50/12-H-CE Hoch­spannungsverstärker 50 kV, 12 mA

Dieser Verstärker ist dafür ausgelegt, sowohl ohmsche als auch reaktive Lasten zu treiben. Dank seiner Vier-Quadranten-Ausgangsstufe kann er je nach Bedarf Strom liefern oder aufnehmen. In der Praxis bedeutet das, dass er kapazitive Lasten (wie elektro­statische Aktoren oder Piezoelemente) sowie induktive Lasten ohne Instabilität beherrscht. Selbst wenn Ihre Anwendung einen stark kapazitiven Sensor oder eine Ionenfalle umfasst (was normalerweise eine Phasenverschiebung verursachen würde), kann das 50/12-Gerät diese über den gesamten Bereich von ±50 kV treiben und dabei eine präzise Regelung und schnelle Reaktion beibehalten.

Die Kleinsignalbandbreite (bis zu ~20 kHz) bezieht sich auf den Frequenzbereich, in dem der Verstärker Signale mit kleiner Amplitude (typischerweise um den -3-dB-Punkt) ohne nennenswerte Dämpfung ausgeben kann. Anders gesagt: Bei kleinen Spannungshüben bleibt der Ausgang bis etwa 20 kHz linear und genau. Die Großsignalbandbreite (~1,4 kHz bei 2 % Verzerrung) ist der Bereich für Vollaussteuerung bzw. Signale mit großer Amplitude; bei diesen höheren Spannungen kann der Verstärker Wellenformen bis ungefähr 1,4 kHz präzise wiedergeben, bevor die Verzerrungen zunehmen (rund 2 % THD). Im Wesentlichen ist die Kleinsignalbandbreite höher, weil sich sehr kleine Ausgangsänderungen schneller nachbilden lassen, während das Treiben des vollen ±50-kV-Hubs mehr Zeit benötigt und damit die obere Frequenzgrenze für große Auslenkungen begrenzt.

Der Verstärker 50/12-H-CE hat eine feste DC-Spannungsverstärkung von 5000 V/V. Das bedeutet: Für jedes 1 V am Eingang erzeugt er 5000 V am Ausgang. Um den vollen Ausgang von ±50 kV zu erreichen, benötigen Sie ein Eingangssignal von ±10 V (5000 × 10 V = 50.000 V). Der Eingang akzeptiert 0 bis ±10 V DC oder AC (Spitzenwert), sodass ein Standard-Funktionsgenerator oder ein DAC-Ausgang (mit ±10-V-Fähigkeit) verwendet werden kann, um den Verstärker bis an seine Grenzen auszusteuern. Die Eingangsimpedanz beträgt 25 kΩ (50 kΩ im Differenzialmodus), sodass typische Signalquellen nicht nennenswert belastet werden. Stellen Sie stets sicher, dass Ihre Eingangsquelle ein sauberes ±10-V-Signal für den Vollaussteuerungsbetrieb liefern kann und korrekt kalibriert ist, sodass 10 V am Eingang den gewünschten 50 kV am Ausgang entsprechen.

Ja. Der 50/12-H-CE ist DC-stabil, d. h., er kann ein konstantes Hoch­spannungs-DC-Niveau mit minimaler Drift zeitlich unbegrenzt halten. Sie können ihn als programmierbares DC-Hoch­spannungsnetzgerät für Bias-Anwendungen oder Langzeittests einsetzen. Gleichzeitig kann er AC-Wellenformen oder Transienten auf eine DC-Vorspannung aufmodulieren. So könnten Sie beispielsweise eine konstante DC-Vorspannung von 10 kV anlegen und eine kleine AC-Modulation überlagern; der Verstärker hält dabei die Genauigkeit (innerhalb seiner Bandbreitengrenzen) aufrecht. Die DC-Stabilität ist ein zentrales Merkmal und stellt sicher, dass die Spannung auch bei statischen oder langsam veränderlichen Ausgängen über die Zeit präzise bleibt.

