[發明專利]里德堡態場致電離實驗中納秒級上升沿高壓脈沖產生裝置

有效

• 申請號: 201310574664.4
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103560770A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 梁碩熙;王亮;柴俊杰;劉濤;金策;談小虎
• 申請（專利權）人: 核工業理化工程研究院
• 主分類號: H03K3/02
• 分類號: H03K3/02
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標代理有限公司 12103
• 代理人: 胡恩河

技術領域

本發明屬于一種高壓脈沖產生裝置，具體涉及一種里德堡態場致電離實驗中納秒級上升沿高壓脈沖產生裝置。

背景技術

在激光電離光譜學、激光質譜技術等領域，其核心是激光與粒子的共振作用，并使其轉化為離子。對于有些原子來說，其他激光共振電離方式難以達到較高的電離率，而里德堡態場致電離則是其得到高電離率的有效途徑。例如堿金屬原子，其自電離態難以利用，通過連續態電離的截面極小，所以里德堡態場致電離是其激光共振電離中一種最為有效的方式。

里德堡態場致電離是指利用激光將粒子共振激發到里德堡態上，并利用外加電場實現里德堡態的電離。這一過程中，外場電壓需要大于一定的閾值，大于這一電壓才能發生有效的場致電離。同時，外加電場須為脈沖形式，以避免外加電場對于激光共振激發的干擾，脈沖頻率需要與激光脈沖頻率相同。另外，外加電場的上升沿需要盡可能的小，以降低粒子從里德堡態退激發的比例。相關實驗中測量得到的原子里德堡態的退激發弛豫時間小于100ns，這就要求外加電場的上升沿需要遠小于100ns，一般需要控制在10ns左右。

對于某一粒子的里德堡態場致電離過程，需要產生一個一定頻率的脈沖電場，該高壓脈沖應滿足以下三個主要的技術參數：（ⅰ）?0到6KV連續可調的脈沖電壓。（ⅱ）?脈沖的上升邊沿小于10ns。（ⅲ）?脈沖的頻率為10KHz。

目前，現有技術的高壓電源很難實現在6kV輸出時上升沿在10ns左右。因此，需要研制一套滿足實驗需要的高壓脈沖產生裝置。

發明內容

本發明是為了克服現有技術的缺點而提出的，其目的是提供一種里德堡態場致電離實驗中納秒級上升沿高壓脈沖產生裝置。

本發明的技術方案是：一種里德堡態場致電離實驗中納秒級上升沿高壓脈沖產生裝置,包括供電模塊、開關模塊和負載電路，所述的供電模塊與開關模塊、開關模塊與負載電路分別通過高壓傳輸線連結。所述的供電模塊包括直流穩壓電源和R₁C₁濾波電路、并由I號電源通過低壓傳輸線向直流穩壓電源供電；所述的開關模塊包括快速高壓脈沖開關和外部觸發信號源、并由II號電源通過低壓傳輸線向快速高壓脈沖開關供電。所述的輸出負載電路由阻尼電阻R2、放電電阻R3和測試電容C2組成，阻尼電阻R2和放電電阻R3的一端分別與快速高壓脈沖開關連結，阻尼電阻R2的另一端和測試電容C2一端分別與輸出負載連結，放電電阻R3的另一端和測試電容C2的另一端分別接地。

所述的供電模塊向開關模塊提供0-6KV連續可調的直流電壓、額定輸出電流10mA。

所述的外部觸發信號源的觸發信號為10KHz的TTL信號。

本發明結構簡單、操作方便、穩定性好，具有上升沿快、頻率及占空比可調制。在激光電離光譜學、激光質譜技術等領域，本發明可以為里德堡態場致電離過程提供納秒級上升沿的脈沖場，從而使里德堡態場致電離過程達到較高的電離率。

附圖說明

圖1?是本發明的里德堡態場致電離實驗中納秒級上升沿高壓脈沖產生裝置的電路圖。

????其中：

?????????1?供電模塊?????????2開關模塊

?????????3?輸出負載電路?????4?直流穩壓電源

?????????5?Ⅰ號電源?????????6?快速高壓脈沖開關

?????????7?外部觸發信號源???8?Ⅱ號電源。

具體實施方式

以下，參照附圖和實施例對本發明的里德堡態場致電離實驗中納秒級上升沿高壓脈沖產生裝置進行詳細說明：

如圖1所示，一種里德堡態場致電離實驗中納秒級上升沿高壓脈沖產生裝置，包括供電模塊1、開關模塊2和負載電路3，供電模塊1、開關模塊2和負載電路3分別通過高壓傳輸線連結。

其中，供電模塊1包括直流穩壓電源4和R₁C₁濾波電路，并由I號電源5通過低壓傳輸線向直流穩壓電源4提供24V的供電。供電模塊1向開關模塊2可提供0-6KV連續可調的直流電壓、額定輸出電流10mA。R₁C₁濾波電路有效濾除直流穩壓源輸出中的交流部分。