Способ и устройство генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой



Способ и устройство генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой
Способ и устройство генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой
Способ и устройство генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой
Способ и устройство генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой
Способ и устройство генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой
Способ и устройство генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой
Способ и устройство генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой

 

H03K3/53 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

Владельцы патента RU 2607234:

ВАРИАН МЕДИКАЛ СИСТЕМС, ИНК. (US)

Изобретение относится к генераторам импульсов. Достигаемый технический результат – осуществление управления количеством энергии, отводимой от накопителя энергии для формирования на выходной нагрузке серий производительных электрических импульсов с переменной амплитудой. Способ упрощения генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов c высоковакуумной электронной лампой, содержащего накопитель энергии по меньшей мере один конденсатор-накопитель энергии, характеризуется тем, что регулируют количество энергии, отводимой от накопителя энергии и передаваемой выходной нагрузке, чтобы получить серию производительных электрических импульсов с переменной амплитудой. Устройство упрощения генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой содержит конденсатор - накопитель энергии и схему выборочного управления. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Эта заявка является продолжением заявки и претендует на приоритет патентной заявки США №12/795894, поданной 8 июня 2010, которая включена сюда в качестве ссылки в полном объеме.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Это изобретение относится в основном к генераторам импульсов с высоковакуумной электронной лампой, в частности к генерации импульсов с переменной амплитудой.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Генераторы импульсов с высоковакуумной электронной лампой общеизвестны в данной области техники. Такие генераторы используют один или более переключателей, позволяющих быстро отводить большое количество электрической энергии от одного или более накопителей энергии и применять к выходной нагрузке, которая потребляет эту энергию для создания другого вида энергии в виде импульсов. (Первоначально эти переключатели содержали электровакуумные лампы, отсюда и название - «генераторы импульсов с высоковакуумной электронной лампой». Современные генераторы такого типа обычно используют для этих переключателей полупроводниковые устройства вместо электровакуумных ламп. Специалисты в данной области техники признают, однако, первоначальное название «генераторы импульсов с высоковакуумной лампой" в качестве применяемого как к генераторам с полупроводниковым устройствами, так и к первоначально использовавшимся генераторам с электровакуумной электронной лампой. Это описание предполагает общее определение "генератор импульсов с высоковакуумной лампой" при использовании этого выражения).

Вообще говоря, большинство таких генераторов сконструированы таким образом, что только небольшая часть энергетических ресурсов, хранящихся в накопителе энергии, отводится при переключении для того, чтобы достичь выходного сигнала приблизительно прямоугольной формы. (Читателю, заинтересованному в получении дополнительной информации о генераторах импульсов, лучше всего начать с оригинальной работы "Генераторы импульсов" под редакцией Glasoe и Lebacqz, и содержащей часть работы «Серия лабораторий излучений» Массачусетского Технологического института (опубл. в 1948 г. McGraw Hill Book Company, Inc.), полное содержание которой включено сюда в качестве ссылки).

Использование генераторов импульсов для получения импульсов с переменной амплитудой также общеизвестно в данной области техники. "Импульсы с переменной амплитудой" включают в себя серию импульсов, в которой по меньшей мере два импульса имеют амплитуды, заведомо отличающиеся друг от друга. Такие импульсы, например, могут служить для управления выработкой серии пучков излучения, имеющих энергию, которая также отличается от импульса к импульсу. Во многих случаях, однако, известный уровень техники для выработки таких импульсов с переменной амплитудой использует генераторы импульсов линейного типа. Хотя это и эффективно для многих целей применения, но такой способ не обязательно представляет собой полностью удовлетворительное решение.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Эти различные варианты воплощения изобретения служат для того, чтобы упростить генерацию импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с электровакуумной лампой, который имеет по меньшей мере один накопитель энергии, а каждый из накопителей содержит по меньшей мере один конденсатор-накопитель энергии. Вообще говоря, это включает в себя регулирование количества энергии, которая отводится от накопителя энергии и подается на выходную нагрузку для формирования производительных электрических импульсов, управляемых по меньшей мере одним из перечисленных способов: (1) восполнением энергии и (2) отводом непроизводительной энергии от накопителя энергии, чтобы тем самым получить серию производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

Эти способы применяются для регулирования вышеупомянутым восполнением энергии, например, специально неполной питанием накопителя энергии после отвода некоторой части энергии от накопителя энергии для создания одной из серий производительных электрических импульсов с переменной амплитудой. Согласно одному подходу это может включать в себя неполную подзарядку накопителя энергии после каждой серии таких отводов производительной энергии.

Эти способы предоставляются для регулирования отводом вышеупомянутой непродуктивной энергии от накопителя энергии, например, путем выборочного отвода энергии от накопителя энергии, для получения конкретного коэффициента использования энергии, которая будет использоваться при создании определенных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой. Согласно одному подходу это может включать в себя использование одной или более искусственных нагрузок для выборочного отвода такой энергии (перед тем, например, как создать производительный электрический импульс с переменной амплитудой). Такая нагрузка может быть размещена, например, электрически параллельно выходной нагрузке генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой.

