第一抽头连接在所述第二谐振支路的电感和电容之间，所述第二高压同轴开关的第二抽头与所述第一高压同轴开关的第三抽头连接，所述第二高压同轴开关的第三抽头连接在所述第
三谐振支路的电感和电容之间，所述第二高压同轴开关的第四抽头与所述第三谐振支路的电感连接。
10.根据本技术一实施方式，所述高压同轴开关的第一导通状态为所述第一抽头与所述第二抽头连接，所述第三抽头与所述第四抽头连接；所述高压同轴开关的第二导通状态为所述第一抽头与第四抽头连接，所述第二抽头与所述第三抽头连接；相应的，通过设置所述第一高压同轴开关在所述第一导通状态且所述第二高压同轴开关在第二导通状态，能够使所述第一谐振支路接入人工线，以使所述人工线的脉冲宽度处于第一脉冲宽度；通过设置所述第一高压同轴开关在所述第二导通状态且所述第二高压同轴开关在第一导通状态，能够使所述第一谐振支路和所述第二谐振支路接入人工线，以使所述人工线的脉冲宽度处于第二脉冲宽度；通过设置所述第一高压同轴开关在所述第二导通状态且所述第二高压同轴开关在第二导通状态，能够使所述第一谐振支路、所述第二谐振支路以及所述第三谐振支路均接入人工线，以使所述人工线的脉冲宽度处于第三脉冲宽度。
11.根据本技术一实施方式，所述第一谐振支路的脉冲宽度为3微秒，所述第二谐振支路的脉冲宽度为5微秒，所述第三谐振支路的脉冲宽度为8微秒。
12.根据本技术第二方面，还提供了一种线性调制器，所述线性调制器包括上述人工线。
13.根据本技术第三方面，又提供了一种辐照加速器，所述辐照加速器包括上述线性调制器。
14.本技术实施例线性调制器的人工线，该人工线包括：谐振电路，设置于高压输入端和高压输出端之间，包括多个谐振支路；多个分段开关，设置于相邻的谐振支路之间，用于通过控制接入人工线的谐振支路的数量，调节人工线的脉冲宽度。由此，本技术通过在谐振支路之间设置分段开关，能够通过调节分段开关控制谐振支路的接入数量，从而灵活调节人工线的脉冲宽度。
15.需要理解的是，本技术的教导并不需要实现上面所述的全部有益效果，而是特定的技术方案可以实现特定的技术效果，并且本技术的其他实施方式还能够实现上面未提到的有益效果。
附图说明
16.通过参考附图阅读下文的详细描述，本技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本技术的若干实施方式，其中：
17.在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
18.图1示出了本技术实施例线性调制器的人工线的实现原理示意图；
19.图2示出了本技术实施例线性调制器的人工线的具体应用示例实现原理示意图；
20.图3示出了本技术实施例线性调制器的人工线的工作状态示意图。
具体实施方式
21.下面将参考若干示例性实施方式来描述本技术的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本技术，而并非以任何方
式限制本技术的范围。相反，提供这些实施方式是为使本技术更加透彻和完整，并能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
22.下面结合附图和具体实施例对本技术的技术方案进一步详细阐述。
23.首先，对本技术的应用场景进行说明，目前辐照行业对辐射剂量要求差别非常大，高的几百个kgy，低的0.1kgy，辐射剂量主要取决于脉冲工作的辐照加速器的人工线，但由于是谐振充电，目前根据脉宽参数所设计的人工线的电感电容参数都是固定的，而这样的脉宽参数脉冲功率调制器的脉冲宽度基本固定了，无法再满足现在辐照行业对辐射剂量既满足低辐射剂量又满足高辐射剂量的要求。因此，本技术实施例基于上述问题，提出了一种线性调制器的人工线，以使运用人工线的辐照加速器能够即支持小辐射剂量的需求又支持大辐射剂量的需求。
24.图1示出了本技术实施例线性调制器的人工线的实现原理示意图。
25.参考图1，本公开实施例线性调制器的人工线10包括：谐振电路101，设置于高压输入端hvi和高压输出端hvo之间，包括多个谐振支路；多个分段开关，设置于相邻的谐振支路之间，用于通过控制接入人工线的谐振支路的数量，调节人工线的脉冲宽度。其中，高压输出端hvo与负载连接。
