20/20C-HS-H-CE Hoogspanningsversterker 20 kV, 60 mA

Een vierkwadranten-uitgangstrap betekent dat de versterker zowel stroom kan leveren als opnemen en zowel positieve als negatieve spanningen op de belasting kan zetten. In de praktijk zorgt dit ontwerp ervoor dat de ±20 kV versterker capacitieve of inductieve belastingen zonder instabiliteit kan aansturen. Indien nodig trekt hij de uitgang actief richting 0, waardoor nauwkeurige bipolaire regeling van hoogspanningssignalen mogelijk is, zelfs bij reactieve belastingen (bijvoorbeeld het snel laden en ontladen van een condensator).

De kleinsignaalbandbreedte verwijst naar het frequentiebereik waarin de versterker signalen met een kleinere amplitude (binnen het lineaire bereik) natuurgetrouw kan reproduceren – in dit geval van DC tot ongeveer 20 kHz (-3 dB-punt). De grootsignaalbandbreedte wordt gedefinieerd voor uitsturing op volledige schaal en is lager (DC tot ongeveer 5,2 kHz voor een bijna 20 kV piek-tot-piek-uitgang met ~1% vervorming). Eenvoudig gezegd kan de versterker zeer snelle, kleine spanningsveranderingen tot in de tientallen kilohertz aan, maar bij maximale 20 kV-uitslagen ligt de praktische frequentiegrens door slew-rate- en vermogensbeperkingen in de orde van enkele kilohertz.

Deze versterker wordt gebruikt in een breed scala aan wetenschappelijke en industriële toepassingen. Typische toepassingen zijn het aansturen van elektro­statische afbuigplaten in deeltjesversnellers, het leveren van bias-spanning bij plasmageneratie en bij experimenten met diëlektrische barrièreontlading, en het regelen van hoogspanningsgolfvormen in de materiaalkunde (bijv. het polen van ferro-elektrische materialen of het testen van isolatiedoorbraak). Daarnaast is hij zeer geschikt voor elektro-optische modulatie, electrospinning-opstellingen, het sturen van ionenbundels en elke toepassing die een stabiele, programmeerbare hoogspanningsbron met snelle respons vereist. In essentie kan elk scenario dat tot ±20 kV nodig heeft met fijne regeling en snel schakelen profiteren van de 20/20C-HS-versterker.

De versterker wordt aangestuurd met een laagspannings-ingangssignaal: een analoge spanning van ±10 V stuurt de uitgang over het volledige bereik van ±20 kV (de vaste versterking is 2000 V/V). Je kunt deze stuursapnning via een BNC-connector op het frontpaneel aanbieden vanaf een functiegenerator of DAC. Het apparaat biedt ook handige monitoruitgangen: één BNC geeft een laagspanningsweergave van de hoogspanningsuitgang (op schaal 1/2000, dus 10 V komt overeen met 20 kV) en een andere BNC biedt een stroommonitor (1 V uitgang per 6 mA belastingsstroom). Met deze monitoren kun je de werkelijke uitgangsspanning en -stroom in real time op een oscilloscoop of meetinstrument bekijken, voor veilige en nauwkeurige terugkoppeling zonder de hoge spanning direct te hoeven meten.

De 20/20C-HS-H-CE is uitgerust met uitgebreide beveiligingsfuncties. Hij beschikt over een instelbare limit/trip-circuit voor stroom: als de belasting probeert meer te trekken dan de ingestelde stroomdrempel (bijvoorbeeld door een kortsluiting of een boogontlading), zal de versterker de uitgangsstroom begrenzen of uitschakelen (trip) om schade te voorkomen. De uitgang is bovendien van nature kortsluitbeveiligd, wat betekent dat kortstondige kortsluitingen naar massa het apparaat niet zullen vernietigen. Daarnaast gaat de versterker in een out-of-regulation- of fouttoestand als hij de gevraagde uitgang niet kan handhaven (bijv. wanneer hij voorbij zijn bandbreedte- of vermogensmogelijkheden wordt belast) en zal hij de hoogspanningsuitgang uitschakelen totdat de conditie is verholpen. Er zijn statusindicatoren voor dergelijke fout- of tripcondities op het frontpaneel, en het ontwerp bevat veiligheidsinterlocks (zo wordt de hoogspanningsuitgang bijvoorbeeld automatisch uitgeschakeld als een afdekpaneel wordt verwijderd). Al deze functies zorgen voor een veilige werking en beschermen zowel de gebruiker als de apparatuur die op de versterker is aangesloten.

Ja. De versterker is DC-stable, wat betekent dat hij een constante hoogspanningsuitgang zonder drift kan aanhouden, net als een geregelde hoogspanningsvoeding. U kunt een DC-niveau instellen (door een constante stuurspanning aan te leggen) en de versterker levert een overeenkomstige DC-spanning tot 20 kV met hoge nauwkeurigheid. Dankzij het closed-loop ontwerp blijft de uitgang stabiel (de drift is zeer laag, in de orde van enkele tientallen ppm per uur na opwarmen). Dit maakt hem geschikt voor het biasen van componenten of materialen met een hoge DC-spanning gedurende lange tijd. Let wel op dat de continue uitgangsstroom beperkt is tot 20 mA; binnen die stroomcapaciteit gedraagt hij zich als een programmeerbare HV-voeding. Het toestel wordt zelfs geleverd met een kalibratiecertificaat, zodat u erop kunt vertrouwen dat de uitgangsspanning precies overeenkomt met uw instelling (binnen de gespecificeerde nauwkeurigheid).

De 20/20C-HS-H-CE is ontworpen in een standaard 19-inch rekmontagechassis (ongeveer 11 inch hoog, wat overeenkomt met 6U hoogte). Het apparaat past fysiek in een standaard apparatuurrek of kan op een laboratoriumwerkbank worden gebruikt. Met een gewicht van circa 25 kg is hij behoorlijk zwaar; voor rekinstallatie kan daarom een uitschuifbare legplank of het tillen door twee personen nodig zijn, maar eenmaal geplaatst is hij zeer stabiel. Wat de voedingsvereisten betreft, werkt het model "-H-CE" op een gangbare netvoeding (fabrieksmatig ingesteld op 180–250 V AC, 50/60 Hz voor CE-conformiteit, met een alternatieve configuratie voor 115 V AC indien nodig). Qua integratie is de bediening eenvoudig via BNC-connectoren, en het frontpaneel biedt gemakkelijke toegang tot bedieningselementen en statusindicatoren. Al met al is de versterker, zolang u over voldoende fysieke ruimte en een geschikte netvoeding beschikt, in hoge mate plug-and-play voor hoogspanningswerk. Het is aan te raden voor een goede aarding te zorgen en de richtlijnen in de gebruikershandleiding voor ventilatie en veiligheid te volgen, maar er is geen speciale infrastructuur nodig bovenop standaard laboratoriumapparatuur.