В качестве другого примера в этом отношении данные способы обеспечат регулирование отвода такой непродуктивной энергии с помощью передачи одного или более электрических импульсов в выходную нагрузку генератора импульсов, отключая при этом другую часть соответствующего радиочастотного ускорителя частиц на основе источника излучения такую, которая не требует создания системных продуктов (таких как заданный пучок излучения). В качестве одного неограничивающего примера в этом отношении данный отключенный элемент системы может содержать по меньшей мере частично источник частиц, как правило, содержащий часть такого ускорителя частиц.

В качестве еще одного примера в этом отношении данные способы обеспечивают управление отводом непродуктивной энергии с помощью выборочного разделения амплитуды отводимой энергии между выходной нагрузкой и одной или несколькими искусственными нагрузками. Это может включать, например, выборочное конфигурирование искусственной нагрузки для переноса части напряжения, имеющегося в накопителе энергии при создании производительных электрических импульсов с переменной амплитудой так, что выходная нагрузка получает заранее установленную и требуемую амплитуду для поддержания этой производительной цели.

Такой генератор импульсов с высоковакуумной электронной лампой может содержать часть источника излучения с переменной мультиэнергией и эффективно обслуживать производительные требования источника излучения. Эти способы являются очень гибкими на практике и обеспечат в этом отношении значительный диапазон конфигураций. Эти способы также являются высокомасштабируемыми и могут быть использованы при разнообразных параметрах устройства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеуказанные требования по меньшей мере частично удовлетворяются за счет предоставления способа и устройства, относящегося к генерации импульсов с переменной амплитудой и использующего генератор импульсов с высоковакуумной электронной лампой, описанного в дальнейшем подробном описании, в частности, если изучать его в сочетании с чертежами, на которых:

Фиг.1 содержит блок-схему, скомпонованную в соответствии с различными вариантами воплощения изобретения;

Фиг.2 содержит структурную диаграмму, скомпонованную в соответствии с различными вариантами воплощения изобретения;

Фиг.3 содержит временную диаграмму, скомпонованную в соответствии с различными вариантами воплощения изобретения;

Фиг.4 содержит структурную диаграмму, скомпонованную в соответствии с различными вариантами воплощения изобретения;

Фиг.5 содержит временную диаграмму, скомпонованную в соответствии с различными вариантами воплощения изобретения;

Фиг.6 содержит структурную диаграмму, скомпонованную в соответствии с различными вариантами воплощения изобретения; и

Фиг.7 содержит временную диаграмму, скомпонованную в соответствии с различными вариантами воплощения изобретения.

Элементы на фигурах показаны для простоты и ясности понимания и не обязательно с соблюдением масштаба. Например, размеры и/или взаимное расположение некоторых элементов на фигурах могут быть увеличены по сравнению с другими элементами для лучшего понимания различных вариантов воплощения настоящего изобретения. Кроме того, общие, но хорошо понимаемые элементы, которые являются эффективными или необходимыми с коммерческой стороны возможного варианта воплощения изобретения, часто не изображены в целях уменьшения количества препятствий для рассмотрения этих вариантов воплощения настоящего изобретения. Определенные действия и/или шаги могут быть описаны и изображены в определенном порядке возникновения, хотя специалистам в данной области техники понятно, что такая конкретность по отношению к последовательности на самом деле не требуется. Термины и выражения, используемые здесь, имеют обычное техническое значение, которым пользуются специалисты в данной области техники, как указано выше, за исключением случаев, когда здесь различные особые значения сформулированы иначе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Эти и другие преимущества могут стать более ясными после тщательного рассмотрения и изучения следующего подробного описания. Обратимся теперь к чертежам и, в частности к фиг.1, здесь представлен наглядный способ 100, совместимый со многими из таких способов. Как отмечалось выше, этот способ 100 может быть использован в сочетании с генератором импульсов с высоковакуумной электронной лампой, который в этом примере имеет только один накопитель энергии, содержащий по меньшей мере один конденсатор-накопитель энергии. Для иллюстрации, но без намерения наложения каких-либо ограничений в этом отношении, данное описание предполагает, что этот генератор импульсов с высоковакуумной электронной лампой содержит часть источника излучения с переменной мультиэнергией.

Вообще говоря и обращаясь к фиг.2, такой генератор 200 может содержать один или более конденсаторов 201, которые выборочно обеспечивают энергией выходную нагрузку 202. При стандартных параметрах использования эта выходная нагрузка 202 будет включать в себя устройство преобразования энергии (такое как, но не ограничиваясь им, СВЧ-магнетрон или клистрон, или первичная обмотка трансформатора), которое потребляет электрическую энергию, поступающую от конденсатора(ов) 201 для генерации других видов энергии. В частности, во многих параметрах приложения эта выходная нагрузка 202 будет включать, частично, первичную обмотку трансформатора. (Специалистам в данной области техники известно, что в некоторых случаях трансформатор может иметь множество первичных обмоток, каждая из которых выборочно связана с ее собственным накопителем энергии и переключателем). Переключатель выходной нагрузки 203 (реагирующий на соответствующий управляющий сигнал 204) обычно служит для связи выходной нагрузки 202 с накопительным конденсатором(ами) 201, чтобы обеспечить описанный запас энергии.