26.具体的，线性调制器的人工线10包括高压输入端hvi、高压输出端hvo以及连接在高压输入端hvi与高压输出端hvo的谐振电路101，谐振电路101包括谐振支路1011、谐振支路1012
……
谐振支路101n等多个谐振支路。其中，每两个谐振支路之间设置有分段开关，分段开关包括分段开关s1
……
分段开关sn-1。
27.如此，本技术实施例在谐振支路之间设置分段开关，通过控制分段开关能够控制接入谐振支路的数量，由此来调节人工线的脉冲宽度。
28.在本技术一实施方式中，谐振电路101包括电感组和电容组，电感组包括串联连接的多个电感，电容组包括并联连接的多个电容，相应的，谐振支路包括一组串联连接的电感和电容。
29.具体的，谐振支路包括一组串联连接的电感和电容，包括多个串联连接的电感和多个串联连接的电容。例如，谐振支路1011包括多个串联的电感和多个串联连接的电容。
30.在本技术一实施方式中，谐振电路中的多个谐振支路的脉冲宽度可以设置为相同的，也可以设置为不相同。
31.具体的，人工线的脉冲宽度主要取决于谐振电路的脉冲宽度，而谐振电路的脉冲宽度取决于谐振支路。进一步的，可以根据运用人工线的辐照加速器所需要的辐射剂量来具体设定谐振支路的脉冲宽度，可以将多个谐振支路的脉冲宽度设置为相同，也可以将多个谐振支路的脉冲宽度设置为不同。
32.在本技术一实施方式中，人工线10还包括保护电路102，保护电路102的一端与谐振电路101连接，另一端与高压输出端hvo连接，保护电路102包括串联连接的高压硅堆1021和保护电阻1022。
33.在本技术一实施方式中，保护电阻1022的阻值与人工线的阻抗相同。
34.在本技术一实施方式中，分段开关为高压同轴开关，高压同轴开关具有第一抽头、第二抽头、第三抽头和第四抽头，高压同轴开关具有第一导通状态和第二导通状态。
35.具体的，高压同轴开关具有四个抽头，通过控制抽头之间的连接可以控制高压同
轴开关的导通状态，包括第一导通状态和第二导通状态。
36.图2示出了本技术实施例线性调制器的人工线的具体应用示例实现示意图。
37.参考图2，在本技术一实施方式中，谐振电路101包括第一谐振支路1011、第二人谐振支路1012以及第三谐振支路1013，多个分段开关包括第一高压同轴开关s1和第二高压同轴开关s2。第一高压同轴开关s1的第一抽头连接在与高压输入端hvi连接的第一谐振支路1011的电感l1和电容c2之间，第二抽头与保护电路102连接，第三抽头与第二高压同轴开关s2的第二抽头连接，第四抽头与谐振电路101的第二谐振支路1012的电感l2连接。第二高压同轴开关的第一抽头连接在第二谐振支路1012的电感l2和电容c2之间，第二抽头与第一高压同轴开关s1的第三抽头连接，第三抽头连接在第三谐振支路1013的电感l3和电容c3之间，第四抽头与第三谐振支路1013的电感l3连接。其中，高压同轴开关左下的抽头为高压同轴开关的第一抽头，从第一抽头开始，其余抽头可以按照顺时针的顺序分别确定为第二抽头、第三抽头以及第四抽头。
38.在本技术这一实施方式中，电感l1可以是一个电感，也可以是一组串联连接的电感，同样的l2也可以是一个电感或者一组串联连接的电感，l3也可以是一个电感或者一组串联连接的电感。同理，电容c1、c2以及c3可以是一个电容，也可以是一组串联连接的电容。
39.图3示出了本技术实施例线性调制器的人工线的工作状态示意图。
40.在本技术一实施方式中，将第一抽头与第二抽头连接且第三抽头与第四抽头连接的情况称为高压同轴开关的第一导通状态，将第一抽头与第四抽头连接且第二抽头与第三抽头连接的情况称为高压同轴开关的第二导通状态。相应的，通过设置第一高压同轴开关s1在第一导通状态且第二高压同轴开关s2在第二导通状态，能够使第一谐振支路1011接入人工线，以使人工线的脉冲宽度处于第一脉冲宽度。通过设置第一高压同轴开关s1在第二导通状态且第二高压同轴开关s2在第一导通状态，能够使第一谐振支路1011和第二谐振支路1012接入人工线，以使人工线的脉冲宽度处于第二脉冲宽度。通过设置第一高压同轴开关s1在第二导通状态且第二高压同轴开关s2在第二导通状态，能够使第一谐振支路1011、第二谐振支路1012以及第三谐振支路1013均接入人工线，以使人工线的脉冲宽度处于第三脉冲宽度。
