610E-K-CE Hoogspanningsversterker 10 kV, 2 mA

Deze hoogspanningsversterker ondersteunt zes selecteerbare bedrijfsmodi. Hij kan functioneren als een standaard hoogspanningsversterker (met een versterking van 100 V/V of 1000 V/V), als een hoogspanningsreferentievoeding, als een transconductantieversterker (spannings-naar-stroomomzetter), als een precisie-stroombron of als een hoogspanningsregelaar. Elke modus verandert hoe het apparaat de uitgang regelt: zo stelt u in voedingsmodus de uitgang in via een draaiknop op het frontpaneel, terwijl in versterkermodus de uitgang een extern signaal getrouw versterkt. Deze multimode-functionaliteit maakt het mogelijk dat één instrument in het lab veel rollen vervult, van het genereren van stabiele DC-hoogspanningen tot het versterken van dynamische signalen of het regelen van stroom in een schakeling.

De 610E-K-CE heeft een bereikselector op het frontpaneel waarmee u het uitgangsspanningsbereik kunt kiezen. Intern schakelt hij de versterking van de versterker om: in de lage-bereikmodus is de versterking 100 V/V (tot ±1 kV uitgang voor een ±10 V ingang), en in de hoge-bereikmodus is de versterking 1000 V/V (tot ±10 kV uitgang voor dezelfde ingang). Door deze berekschakelaar om te zetten ruilt u maximale spanning in voor een fijnere regelresolutie. Dat betekent dat u kwetsbare laagspanningsexperimenten in het ±1 kV-bereik kunt uitvoeren en eenvoudig kunt overschakelen naar het volledige ±10 kV-bereik wanneer hogere spanning nodig is, allemaal op hetzelfde apparaat.

De “kleinsignaalbandbreedte” verwijst naar het frequentiebereik waarover de 610E-K-CE kleine amplitudesignalen getrouw kan versterken (doorgaans gemeten op het –3 dB-punt bij een zeer kleine uitgangsuitslag). Voor deze versterker loopt de kleinsignaalbandbreedte op tot ongeveer 10 kHz, wat betekent dat hij golfvormen of snelle spanningsveranderingen in dat frequentiebereik aankan zolang de amplitude klein is. Grootsignaalbandbreedte daarentegen beschrijft de bandbreedte wanneer de versterker een aanzienlijk deel van zijn volledige uitgangsspanning aanstuurt (d.w.z. hoogspanningsuitslagen). In dat geval is de bandbreedte lager — ruwweg tot ongeveer 1,2 kHz bij volledige ±10 kV-uitgang (bij –3 dB verzwakking). Praktisch gezien geeft de grootsignaalbandbreedte aan hoe snel je de uitgang bij hoge spanningsniveaus kunt laten uitslaan. Voor nog strengere lineariteit (bijv. vervorming onder 1% houden) is de effectieve grootsignaalbandbreedte ongeveer 600 Hz. Samengevat kan de 610E-K-CE zeer snelle veranderingen leveren bij lage spanningen, maar bij de maximale amplitude van 10 kV is de snelheid beperkt tot het kHz-bereik.

Ja. De versterker is ontworpen als een vierkwadranten-uitgangsapparaat, wat betekent dat hij zowel stroom kan leveren als stroom kan opnemen over het positieve en negatieve spanningsbereik. Deze eigenschap is vooral belangrijk voor het aansturen van capacitieve of andere reactieve belastingen (zoals piëzo-elektrische transducers of elektro­statische platen) die, wanneer de spanning verandert, stroom terug in de versterker kunnen leveren. De uitgangstrap van de 610E-K-CE blijft stabiel bij capacitieve belastingen en kan terugkerende energie actief absorberen, waardoor hij dergelijke belastingen zonder oscillatie kan aansturen. In de praktijk betekent dit dat u condensatoren, piëzo-apparaten of hoogspanningsactuatoren rechtstreeks op de versterker kunt aansluiten en dat deze betrouwbaar reageert op zowel het laden als het ontladen ervan, afhankelijk van uw golfvorm, terwijl de regeling in alle vier de bedrijfsquadranten behouden blijft.