При подключении накопительного конденсатора(ов) 201 к выходной нагрузке 202 будет, конечно, отведена часть накопленной энергии из конденсатора(ов) 201. В стандартном генераторе импульсов с высоковакуумной электронной лампой этот отвод энергии меньше, чем в полном. Во многих случаях, по сути, генератор использует лишь небольшую часть запасенной энергии для каждого выходного импульса. Некоторые генераторы, например, отводят только примерно от двух до десяти процентов запаса энергии полностью заряженного конденсатора для каждого выходного импульса. Стандартный генератор также включает в себя блок питания 205 (и изолятор 206 для защиты блока питания 205 от разряда конденсатора) для подзарядки конденсатора(ов) 201.

Вышеуказанные компоненты, включая способ их использования, хорошо известны. Соответственно, дальнейшая разработка не будет здесь предоставлена в отношении этого, за исключением случаев, когда это очень уместно в описании.

Обратимся снова к фиг.1, на этапе 101 этот способ 100 позволяет управлять количеством энергии, которая отводится от накопителя энергии генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой и подается на выходную нагрузку генератора для формирования производительных электрических импульсов. (В данном контексте понятно, что «производительным» электрическим импульсом является такой, который предполагает производительное использование, такое как приведение в действие ВЧ-ускорителя частиц, основывающегося на источнике излучения, чтобы, таким образом, создать заданный пучок излучения. "Заданное излучение", в свою очередь, относится к таким видам излучения как рентгеновский луч, который производится в рентгеновской мишени при номинальной энергии пучка и выходе. В связи с этим побочное излучение, производимое некоторыми платформами, представляет собой не только "заданное излучение" даже тогда, когда создание такого излучения, как известно, происходит априори. Например, по меньшей мере некоторые рентгеновские аппараты с линейным ускорителем могут производить так называемые мягкие рентгеновские лучи в магнетроне/клистроне и в пушке, и вдоль корпуса ускоряющего устройства, чьи мягкие рентгеновские лучи не производятся в рентгеновской мишени и не содержат часть энергии пучка и выходную мощность устройства).

Согласно одному подходу это управление включает в себя управление восполнением энергии для накопителя энергии. Согласно другому подходу, в сочетании с вышеизложенным или вместо него, это управление содержит отвод непроизводительной энергии от накопителя энергии. В данном контексте понятно, что "отвод непроизводительной энергии" относится к отводу энергии, которая не дает заданного конечного продукта, соответствующего количеству отведенной энергии. В конкретном наглядном примере ВЧ-ускорителя частиц на основе источника излучения "отвод непроизводительной энергии" не приводит к заданному выходу пучка излучения. Согласно одному подходу "отвод непроизводительной энергии" достигается за счет передачи по меньшей мере значительной части энергии (например, не менее 60, 75, 90 или даже 100%) искусственной нагрузке вместо выходной нагрузки (такой как первичная обмотка трансформатора или магнетрон, или клистрон). Согласно другому подходу "отвод непроизводительной энергии" достигается путем передачи по меньшей мере значительной части энергии выходной нагрузке, но в то время как другая часть (например, источник частиц) ВЧ-ускорителя частиц отключена так, что не создается пучок излучения, соответствующий заданному.

Управляя одним или обоими этими функциональными компонентами, этот способ 100, в свою очередь, обеспечивает получение серии производительных электрических импульсов с переменной амплитудой. В частности, эти импульсы могут иметь выбираемые и задаваемые амплитуды. Соответственно, эти способы легко и выгодно используются в сочетании с источником излучения с переменной мультиэнергией.

Управление восполнением энергии

Как отмечалось выше, эти способы могут обеспечить выборочное управление восполнением энергии модуля накопителя энергии генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой для того, чтобы тем самым управлять амплитудой серий электрических импульсов с переменной амплитудой. Обратимся снова к фиг.2, генератор импульсов с высоковакуумной электронной лампой 200 может дополнительно содержать схему управления питанием 207. Согласно одному подходу эта схема управления питанием 207 может содержать, целиком или частично, управление функциональностью. Согласно другому подходу эта схема управления питанием 207 может содержать, например, переключатель, который реагирует на сигнал управления 208 (где, например, дополнительная схема управления питанием (не показана) получает этот сигнал управления 208).

