本實(shí)用新型涉及一種高壓絕緣裝置，尤其是專用于同位素地質(zhì)學(xué)的TOF-SIMS高壓脈沖發(fā)生器

背景技術(shù)：
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用于高精度同位素豐度分析的TOF-SIMS是一項(xiàng)具有廣闊發(fā)展前景的技術(shù)，如圖2所示，它的成功研制將是質(zhì)譜學(xué)技術(shù)劃時(shí)代的里程碑，同時(shí)將進(jìn)一步推動(dòng)地球化學(xué)和宇宙化學(xué)向更微的空間發(fā)展。這項(xiàng)新技術(shù)的誕生將帶來一系列重要的科學(xué)成果，特別是將直接為我國探月工程在獲得月球樣品后的分析研究工作提供技術(shù)支撐。項(xiàng)目組研制的兩臺(tái)TOF-SIMS儀器將應(yīng)用于月球和隕石樣品的氧同位素和稀土元素分析，以及某些金屬礦床的硫等穩(wěn)定同位素微區(qū)原位分析，解決礦床成因等資源領(lǐng)域的課題，帶動(dòng)地球化學(xué)和宇宙化學(xué)新的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型的目的就在于針對(duì)上述TOF-SIMS高壓脈沖發(fā)生器不足，提供一種改進(jìn)的新型高壓脈沖發(fā)生器為阻容性負(fù)載偏轉(zhuǎn)板兩端提供高壓窄脈沖，從而為不同質(zhì)量數(shù)的原子在飛行管道中高速飛行一定距離后到達(dá)接收器的時(shí)間差來實(shí)現(xiàn)同位素分離提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:

同位素地質(zhì)學(xué)專用TOF-SIMS高壓脈沖發(fā)生器，是由直流電源經(jīng)負(fù)載與高壓衰減探頭示波器連接，負(fù)載經(jīng)SIC MOSFET Ⅰ和SIC MOSFET Ⅱ與SIC MOSFET Ⅲ連接，SIC MOSFETⅠ分別與TVS動(dòng)態(tài)均壓電路1、R1～R2靜態(tài)均壓電路2、動(dòng)態(tài)反饋均壓電阻3和動(dòng)態(tài)功耗米勒電容CgⅠ連接，SICMOSFET Ⅱ分別與TVS動(dòng)態(tài)均壓電路4、R4～R5靜態(tài)均壓電路5、動(dòng)態(tài)反饋均壓電阻6和動(dòng)態(tài)功耗米勒電容Cg Ⅱ連接，SICMOSFET Ⅲ分別與TVS動(dòng)態(tài)均壓電路c7、R7～R8靜態(tài)均壓電路8、動(dòng)態(tài)反饋均壓電阻9和動(dòng)態(tài)功耗米勒電容CgⅢ連接構(gòu)成。

有益效果：由于改進(jìn)的新型高壓脈沖發(fā)生器，經(jīng)過峰值和斜率雙重均壓反饋機(jī)制，最終使動(dòng)態(tài)均壓效果非常良好，同時(shí)利用TVS代替?zhèn)鹘y(tǒng)RCD大電容恒壓源，開關(guān)速度也有大幅度提高，可以達(dá)到納秒級(jí)水平。與傳統(tǒng)分高壓脈沖發(fā)生器相比，具有無噪聲，無電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)，再加上結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大減少了設(shè)計(jì)的難度與成本。本專利體積小，重量輕，安裝方便，可廣泛在電場(chǎng)殺菌技術(shù)、水處理技術(shù)和高壓絕緣技術(shù)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

附圖說明：

圖1為同位素地質(zhì)學(xué)專用TOF-SIMS高壓脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)框圖

圖2為TOF-SIMS科學(xué)儀器結(jié)構(gòu)圖

圖3為附圖1的電路圖

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明：

同位素地質(zhì)學(xué)專用TOF-SIMS高壓脈沖發(fā)生器，是由直流電源經(jīng)負(fù)載與高壓衰減探頭示波器連接，負(fù)載經(jīng)SIC MOSFET Ⅰ和SIC MOSFET Ⅱ與SIC MOSFET Ⅲ連接，SIC MOSFET Ⅰ分別與TVS動(dòng)態(tài)均壓電路1、R1～R2靜態(tài)均壓電路2、動(dòng)態(tài)反饋均壓電阻3和動(dòng)態(tài)功耗米勒電容Cg Ⅰ連接，SIC MOSFET Ⅱ分別與TVS動(dòng)態(tài)均壓電路4、R4～R5靜態(tài)均壓電路5、動(dòng)態(tài)反饋均壓電阻6和動(dòng)態(tài)功耗米勒電容Cg Ⅱ連接，SICMOSFET Ⅲ分別與TVS動(dòng)態(tài)均壓電路7、R7～R8靜態(tài)均壓電路8、動(dòng)態(tài)反饋均壓電阻9和動(dòng)態(tài)功耗米勒電容Cg Ⅲ連接構(gòu)成。

