10/40A-HS-CE Hoogspanningsversterker 10 kV, 120mA

“Four-quadrant output” verwijst naar het vermogen van de versterker om zowel stroom te leveren als op te nemen, bij zowel positieve als negatieve spanningspolariteit. In de praktijk betekent dit dat de 10/40A-HS-CE een belasting die energie teruglevert (zoals een capacitieve of inductieve belasting) net zo effectief kan aansturen als een belasting die uitsluitend energie verbruikt. Dit vermogen zorgt voor een stabiele en nauwkeurige uitgang, zelfs wanneer de impedantie van de belasting verandert of wanneer de belasting stroom terugkoppelt naar de versterker.

Ja. Deze versterker is specifiek ontworpen voor capacitieve en andere reactieve belastingen. De hoge slew rate (~900 V/µs) en de four-quadrant-uitgangstrap maken het mogelijk om capacitieve belastingen snel op en te ontladen zonder oscillatie. De closed-loop-terugkoppeling en het vermogen om stroom te leveren/op te nemen zorgen ervoor dat de uitgangsspanning onder controle blijft, zelfs bij veeleisende capacitieve elementen (zoals piëzo-elektrische actuatoren of grote elektro­statische platen).

De 10/40A-HS-CE wordt gebruikt in uiteenlopende hoogspanningstoepassingen in zowel onderzoek als industrie. Typische toepassingen zijn elektroforese (het aanleggen van hoge spanningen door gels of vloeistoffen voor moleculaire scheiding), elektro-optische modulatie (aansturing van Pockels-cellen en andere optische modulatoren), materiaalpoling (het uitlijnen van dipolen in ferro-elektrische of piëzo-elektrische materialen) en testen op diëlektrische doorslag. Daarnaast is hij geschikt voor algemeen hoogspannings-AC- of DC-biasing in laboratoria, ionenbundelsturing, massaspectrometrie en overal waar nauwkeurige, snel schakelende hoogspanning vereist is.

De 10/40A-HS-CE wordt aangestuurd via een analoge laagspanningsingang. Door een ingangs_signaal van ±10 V aan te bieden (bijvoorbeeld van een functiegenerator of DAC) kunt u de uitgang over het volledige bereik van ±10 kV aansturen (de versterker heeft een vaste versterking van 1000 V/V). Op het frontpaneel zit voor de veiligheid een hoogspanningsschakelaar ON/OFF (en deze kan ook op afstand worden bediend). Er zijn ook BNC-monitoruitgangen: één geeft een laagspanningsweergave van de hoogspanningsuitgang (bijvoorbeeld: 1 V uit komt overeen met 1000 V uitgangsspanning, zodat u de uitgangsgolfvorm op een oscilloscoop kunt bekijken) en een andere monitor geeft een evenredige spanning die de uitgangsstroom weergeeft. Deze functies maken het eenvoudig om de uitgang van de versterker in real time te regelen en te meten.

Deze versterker bevat meerdere beschermingslagen om een veilige werking te garanderen. Hij heeft een door de gebruiker selecteerbare instelling voor stroombegrenzing/uitschakeling: in stroombegrenzingsmodus begrenst de versterker de uitgangsstroom tot een vooraf ingestelde drempel (zodat deze ~40 mA DC of de ingestelde limiet niet overschrijdt), terwijl de versterker in tripmodus uitschakelt (uitgang wordt gedeactiveerd) wanneer er een overstroomconditie optreedt. De uitgang is ook kortsluitbeveiligd: als de uitgang per ongeluk wordt kortgesloten of als er een boogontlading optreedt, kan de versterker dit kortstondig zonder schade verdragen en zal hij, afhankelijk van de configuratie, begrenzen of in trip gaan. Daarnaast kunnen een interne interlock en mogelijkheden voor afstandsbediening als veiligheidsmaatregelen worden gebruikt (bijvoorbeeld kan een veiligheidsinterlock in het lab worden bedraad naar de remote HV off). De versterker schakelt de hoogspanningsuitgang bovendien alleen in wanneer de tuimelschakelaar op het frontpaneel aan staat (en de remote interlock gesloten is), wat een fail-safe biedt tegen onbedoelde HV-activering. Tot slot is het apparaat CE-conform (bij 230 V-modellen), wat betekent dat het voldoet aan strenge veiligheids- en EMC-normen.

Small-signal bandwidth verwijst naar het frequentiebereik waarover de versterker signalen met een kleine amplitude (doorgaans enkele procenten van full scale) kan uitgeven met minimale verzwakking (typisch het -3 dB-punt). Bij de 10/40A-HS-CE loopt de kleinsignaalbandbreedte door tot boven 25 kHz, wat betekent dat hij hoogspanningsoscillaties met kleine amplitude kan reproduceren tot in de orde van tientallen kilohertz. Large-signal bandwidth verwijst naar de bandbreedte wanneer de versterker signalen met een grote amplitude aanstuurt (bijna de volledige ±10 kV-swing). In deze versterker is de grootsignaalbandbreedte (-3 dB) ongeveer 23 kHz. Het verschil ontstaat vooral door de slew rate en vermogensbeperkingen: bij zeer hoge frequenties is een volledige ±10 kV-sinus lastiger aan te sturen, waardoor de effectieve bandbreedte voor grote swings iets lager is. Praktisch betekent dit dat de versterker kleinere AC-signalen bij iets hogere frequenties kan aansturen, terwijl signalen met maximale amplitude beperkt blijven tot grofweg het lage 20 kHz-bereik. Daarnaast is de grootsignaalbandbreedte bij 1% vervorming ~9 kHz, wat aangeeft dat als je een uitgang met zeer lage vervorming nodig hebt, het raadzaam is onder ~9 kHz te blijven voor full-scale signalen.

De 10/40A-HS-CE beschikt over ingebouwde monitoruitgangen waarmee u de uitgang eenvoudig in real time kunt volgen. Op het frontpaneel (of het achterpaneel, afhankelijk van het model) bevinden zich BNC-connectoren voor een spanningsmonitor en een stroommonitor. De spanningsmonitor levert een geschaalde replica van de hoogspanningsuitgang (bijvoorbeeld 0–10 V overeenkomend met 0–10 kV), die u kunt aansluiten op een oscilloscoop of datalogger om de daadwerkelijke uitgangsgolfvorm en het spanningsniveau te zien zonder een hoogspanningsprobe nodig te hebben. Op vergelijkbare wijze geeft de stroommonitor een laagspanningssignaal af dat evenredig is met de uitgangsstroom (zodat u kunt volgen hoeveel stroom naar uw belasting wordt geleverd of uit uw belasting wordt opgenomen). Met behulp van deze monitors kunt u tijdens experimenten veilig de prestaties van de versterker (spanning en stroom) meten en vastleggen. De meegeleverde kalibratie van het instrument zorgt ervoor dat deze monitoruitgangen nauwkeurige weergaven zijn van de werkelijke waarden.