Таким образом, настроенный накопительный конденсатор 201 не обязательно и автоматически подзаряжается после каждой разрядки. В качестве примера в этом отношении данная схема управления питанием 207 может специально служить для неполной подзарядки накопительного конденсатора 201 после отвода некоторой энергии из последнего, чтобы создать одну из серий производительных электрических импульсов с переменной амплитудой. Согласно одному подходу накопительный конденсатор(ы) 201 может не подзаряжаться во всех последующих таких одном или более отводов энергии (хотя эти способы также обеспечат, если потребуется, лишь частичную подзарядку одного или более накопительных конденсаторов 201 после данного отвода энергии).

Обратимся теперь к фиг.3, где представлен особенно наглядный в этом отношении пример. Следует иметь в виду, что этот пример служит демонстративным материалом и не предполагает высказывание каких-либо особых ограничений в этом отношении.

На фиг.3 изображены два способа 301 и 302 на общей временной шкале. Первый способ 301 предлагает подзарядку вышеупомянутого накопительного конденсатора(ов). Второй способ 302 изображает, в свою очередь, производительные электрические импульсы с переменной амплитудой, выработанные соответствующим генератором импульсов с высоковакуумной электронной лампой.

В начале данной временной шкалы накопительный конденсатор(ы) заряжается 303 и становится полностью заряженным 304. За заданное время 305 импульсный генератор позволяет отвести энергию 306 из накопительного конденсатора(ов) и передать ее на выходную нагрузку, чтобы тем самым создать соответствующий первый выходной импульс 307, имеющий первую соответствующую амплитуду. В соответствии с данными способами и вопреки обычной практике в этом отношении, накопительные конденсатор(ы) специально не подзаряжаются 308 вслед за данным отводом энергии 306.

В следующее заданное время 309 импульсный генератор снова позволяет отвести энергию 310 из накопительного конденсатора(ов) и передать ее на выходную нагрузку, тем самым произвести второй соответствующий выходной импульс 311. Так как накопительный конденсатор(ы) был несколько опустошен по сравнению с предыдущей разрядкой, этот второй выходной импульс 311 имеет меньшую амплитуду, чем предыдущий выходной импульс 307.

В этом примере и снова в соответствии с данными способами накопительный конденсатор(ы) снова специально не подзаряжается 312 вслед за данным отводом энергии 310.

В следующее заданное время 313 импульсный генератор снова позволяет отвести энергию 314 из накопительного конденсатора(ов) и передать ее на выходную нагрузку, чтобы тем самым сгенерировать соответствующий третий выходной импульс 315. Так как накопительный конденсатор(ы) был еще более опустошен по сравнению с предыдущим разрядом, этот третий выходной импульс 315 имеет меньшую амплитуду, чем предыдущий выходной импульс 311.

В этом примере импульсный генератор теперь заряжает 316 накопительный конденсатор(ы) до точки полной зарядки 317. Соответственно, в следующий раз 318 накопительный конденсатор(ы) разряжен, соответствующий выходной импульс 319 снова имеет такую же амплитуду, как и описанный выше первый импульс 307. Вышесказанное может быть повторено при необходимости продолжить выдачу аналогичных серий электрических импульсов с переменной амплитудой.

Конечно, сказанное выше может быть изменено во многих отношениях. Например, вместо выдачи трех электрических импульсов с переменной амплитудой данные способы могут быть легко приспособлены для получения только двух электрических импульсов с переменной амплитудой, четырех или более электрических импульсов с переменной амплитудой, по необходимости. В качестве другого примера, когда импульсный генератор состоит из двух или более накопителей энергии и соответствующих выключателей (каждый из которых подключен к первичной обмотке трансформатора), данные способы будут приспособлены под намеренную неподзарядку одного или более модулей накопления энергии, позволяя тем самым другому накопителю(ям) энергии заряжаться. И в качестве еще одного примера, данные способы будут приспособлены обеспечивать частичную (но не полную) подзарядку накопительного конденсатора(ов) после нескольких отводов для достижения соответствующего выходного электрического импульса, имеющего требуемую амплитуду.

Управление непроизводительным отводом энергии

Как отмечалось выше, взамен вышесказанного либо в дополнение к нему, данные способы также будут использованы для достижения требуемых результатов путем управления непроизводительным отводом энергии от накопительного конденсатора(ов).

В этом отношении в качестве одного из иллюстративных примеров (и снова без какого-либо намерения предложения ограничений в этом отношении) фиг.4 изображает искусственную нагрузку 401, скомпонованную последовательно с соответствующим выключателем 402 и параллельно с выходной нагрузкой 202 импульсного генератора с высоковакуумной электронной лампой 200 и соответствующего выключателя 203. Оба подключены к накопительному конденсатору(ам) 201. Схема управления 403, в свою очередь, управляет этим выключателем искусственной нагрузки 402 (и, возможно, если требуется, выключателем выходной нагрузки 203) и, следовательно, контролирует когда искусственная нагрузка 401 подключается таким образом, чтобы получать энергию из накопительного конденсатора(ов) 201. Настроенный таким образом схема управления 403 может использовать искусственную нагрузку 401 для выборочного отвода энергии из накопительного конденсатора(ов) 201 до создания производительного электрического импульса с переменной амплитудой. Это, в свою очередь, позволяет схеме управления 403 управлять амплитудой такого импульса.