本實(shí)用新型屬于改進(jìn)的新型高壓脈沖發(fā)生器，由三片SIC MOSFET串聯(lián)連接構(gòu)成串聯(lián)模塊，六個(gè)TVS瞬態(tài)抑制二極管，七個(gè)SIC快速恢復(fù)二極管,一塊高壓直流電源模塊，一個(gè)配有高壓衰減探頭的示波器，若干高壓瓷片電容、高壓玻璃釉電阻構(gòu)成。所有的SIC MOSFET功率管、均采用鋁合金散熱片進(jìn)行散熱，大大減少了器件在工作時(shí)，由于發(fā)熱對(duì)器件性能的影響。主干部分由三片SIC MOSFET串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)功率管都輔有靜態(tài)均壓電路和動(dòng)態(tài)均壓電路和功耗均衡電路，D3、D4、D5分別是SIC MOSFET Ⅰ、SIC MOSFET Ⅱ、SIC MOSFET Ⅲ的續(xù)流二極管，其型號(hào)均選為SIC快速恢復(fù)二極管，防止在關(guān)斷瞬間產(chǎn)生尖峰電流，D7為負(fù)載側(cè)的續(xù)流二極管其型號(hào)也選為SIC快速恢復(fù)二極管，Rg1、Rg2、Rg3分別為對(duì)應(yīng)功率管的門級(jí)電阻，其阻值選為10Ω，電阻R1_gs、R2_gs、R3_gs分別連接到對(duì)應(yīng)功率管的柵源兩端，主要用于防止誤導(dǎo)通，其阻值選為100KΩ。

Cg Ⅰ、Cg Ⅱ、Cg Ⅲ為高壓瓷片電容，可承受5KV電壓，R3、R6、R9為動(dòng)態(tài)反饋均壓電阻，其型號(hào)選為高壓玻璃釉電阻，可承擔(dān)15KV高電壓，最大承受功率為10W，D1、D2、D3為分流二極管，二極管型號(hào)選為SIC快速恢復(fù)二極管，均壓電路一共有兩種反饋通道，其中一種反饋通道是，利用彌勒效應(yīng)，Cg Ⅰ、T1、T2、D1、RGD1、Rg1以及Cg Ⅱ、T3、T4、D2、RGD2、Rg2和Cg Ⅲ、T5、T6、D3、RGD3、Rg3構(gòu)成三條功耗均衡電路反饋通道，在動(dòng)態(tài)關(guān)斷瞬間通過對(duì)電壓斜率的控制，來減小功耗損耗，另一種反饋通道是R3、D1、RGD1、R_in1以及R6、D2、RGD2、R_in2和R9、D3、RGD3、R_in3構(gòu)成三條動(dòng)態(tài)均衡電壓通道，當(dāng)SIC MOSFET開通或者關(guān)斷時(shí)，電阻R3、R6、R9上會(huì)產(chǎn)生尖峰脈沖電壓，通過這三條反饋通道，形成對(duì)應(yīng)的負(fù)反饋調(diào)節(jié)SIC MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓，高壓脈沖發(fā)生器的波形在負(fù)載兩端得到，可以用配有衰減1000倍高壓衰減探頭的Tektronix示波器監(jiān)測(cè)。

同位素地質(zhì)學(xué)專用TOF-SIMS高壓脈沖發(fā)生器裝置，如圖1所示，它是由高壓直流電源經(jīng)測(cè)量負(fù)載和SIC MOSFET功率管1和功率管2、功率管3、TVS瞬態(tài)抑制二極管、靜態(tài)均壓電阻、動(dòng)態(tài)反饋均壓電阻，動(dòng)態(tài)功耗均衡米勒電容器和續(xù)流二極管與高壓衰減探頭示波器儀表連接，SIC MOSFET功率管1、2、3串聯(lián)連接構(gòu)成串聯(lián)模塊，高壓直流電源通過負(fù)載與功率管串聯(lián)模塊連接到一起，靜態(tài)均壓電阻R1～R2、R4～R5、R7～R8分別與功率管1、2、3并聯(lián)連接構(gòu)成靜態(tài)均壓電路，動(dòng)態(tài)反饋均壓電阻R3、R6、R9分別與靜態(tài)均壓電阻R2、R5、R8連接并聯(lián)到每個(gè)功率管的柵源級(jí)兩端，瞬態(tài)抑制二極管TVS通過與靜態(tài)均壓電阻并聯(lián)連接到功率管的門級(jí)構(gòu)成TVS動(dòng)態(tài)均壓電路1、TVS動(dòng)態(tài)均壓電路2以及TVS動(dòng)態(tài)均壓電路3，動(dòng)態(tài)功耗均衡彌勒電容Cg1、Cg2、Cg3分別經(jīng)過反饋通道與功率管1、2、3的門級(jí)電阻連接構(gòu)成。