基本信息
- 項目名稱：
- 高能荷電粒子偏轉(zhuǎn)磁鐵三角波功率放大器
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 磁場偏轉(zhuǎn)方式因其線性好、干擾小、可放在真空管道之外等優(yōu)點，所以常用在離子注入、掃描離子成像等高能帶電粒子束的掃描系統(tǒng)中。為保證離子束流掃描的均勻性，通常采用三角波掃描信號，但普通音響所用的功率放大器在驅(qū)動大電感負載時存在許多問題。為此我們專門設(shè)計了功率大、線性好、相位失真小的專用于感性負載的對稱性輸出功率放大器。它為帶鐵心的無損電感提供三角波電流信號，驅(qū)動磁鐵線圈，由磁場實現(xiàn)對離子束的偏轉(zhuǎn)。
- 詳細介紹：
- 該作品是針對高能非相對論荷電粒子的磁場偏轉(zhuǎn)掃描需要設(shè)計制作的，主要由功率放大模塊，輸出檢測閉環(huán)非線性矯正電路，保護電路三部分組成。該功放將輸入的三角波電壓信號放大為驅(qū)動感性負載線圈的三角波電流信號。它為帶鐵心的無損電感供電，且電感值恒定，其信號由外部信號源提供，設(shè)定其幅度和頻率，通過隔離放大器處理后，送入調(diào)整電流的放大器放大，再按實際需要，將所設(shè)定的三角波電流提供給電感，由電感產(chǎn)生磁場，以實現(xiàn)對粒子的偏轉(zhuǎn)。該功放現(xiàn)已應(yīng)用于中科院上海應(yīng)用物理研究所的4兆伏靜電加速器終端設(shè)備上，用于質(zhì)子顯微鏡及大范圍掃描離子掃描注入。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 為滿足高能離子加速器終端設(shè)備的荷電粒子掃描偏轉(zhuǎn)需要，研制了用于驅(qū)動電磁鐵線圈的電流輸出功率放大器。該放大器由功率放大電路、輸出線性矯正電路及限流保護電路組成，以滿足線性良好的三角波電流輸出，從而實現(xiàn)離子束流的大范圍線性均勻掃描。 本設(shè)計的創(chuàng)新點在于用達林頓晶體管代替普通三極管組成對管放大電路，同時采用多項閉環(huán)非線性矯正和保護電路，保證了對感性負載的高頻線性驅(qū)動。其主要技術(shù)指標為：輸出電流峰-峰值可達20A，輸出功率100W，輸出三角波電流5000Hz（峰-峰值10A），非線性失真小于1%，相位失真小于1.2%。
科學(xué)性、先進性
- 1.該高能荷電粒子偏轉(zhuǎn)磁鐵三角波功率放大器輸出功率為100W，輸出電流的峰-峰可達20A。非線性失真小于1%，相位失真小于1.2%。總諧波失真0.5%。 2.開環(huán)增益為93dB，增益頻帶為2～5000Hz，輸出電流中心值穩(wěn)定為0A。 3.輸出電流和輸入電壓相位相同，相位差在1000Hz時不超過2度。 4.普通音響所用的功率放大器在驅(qū)動磁鐵線圈這樣的大電感負載時存在頻率特性差、線性失真大，輸出電流與輸入電壓信號相位不同步等問題。 5.三角波與正弦波對于重離子掃描不同之處就是三角波掃描線性好，范圍寬，均勻性好，而正弦波掃描線性差，波峰為弧形，掃描粒子密度大，均勻性差。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該功放產(chǎn)品于2010年9月交付中科院上海應(yīng)用物理研究所掃描質(zhì)子核探針實驗室試用。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物產(chǎn)品，現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 該產(chǎn)品用于驅(qū)動各種類型負載，可用于振動振子驅(qū)動、磁鐵驅(qū)動、直線電機驅(qū)動等領(lǐng)域，在現(xiàn)代核物理研究和離子掃描研究中具有非常重要的作用，并在懸磁浮列車、采礦業(yè)中對直線電機的驅(qū)動有廣泛的應(yīng)用前景。對電路稍作改動，可做出系列化產(chǎn)品。
同類課題研究水平概述
- 無