В этом отношении фиг.5 представляет следующий иллюстративный пример. Как и прежде, этот пример не предназначен включать в себя исчерпывающий пример всех возможностей в этом отношении.

В данном примере временная шкала начинается с зарядки накопительного конденсатора(ов) 303 до полной зарядки 304. Как и в предыдущем примере, за заданное время 305 импульсный генератор способствует отводу энергии 306 из накопительного конденсатора(ов) и используется выходной нагрузкой для получения соответствующего первого импульса 307, имеющего соответствующую амплитуду.

Теперь, однако, импульсный генератор вновь подзаряжает 501 накопительный конденсатор(ы) и позволяет накопительному конденсатору(ам) стать полностью заряженным 502. Однако до создания следующего производительного электрического импульса импульсный генератор теперь осуществляет непроизводительный отвод энергии 503 из накопительного конденсатора(ов) посредством подключения вышеупомянутой искусственной нагрузки к последнему, чтобы достичь определенного уровня заряда 504. При достижении данного уровня заряда 504 (или, в качестве альтернативы, при достижении определенного количества искусственной нагрузки на основе времени разряда) импульсный генератор отключает искусственную нагрузку от накопительного конденсатора(ов), чтобы остановить непроизводительный способ разряда.

Теперь, в назначенное время 309, импульсный генератор соединяет накопительный конденсатор(ы) с выходной нагрузкой, чтобы тем самым осуществить соответствующий отвод энергии 310, который приводит к соответствующему второму электрическому импульсу 311, имеющему меньшую амплитуду, чем предыдущий первый электрический импульс 307.

Как и прежде, импульсный генератор теперь снова подзаряжает 505 накопительный конденсатор(ы), пока последний полностью не зарядится 506. И снова, как и прежде, импульсный генератор использует искусственную нагрузку для непроизводительного отвода энергии 507 из накопительного конденсатора(ов). Эта непроизводительная разрядка вызывает достижение уровня 508 энергии накопительного конденсатора(ов), что ниже, чем только что представленная разрядка, основанная на искусственной нагрузке.

В назначенное время 313 импульсный генератор подключает выходную нагрузку к накопительному конденсатору(ам) для отвода энергии 314 из последнего, чтобы тем самым получить соответствующий третий электрический импульс 315. Этот третий электрический импульс 315 имеет амплитуду ниже, чем у предыщущих электрических импульсов (т.е. у первого и второго электрических импульсов 307 и 311) в данной серии, потому что уровень заряда накопительного конденсатора(ов) был приведен к более низкому уровню искусственной нагрузкой, как описано.

В этом примере накопительный конденсатор(ы) затем снова заряжается 509 до полной зарядки 510 для повторения описанной последовательности. Таким образом, сконфигурированная серия из трех электрических импульсов с переменной амплитудой гарантированно воспроизводится. Как и прежде, с использованием этого способа может быть легко создано меньшее или большее число электрических импульсов с переменной амплитудой.

В приведенном выше примере искусственная нагрузка служит для снижения уровня накопленной энергии накопительного конденсатора(ов) до требуемого уровня. При необходимости выходная нагрузка генератора импульсов с электровакуумной лампой может сама служить для этого. Это может включать, например, подключение выходной нагрузки к накопительному конденсатору(ам) и выдачу по меньшей мере одного электрического импульса при одновременном отключении другой части ВЧ-ускорителя частиц на основе источника излучения, не предназначенного для выработки пучка излучения. В частности, хотя это и создает электрический импульс на выходе нагрузки (и выходная ВЧ-мощность может быть получена в примере ускорителя ВЧ на основе источника частиц), данный электрический импульс является скорее непроизводительным электрическим импульсом чем производительным. В таком случае, например, отключенный элемент может содержать источник частиц ВЧ-ускорителя частиц. В этом случае источник частиц не способствует ускорению частиц и не предназначен для получения пучка излучения (несмотря на выработку ВЧ-мощности).

Данные способы являются достаточно универсальными для применения и других способов, в том числе в этом отношении. Фиг.6 предоставляет подобный пример. Опять-таки, фиг.6 предоставляется без какого-либо намерения предложения любых соответствующих ограничений.

Здесь генератор импульсов с высоковакуумной электронной лампой 200 имеет две нагрузки A и B (обозначенные номерами 601 и 602), каждая из которых параллельно соединена с соответствующими выключателями 603 и 604 в указанном порядке. Например, подобные искусственные нагрузки могут включать в себя один или более резистивных механизмов с жидкостным охлаждением, которые рассеивают электроэнергию и вырабатывают тепло. Эти два выключателя 603 и 604, в свою очередь, соединены последовательно с выходной нагрузкой 202 и подключены к накопительному конденсатору(ам) 201.

