ns脉冲中子发生器切割板电容值测量

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1、第35卷第4期原子能科学技术Vol.35,No.42001年7月AtomicEnergyScienceandTechnologyJuly2001文章编号:100026931(2001)0420375204ns脉冲中子发生器切割板电容值测量12李胜利,牛　铭(11信息产业部电子第五十四研究所,河北石家庄　050081;21石家庄职业技术学院,河北石家庄　050081)摘要:给出了利用扫频谐振法测量ns脉冲中子发生器切割板电容值的方法,并给出了切割板在静态情况下以及不同束流的动态情况下电容值的大小。关键词:扫频并联谐振法;切割板电容;分布电容中图分类号:TL51文献标识码:A切割板是ns

2、脉冲中子发生器脉冲化装置中的关键部件之一,是切割器电源的负载,且是一容性负载。切割器电源的输出是并联谐振回路,切割板是并联谐振回路电容的一部分。因此,只有准确测量切割板的电容值,尤其是动态情况下切割板电容值的变化情况才能正确设计切割器电源的输出谐振电路,以及应有的输出功率,这对于ns脉冲中子发生器的稳定运行至关重要。1　切割板电容值分析切割板处于真空金属圆筒的几何中心,简单地用电容测试表去测量切割板两电极间的电容,得到的测量结果不仅包含切割板两金属板之间的电容,也包含了切割板两金属板与金属圆筒之间的分布电容。因此,必须选择合适的测量方法才能测出切割板电容值的大小。切割板在金属圆筒中的

3、位置示于图1。Cx为切割板两金属板之间的电容;Co为切割板与金属圆筒间的分布电容,金属圆筒接地良好。切割板两板间的电容及与金属圆筒间的分布电容可表示为图2所示形式。a、b两电极间的总电容为分布电容Co与Cx并联后的电容值。2　扫频并联谐振测量方法扫频并联谐振法是指在扫频信号源与网络分析仪(有的网络分析仪带有扫频信号源)之间收稿日期:2000206205;修回日期:2000208221作者简介:李胜利(1964—),男,河北栾城人,工程师,卫星通信专业376原子能科学技术　　第35卷图1　金属圆筒中的切割板图2　切割板电容Cx及分布电容CoFig.1Thecutterinthemeta

4、ltubeFig.2CxofthecutteranddistributedCo1———切割板;2———金属圆筒;3———切割板电极引线插入L、C并联电路。信号源在一定频率范围内送扫频信号,由于L、C并联电路对不同频率的信号衰减不同,在网络分析仪的屏幕上就能看到带一下峰的频率响应曲线。下峰峰值处的频率f0即为插入L、C并联电路的并联谐振频率。因此,有:1f0=2πLCL、C两者之一为已知,则另一个可由上式求出。211　用可调电容测量静态时切割板电容值Cx测量原理示于图3,其等效电路示于图4。Co′=2Co;L为电感;C′为可调电容。其测量原理为:首先测出L、C′并联电路的谐振频率f1,

5、当L、C′并联电路与切割板两极并联后,谐振频率由f1变为f2,调节C′使f2重回f1,则C′的变化量ΔC′即为切割板的电容Cx。从图4的等效电路很容易看出分布电容Co′对a、b间的并联电路的谐振频率并无影响。图4　等效电路图3Cx测量原理图Fig.4EquivalencecircuitFig.3TestingprincipledrawingofCx212　用已知电感测量静态时切割板电容值Cx由于Cx非常小,L、C′并联电路在并联Cx前后谐振频率f1与f2相差很小,在网络分析仪上f1与f2靠得很近,不易分辨清楚。为了更准确地测量Cx,就应使Cx对L、C′并联电路谐振频率影响加大。为此,

6、将C′去掉。测量方法为:首先测出电感L的固有谐振频率f1,将L与切割板两电板a、b并联,测出并第4期　　李胜利等:ns脉冲中子发生器切割板电容值测量377联后揩振频率f2,则Cx为:111Cx=222-24πLf2f1213　动态情况下切割板电容值Cx的测量给切割板加束流,但不加切割电源,用上述电感法测量一实际切割板在不同束流下的Cx。经测量,L=220μH、f1=21604MHz时,Cx的测量结果列于表1。表1　不同束流下的Cx值(有聚焦电压)Table1Cxvalueatdifferentbunchcurrent(existingfocusingvoltage)束流/mAf2/M

7、HzCx/pF束流/mAf2/MHzCx/pF0.02.4462.2632.02.4112.8270.52.4072.8932.52.4222.6471.02.3993.0253.02.4292.5341.52.4082.876从表1可以看出:Cx最大为31025pF,最小为21263pF。最大电容量与无束流下的电容量相比,其相对变化量为34%,其绝对变化量为01762pF。由于束流不影响切割板与金属筒之间的分布电容,所以,a、b之间的总电容的相对变化量是