Sicherheit und Schutz sind integrale Bestandteile des Designs des 50/12-H-CE. Zunächst bietet er eine vom Benutzer wählbare Strombegrenzung oder automatische Abschaltung: Sie können einstellen, dass entweder der Ausgangsstrom bei einem definierten Schwellenwert begrenzt wird oder das Gerät abschaltet (auslöst), wenn dieser Schwellenwert überschritten wird (z. B. bei einem versehentlichen Kurzschluss oder Lichtbogen). Das schützt sowohl den Prüfling als auch den Verstärker selbst. Außerdem verfügt er über eine integrierte Kurzschlussschutzfunktion, sodass kurzzeitige Kurzschlüsse am Ausgang das Gerät nicht beschädigen. Es gibt lokale und fernbediente Hoch­spannungs-Ein/Aus-Bedienelemente, wodurch sich Sicherheitsverriegelungen oder Not-Aus-Schalter integrieren lassen – unerlässlich in Hoch­spannungsaufbauten. Darüber hinaus ist der Verstärker CE-konform, d. h. er erfüllt strenge Sicherheits- und EMV-Anforderungen (einschließlich Isolations-, Erdungs- und Emissionsvorgaben). Befolgen Sie für eine sichere Installation stets die Hinweise im Benutzerhandbuch (z. B. korrekte Erdung und ausreichende Abstände um die Hoch­spannungs-Ausgangssteck­verbinder).

Jeder Verstärker wird mit einem rückverfolgbaren Kalibrierzertifikat ausgeliefert, das seine Leistung und Genauigkeit anhand nationaler Normen (z. B. NIST in den USA) verifiziert. Das bedeutet: Direkt nach dem Auspacken können Sie darauf vertrauen, dass die Spannungs- und Strommesswerte innerhalb der spezifizierten Genauigkeit liegen (die DC-Verstärkungsgenauigkeit ist besser als 0,1 % vom Vollausschlag). Um die Genauigkeit über die Zeit zu erhalten, wird empfohlen, das Gerät regelmäßig nachkalibrieren zu lassen (das Intervall ist typischerweise jährlich oder gemäß den Anforderungen Ihres Qualitätssystems). Das vollständig halbleiterbasierte Design und die internen Rückkopplungsschleifen tragen ebenfalls zur Erhaltung der Kalibrierung bei – die Drift ist über die Zeit und mit der Temperatur sehr gering, sodass der Betrieb im Alltag konsistent bleibt. Bei Bedarf stehen Kalibrier- und Abgleichservices zur Verfügung, um den Ausgang auf Nennspezifikationen einzustellen; bei normalem Einsatz sollte der 50/12-H-CE jedoch über sein gesamtes Serviceintervall hinweg hochgenau bleiben.

Ein derartiger hoch­spannungsfähiger Präzisionsverstärker hat ein breites Spektrum an spezialisierten Anwendungen. In Forschungslaboren wird er für Untersuchungen in Physik und Materialwissenschaften eingesetzt – zum Beispiel bei Messungen der Dielektrizitätskonstante, bei Hoch­spannungs-Kondensatorprüfungen oder bei der Steuerung von Teilchenstrahlen (wenn elektro­statische Ablenkplatten kontrollierte ±kV-Signale benötigen). Die Halbleiter- und Elektronikindustrie kann ihn für Hoch­spannungs-Bauteilprüfungen und Isolationsprüfungen nutzen, bei denen eine programmierbare HV-Quelle zur Validierung von Bauteilen oder Materialien erforderlich ist. In der Plasmaphysik und bei Gasentladungs-Experimenten kann der Verstärker Elektroden ansteuern, um Plasma- oder Koronaentladungen zu zünden und zu regeln (z. B. in Aufbauten mit dielektrischer Barriereentladung). Ein weiterer Bereich sind elektro­statische Prozesse: Dazu zählen Elektrospinnen (Erzeugung von Nanofasern mit Hoch­spannung), elektro­statische Abscheidung (industrielle Luftreinigung, bei der geladene Platten Partikel entfernen) sowie elektro­statische Levitation oder Sprühen. Im Kern kann jede Anwendung, die eine stabile, einstellbare Hoch­spannung bei moderatem Strom erfordert – insbesondere wenn die Last kapazitiv ist oder einen bidirektionalen Stromfluss benötigt – von den Fähigkeiten des 50/12-H-CE Verstärkers profitieren.