Настроенная таким образом, с обоими замкнутыми выключателями 603 и 604 (предполагается, что и выключатель выходной нагрузки 203 также замкнут), выходная нагрузка 202 отводит энергию от накопительного конденсатора(ов) 201, и ни нагрузка A, ни B не влияют на данный отвод. С замкнутым выключателем нагрузки A 603 и разомкнутым выключателем нагрузки B 604, однако, данный отвод энергии теперь будет включать в себя нагрузку B, а также выходную нагрузку 202. Аналогично с замкнутым выключателем нагрузки A 603 и разомкнутым выключателем нагрузки B 604 данный отвод энергии будет включать в себя нагрузку A, а также выходную нагрузку. Наконец, при обоих разомкнутых выключателях 603 и 604 данный отвод энергии будет включать в себя как нагрузку A, так и нагрузку B последовательно с выходной нагрузкой 202.

Настроенная таким образом одна или более дополнительных нагрузок могут быть использованы для выборочного разделения амплитуды накопительного конденсатора(ов) между выходной нагрузкой 202 и одной или обеими искусственными нагрузками 601 и 602. Используя данный способ, выбранные искусственные нагрузки (601 и/или 602) переносят часть имеющегося напряжения на накопительный конденсатор(ы) при создании данного производительного электрического импульса с переменной амплитудой так, что выходная нагрузка 202 принимает заданную и требуемую амплитуду для производительного использования.

На фиг.7 представлен неограничивающий в этом отношении иллюстративный пример. Как и прежде, данный временной график начинается с зарядки накопительного конденсатора(ов) 303 до емкости 304. В назначенное время 305 все три выключателя, как показано на фиг.6 (203, 603 и 604), замкнуты. Настроенная таким образом, лишь выходная нагрузка эффективно подключена и, следовательно, лишь выходная нагрузка получает энергию 306 от накопительного конденсатора(ов). Это, как и раньше, приводит к формированию соответствующего первого электрического импульса 307.

Далее накопительный конденсатор(ы) подзаряжается 501 до емкости 502. За следующее заданное время 309 выключатель выходной нагрузки 203 и выключатель 603 нагрузки A замкнуты. В свою очередь, ток из накопительных конденсаторов течет как через выходную нагрузку, так и через нагрузку B. Поскольку нагрузка В переносит часть напряжения, выходная нагрузка получает меньшее количество энергии, чем раньше. Таким образом, соответствующий второй электрический импульс 311 имеет меньшую амплитуду, чем первый электрический импульс 307.

Накопительный конденсатор(ы) вновь подзаряжается 702 до емкости 506. В следующее заданное время 313 замыкается лишь выключатель выходной нагрузки 203. Соответственно, электрический ток из накопительных конденсаторов поступает как через выходную нагрузку, так и через нагрузки A и B. Так как нагрузка А и нагрузка В переносят часть напряжения, то равную меньшую долю получает сама выходная нагрузка. В результате соответствующий третий электрический импульс 315 имеет меньшую амплитуду, чем предыдущие первый и второй электрические импульсы 307 и 311.

В данном примере накопительный конденсатор(ы) вновь перезаряжается 704 до емкости 510 и описанная последовательность повторяется, начиная с генерации еще одного первого электрического импульса 319.

Настроенные таким образом данные способы обеспечивают способ получения серии последовательных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой посредством управления восполнением энергии и/или непроизводительного отвода энергии от накопителя энергии, который содержит часть генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой. Эти разнообразные способы могут быть использованы отдельно или в любом количестве комбинаций и сочетаний, по необходимости. Таким образом, следует понимать, что данные способы на практике являются достаточно гибкими и могут быть легко изменены в масштабе для согласования широкого спектра параметров устройства. Будет также очевидно, что данные способы могут быть реализованы экономно и даже использованы с ранее установленным оборудованием для дальнейшего привлечения основных подобных средств.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что широкое разнообразие модификаций, изменений и комбинаций может быть сделано в соответствии с описанными выше вариантами воплощения изобретения без отступа от сути и объема изобретения и что подобные модификации, изменения и комбинации будут рассматриваться в рамках применения идеи изобретения.

1. Способ упрощения генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой, содержащего накопитель энергии, содержащий по меньшей мере один конденсатор-накопитель энергии, при этом способ включает: регулирование количества энергии, отводимой с накопителя энергии и передаваемой выходной нагрузке для формирования производительного электрического импульса, путем выборочного управления по меньшей мере одним восполнением энергии и отводом непроизводительной энергии от накопителя энергии, чтобы тем самым получить, используя генератор импульсов с высоковакуумной электронной лампой, серию производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

2. Способ по п. 1, в котором генератор импульсов с высоковакуумной электронной лампой содержит часть ВЧ-ускорителя частиц на основе источника излучения с переменной мультиэнергией.

