High-voltage semiconductor voltage pulse generator for capillary discharge formation in soft X-ray radiation source

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The results of the development of a high-voltage semiconductor voltage generator (based on IGBT transistors) with a pulse transformer and the results of experiments on generating a capillary discharge using it on a compact gas-discharge source capable of generating pulses of soft X-ray radiation (SXR) in the area of the socalled «water window» - with wavelength in the range of 2.4...4.4 nm. Methods for designing a high-voltage pulse voltage pulse generator are described: theoretical calculations and results of modeling the electrical circuit diagram in the LTSpice software package, the developed design of a pulse transformer based on N87 ring ferrites and the generator itself is described, the results of its operation as part of a compact gas-discharge radiation source are presented and analyzed. The prospects of using such a high-voltage generator (with semiconductor transistor switches) with a pulse transformer as part of a soft X-ray radiation source are shown due to its technical and operational features: the developed generator is capable of operating from an alternating current network of 380 V/50 Hz in a frequency-burst mode (with a repetition rate of the generated voltage pulses up to 600 Hz) and charges the capillary capacitance of the SXR source to a voltage of more than 20 kV in a time of about 4 μs, has small dimensions, does not create pulsed high-frequency interference and false alarms, and also has stable output (amplitude-temporary) parameters.

Авторлар туралы

Andrey Samokhvalov

Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies; «Laboratory V.A. Burtseva» LLC

Email: samokhvalov.itmo@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4318-1991

Candidate of Technical Sciences, Assistant at the Laboratory of Industrial Laser Technologies, School of Physics and Engineering, National Research University ITMO; Senior Researcher, «Laboratory V.A. Burtseva» LLC

Saint-Petersburg, Russian Federation

Kirill Sergushichev

«Laboratory V.A. Burtseva» LLC

Email: k.a.sergishichev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9379-2809

Engineer

Saint-Petersburg, Russian Federation

Stepan Eliseev

«Laboratory V.A. Burtseva» LLC; St. Petersburg State University

Email: step.eliseev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1140-3625

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Senior lecturer

Saint-Petersburg, Russian Federation

Artyom Smirnov

St. Petersburg State University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: cmid@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-9341-674X

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Researcher

Saint-Petersburg, Russian Federation

Maria Timshina

St. Petersburg State University

Email: mariytimshina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3868-3797

Graduate student, Researcher

Saint-Petersburg, Russian Federation

Timur Bronzov

St. Petersburg State University

Email: imp_impaler@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-2987-9321

Research engineer

Saint-Petersburg, Russian Federation

Әдебиет тізімі

  1. Weinhardt V, Chen J, Ekman A, Mcdermott G, Le Gros M.A. Imaging cell morphology and physiology using X-rays. Biochemical Society Transactions. 2019; 47(2):BST20180036. https://doi.org/10.1042/BST20180036
  2. Loconte V, Chen J-H, Chen J-H, Cortese M, Ekman A, Le Gros MA, Larabell C, Barten-schlager R, Weinhardt V. Using soft X-ray tomography for rapid whole-cell quantitative imaging of SARS CoV-2-infected cells. Cell Reports Methods. 2021;1(7):100117. https://doi.org/10.1016/j.crmeth.2021.100117
  3. Jacobsen C, Kirz J. X-ray microscopy with synchrotron radiation. Nature Structural Biology. 1998; 5:650-653. https://doi.org/10.1038/1341
  4. Adam J, Moy J, Susini J, Adam J, Moy J. Tabletop water window transmission x-ray microscopy: Review of the key issues, and conceptual design of an instrument for biology. Review of Scientific Instruments. 2005;76:091301. https://doi.org/10.1063/1.2018633
  5. Kördel M, Dehlinger A, Seim C, Vogt U, Fogelqvist E, Sellberg JA, Stiel H, Hertz HM. Laboratory water-window x-ray microscopy. Optica. 2020;7(6): 658-674. https://doi.org/10.1364/OPTICA.393014
  6. Benk M, Bergmann K, Schäfer D, Wilhein T. Compact soft x-ray microscope using a gas discharge light source. Optics Letters. 2008;33(20):2359-2361. https://doi.org/10.1364/OL.33.002359
  7. Nawaz MF, Nevrkla M, Jancarek A, Torrisi A, Parkman T, Turnova J, Stolcova L, Vrbova M, Limpouch J, Pina L, Wachulak P. Table-top water-window soft X-ray microscope using a Z-pinching capillary discharge source. Journal of Instrumentation. 2016; 11(07):P07002. https://doi.org/10.1088/1748-0221/11/07/P07002
  8. Malyshev IV, Chkhalo NI. A method of z-tomography using high-aperture soft X-ray microscopy. Ultramicroscopy. 2019;202:76-86. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2019.04.001
  9. Samokhvalov AA, Sergushichev KA, Eliseev SI, Bronkhov TP, Bolshakov EP. Optimization of parameters of a compact soft x-ray source for operation in the wavelength range 2-5 NM. Zhurnal tekhnicheskoi fiziki [Journal of Technical Physics]. 2022;92(8):1213-1218. (In Russ.) https://doi.org/10.21883/JTF.2022.08.52786.73-22
  10. Samokhvalov AA, Sergushichev KA, Eliseev SI, Smirnov AA, Bronzov TP, Getman DV, E.P. Bolshakov ER. Fast capillary discharge device for soft x-ray generation in the «carbon-window» and «water-window» spectral regions. Journal of Instrumentation. 2022;17(6):P06002. https://doi.org/10.1088/1748-0221/17/06/P06002

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».