De 610E-K-CE bevat verschillende veiligheids- en beschermingsfuncties. Ten eerste heeft hij een automatische kortsluitbeveiliging die de uitgangsstroom begrenst in geval van een vlamboog of een directe kortsluiting over de uitgang, waardoor schade aan het apparaat en het te testen object wordt voorkomen. De versterker is ook CE compliant, wat betekent dat hij voldoet aan strenge veiligheidsnormen (waaronder eisen voor isolatie, aarding en EMC) voor het werken met hoge spanning. Daarnaast bevat het frontpaneel een veiligheidsinterlock of een schakelaar voor het inschakelen van de hoge spanning – vaak een sleutelschakelaar of een drukknop – zodat de hoogspanningsuitgang snel kan worden uitgeschakeld of op afstand kan worden aangestuurd via een TTL-signaal. Er is ook een uitgangspolariteitskeuzeschakelaar met een Off-stand, waarmee de uitgang volledig spanningsvrij kan worden gemaakt zonder de hele unit uit te schakelen. Samen zorgen deze functies ervoor dat de operator meerdere beschermings- en controleniveaus heeft bij het werken met de ±10 kV-uitgangen.

De 610E-K-CE is voor een hoogspanningsapparaat zeer responsief. De slew rate is groter dan 35 V/µs (35 volt per microseconde), een maat voor hoe snel de uitgang kan veranderen. Ter illustratie: een stap van 10 kV wordt bij die snelheid in enkele honderden microseconden doorlopen. Formeler: de insteltijd tot ongeveer 1% van een nieuwe setpoint bij een volledige stap van 0 tot 10 kV is minder dan 1 milliseconde. Deze snelle respons is voordelig wanneer de hoogspanning snelle setpointveranderingen moet volgen of bij het genereren van snelle spanningsgolfvormen. Dit zorgt ervoor dat, zelfs wanneer u een plotselinge verandering op het ingangssignaal aanbrengt of de uitgangsknop aanzienlijk verdraait, de uitgang van de versterker de nieuwe gewenste spanning vrijwel onmiddellijk bereikt (binnen een duizendste seconde bij een verandering over het volledige bereik).

Deze versterker wordt gebruikt in een breed scala aan gespecialiseerde engineering- en onderzoekstoepassingen. Zo kan hij bijvoorbeeld bij experimenten met closed-loop laadregeling een gecontroleerde hoogspanning leveren om materialen of componenten te laden, terwijl het laadniveau wordt gemonitord en op peil gehouden. In elektrofotografisch onderzoek (zoals het ontwikkelen en testen van onderdelen voor laserprinters of kopieerapparaten) is zijn vermogen om zeer stabiele hoogspanningen te leveren essentieel voor het laden en overbrengen van toner. De 610E-K-CE wordt ook vaak gebruikt voor isolatietests en evaluatie van diëlektrische materialen: hij kan een hoge DC-bias of een golfvorm op een materiaalmonster aanleggen en helpen om de isolerende eigenschappen of doorslagspanning te beoordelen. Daarnaast kan elke toepassing die een nauwkeurige hoogspanningsbias of -aansturing vereist hiervan profiteren; voorbeelden zijn het aansturen van piëzo-elektrische actuatoren, elektro­statische afbuigplaten, elektroden voor ionenbundelsturing, of zelfs gebruik als programmeerbare hoogspanningsbron in kalibratielabs. Kortom: wanneer een stabiele, regelbare hoogspanning tot 10 kV nodig is met weinig ruis en een goede nauwkeurigheid, is deze versterker een uitstekende kandidaat.

De 610E-K-CE is ontworpen voor hoge nauwkeurigheid, met een closed-loop terugkoppelsysteem dat de uitgang continu bewaakt en corrigeert zodat deze overeenkomt met de gewenste setpoint. Het apparaat heeft een gespecificeerde nauwkeurigheid van de spanningsversterking (bijvoorbeeld beter dan 0,3% van full scale in versterkermodus), wat betekent dat de uitgang nauw overeenkomt met de ingangssturing. Om dit precisieniveau te waarborgen, wordt elke unit geleverd met een NIST-traceable kalibratiecertificaat. Dit betekent dat de uitgangsmeting en -weergave zijn gekalibreerd tegen normen van het National Institute of Standards and Technology, zodat u kunt vertrouwen op de spanning- en stroommetingen die het apparaat levert. Na verloop van tijd kan, zoals bij alle precisie-instrumenten, herkalibratie nodig zijn; de fabrikant geeft aanbevolen kalibratie-intervallen en biedt diensten om de versterker binnen specificatie te houden. In dagelijks gebruik helpen de lage drift en de DC-stabiliteit van het ontwerp om de nauwkeurigheid te behouden zonder frequente bijstellingen. Kortom: vanaf dag één is de nauwkeurigheid van de versterker geverifieerd en zorgt het ontwerp ervoor dat de doelwaarden voor uitgangsspanning en -stroom betrouwbaar worden aangehouden.