3. Способ по п. 1, в котором управление восполнением энергии накопителя энергии содержит по меньшей мере частично намеренно неполную подзарядку накопителя энергии после отвода определенной части энергии от накопителя энергии для создания одной из серий производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

4. Способ по п. 3, в котором намеренно не полностью подзаряженный накопитель энергии содержит неподзаряженный накопитель энергии после отвода энергии для создания одной из серий производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

5. Способ по п. 3, в котором управление восполнением энергии накопителя энергии содержит по меньшей мере частично намеренно неполную подзарядку накопителя энергии после каждого отвода энергии для создания каждого из множества производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

6. Способ по п. 1 или 2, в котором управление отводом непроизводительной энергии накопителя энергии содержит по меньшей мере частично избирательный отвод энергии от накопителя энергии для достижения определенного наличия энергии, которая будет использована при создании данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

7. Способ по п. 6, в котором выборочный отвод энергии от накопителя энергии содержит выборочный отвод энергии от накопителя энергии до создания одного из данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

8. Способ по п. 7, в котором выборочный отвод энергии от накопителя энергии до создания одного из данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой содержит по меньшей мере частично использование по меньшей мере одной искусственной нагрузки для выборочного отвода энергии.

9. Способ по п. 8, в котором искусственная нагрузка подключена электрически параллельно к выходной нагрузке генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой.

10. Способ по п. 7, в котором выборочный отвод энергии от накопителя энергии до создания одного из данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой содержит по меньшей мере частично передачу по меньшей мере одного электрического импульса выходной нагрузке при отключении другой части соответствующего ВЧ-ускорителя частиц на основе источника излучения.

11. Способ по п. 10, в котором соответствующий радиочастотный ускоритель частиц на основе источника излучения содержит по меньшей мере частично источник частиц.

12. Способ по п. 6, в котором выборочный отвод энергии от накопителя энергии для получения определенной амплитуды на выходной нагрузке при создании данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой содержит по меньшей мере частично избирательное распределение амплитуды в накопителе энергии между искусственной нагрузкой и выходной нагрузкой.

13. Способ по п. 12, в котором искусственная нагрузка содержит выборочно настраиваемую искусственную нагрузку и при этом выборочный отвод энергии от накопителя энергии содержит выборочную настройку искусственной нагрузки, чтобы принять часть напряжения, доступного в накопителе энергии, при создании одного из данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой, таким образом, что выходная нагрузка получает заданную и требуемую амплитуду для производительного использования.

14. Способ по п. 1, в котором выходная нагрузка содержит первичную обмотку трансформатора.

15. Способ по п. 1, в котором выходная нагрузка содержит устройство преобразования энергии, которое потребляет электрическую энергию для выработки других видов энергии.

16. Устройство упрощения генерации импульсов с переменной амплитудой с использованием генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой, содержащий накопитель энергии, содержащего по меньшей мере один конденсатор-накопитель энергии, при этом устройство содержит схему выборочного управления, настроенную на регулирование количества энергии, отведенной с накопителя энергии и переданную выходной нагрузке для формирования производительных электрических импульсов, путем управления по меньшей мере одним восполнением энергии и отводом непроизводительной энергии накопителя энергии для получения тем самым серии производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

17. Устройство по п. 16, в котором генератор импульсов с высоковакуумной электронной лампой содержит часть ВЧ-ускорителя частиц на основе источника излучения с переменной мультиэнергией.

18. Устройство по п. 16, в котором схема управления настроена на управление восполнением энергии накопителя энергии путем по меньшей мере частично намеренно неполной подзарядки накопителя энергии после отвода определенной энергии от накопителя энергии для создания одной из серий производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

19. Устройство по п. 18, в котором намеренно не полностью подзаряженный накопитель энергии содержит неподзаряженный накопитель энергии после отвода энергии для создания одной из серий производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

20. Устройство по п. 18, в котором схема управления настроена на управление восполнением энергии накопителя энергии посредством по меньшей мере частично намеренно неполной подзарядки накопителя энергии после отвода энергии для создания каждого из множества производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

21. Устройство по п. 16, в котором схема управления настроена на управление отводом непроизводительной энергии накопителя энергии посредством по меньшей мере частично выборочного отвода энергии от накопителя энергии для получения определенной энергии для использования при создании данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

22. Устройство по п. 21, в котором схема управления настроена на выборочный отвод энергии от накопителя энергии путем выборочного отвода энергии от накопителя энергии до создания одного из данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой.

23. Устройство по п. 22, в котором схема управления настроена на выборочный отвод энергии от накопителя энергии до создания данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой посредством по меньшей мере частично использования по меньшей мере одной искусственной нагрузки для выборочного отвода энергии.

24. Устройство по п. 23, в котором искусственная нагрузка подключена электрически параллельно выходной нагрузке генератора импульсов с высоковакуумной электронной лампой.

25. Устройство по п. 22, в котором схема управления настроена на выборочный отвод энергии от накопителя энергии до создания данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой посредством по меньшей мере частично передачи по меньшей мере одного электрического импульса на выходную нагрузку при отключении другой части соответствующего ВЧ-ускорителя частиц на основе источника излучения.