41.具体的，参考图3，图3(a)示出了在第一高压同轴开关s1在第一导通状态且第二高压同轴开关s2在第二导通状态的情况下，线性调制器人工线的工作状态图。在图3(a)所示状态下，人工线仅有第一谐振支路1011被接入人工线进入工作状态，人工线的脉冲宽度等于第一谐振支路1011的脉冲宽度。
42.图3(b)示出了在第一高压同轴开关s1在第二导通状态且第二高压同轴开关s2在第一导通状态的情况下，线性调制器人工线的工作状态图。参考图3(b)，在此种状态下，第一谐振支路1011和第二谐振支路1012均被接入人工线处于工作状态，人工线的脉冲宽度等于第一谐振支路1011的脉冲宽度和第二谐振支路1012的脉冲宽度之和。
43.图3(c)示出了在第一高压同轴开关s1在第二导通状态且第二高压同轴开关s2在第二导通状态的情况下，线性调制器人工线的工作状态图。参考图3(c)，在此种状态下，第一谐振支路1011、第二谐振支路1012以及第三谐振支路1013均被接入人工线处于工作状态，人工线的脉冲宽度等于第一谐振支路1011的脉冲宽度、第二谐振支路1012的脉冲宽度以及第三谐振支路1013的脉冲宽度之和。
44.由此，本技术这一实施方式，可以通过控制高压同轴开关s1和s2的导通状态，从而控制谐振支路的接入情况以调节人工线的脉冲宽度，既能支持较小脉冲宽度来使辐照加速器满足低辐射剂量的要求，又能同时通过控制高压同轴开关来调整人工线的脉冲以达到大辐射剂量的要求。
45.在本技术一实施方式中，第一谐振支路的脉冲宽度为3微秒，第二谐振支路的脉冲宽度为5微秒，第三谐振支路的脉冲宽度为8微秒。
46.具体的，谐振支路的脉冲宽度取决于谐振支路的电感以及电容，由此，可以通过设置谐振支路的电感以及电容进行谐振支路的脉冲宽度的设置。需要说明的是，具体根据实际需求设置谐振支路的电感以及电容以实现谐振支路的脉冲宽度调节的过程本领域通用的脉冲宽度计算过程均可实现，此处不在赘述。
47.需要说明的是，本技术对谐振支路的脉冲宽度不作具体限定，上述仅以“第一谐振支路的脉冲宽度为3微秒，第二谐振支路的脉冲宽度为5微秒，第三谐振支路的脉冲宽度为8微秒”作示例性说明。
48.同理，基于上述线性调制器调制器的人工线，本技术实施例还提供了一种线性调制器，线性调制器包括上述人工线。
49.基于上述线性调制器的人工线，本技术又提供了一种辐照加速器，辐照加速器包括上述线性调制器。
50.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
51.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
52.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
53.另外，在本技术各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
54.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(read only memory，rom)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
55.或者，本技术上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品
销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本技术各个实施例方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
56.以上，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。