26. Устройство по п. 25, в котором соответствующий ВЧ-ускоритель частиц на основе источника излучения содержит по меньшей мере частично источник частиц.

27. Устройство по п. 21, в котором схема управления настроена на выборочный отвод энергии накопителя энергии для получения определенной амплитуды энергии на выходной нагрузке при создании данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой посредством по меньшей мере частично выборочного разделения амплитуды в накопителе энергии между искусственной нагрузкой и выходной нагрузкой.

28. Устройство по п. 27, в котором искусственная нагрузка содержит выборочно настраиваемую искусственную нагрузку и при этом схема управления настроена на выборочный отвод энергии от накопителя энергии с использованием выборочной настройки искусственной нагрузки для принятия части напряжения, доступного в накопителе энергии, при создании одного из данных производительных электрических импульсов с переменной амплитудой, таким образом, что выходная нагрузка получает заданную и требуемую амплитуду для производительного использования.

29. Устройство по п. 16, в котором выходная нагрузка содержит первичную обмотку трансформатора.

30. Устройство по п. 16, в котором выходная нагрузка содержит устройство преобразования энергии, которое потребляет электрическую энергию для выработки других видов энергии.



 

Похожие патенты:

Rs-триггер // 2604682
Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики, связи и может использоваться в специализированных цифровых структурах, системах автоматического управления и передачи цифровой информации.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для решения задач преобразования частоты в напряжение. Техническим результатом изобретения является повышение точности преобразования частоты в напряжение за счет формирования характеристики преобразования частоты в напряжение, близкой к линейной при больших значениях крутизны наклона.

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для преобразования напряжения в частоту импульсов. Достигаемый технический результат - уменьшение неравномерности расстановки выходных импульсов во времени и расширение диапазона входных напряжений, в котором отсутствует эффект слипания выходных импульсов.

Использование: для питания импульсных источников света, искровых камер, лазеров и ускорителей. Сущность изобретения заключается в том, что первая ступень умножения состоит из первого накопительного конденсатора, первого дросселя, общего коммутатора и внешнего накопительного конденсатора, соединенных последовательно, при этом один вывод внешнего накопительного конденсатора соединен с общей шиной, а другой подсоединен к выводу дополнительного источника зарядного напряжения с полярностью, противоположной полярности основного источника зарядного напряжения.

Изобретение относится к зарядным устройствам емкостных накопителей энергии и может быть использовано в высоковольтных электрофизических установках большой мощности с высоким уровнем накапливаемой энергии.

Изобретение относится к электронной технике. Технический результат - уменьшение и подавление на выходе паразитного сигнала, значительное увеличение уровня изоляции переключателя в выключенном состоянии при сохранении малых потерь во включенном состоянии за счет вариантов подключения коммутирующих и компенсирующих МОП транзисторов.

Изобретение относится к области цифровой техники и может быть использовано для формирования широтно-импульсной последовательности с заданной скважностью с высокой точностью и не зависящей от изменения частоты информационного сигнала. В основу изобретения поставлена задача получения широтно-импульсной последовательности с заданной скважностью с высокой точностью при изменении частоты информационного сигнала.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных схемах различного назначения, питаемых от низковольтных источников. Достигаемый технический результат - обеспечение самозапуска генератора и возможность использования низковольтных источников питания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электронных устройствах для формирования импульсов напряжения. Достигаемый технический результат - возможность получения импульсов напряжения с заданными параметрами в широком диапазоне по амплитуде от нуля до максимума амплитуды питающего напряжения и заданной длительности импульса.

Использование: для формирования высоковольтных импульсов. Сущность изобретения заключается в том, что в генератор импульсов введено, по крайней мере, одно LC-звено, состоящее из индуктивного накопителя и конденсатора, при этом индуктивный накопитель LC-звена одним выводом соединен с нагрузкой и к точке их соединения подключен диод, а другим выводом индуктивный накопитель LC-звена соединен со второй индуктивностью и к точке их соединения одним выводом подключен конденсатор LC-звена, соединенный другим выводом с землей.

Изобретение относится к области микроэлектроники. Технический результат заключается в расширении диапазона допустимых значений напряжений питания, повышении быстродействия и снижении энергопотребления синхронных триггеров. Для этого предложен энергоэффективный низковольтный КМОП-триггер, включающий входной и выходной каскады, каждый из которых построен на двух идентичных КМОП инверторах, а также имеет ключевой NМОП транзистор, соединяющий вывод инверторов «общий» с общей шиной питания, при этом дополнительно в схему введены третий и четвертый ключевые РМОП транзисторы, причем третий ключевой РМОП транзистор соединен истоком с шиной положительного питания, стоком - с объединенными выводами питания первого и второго инверторов входного каскада, а затвором - с инверсным входом синхронизации триггера; четвертый ключевой РМОП транзистор соединен истоком с шиной положительного питания, стоком - с объединенными выводами питания первого и второго инверторов выходного каскада, а затвором - с прямым входом синхронизации триггера. 5 ил.
Наверх