范文一：【doc】ns脉冲电场发生器的研制及应用

ns脉冲电场发生器的研制及应用 ?

368?

第34卷

2008矩

第2期

2月

Vo1.34No.2

Feb.2008

ns脉冲电场发生器的研制及应用

米彦,莫登斌,姚陈果,李成祥,孙才新,唐丽灵.,刘欢

(1.重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆400044; 2.重庆大学生物工程学院,重庆400044)

摘要:为了研究ns脉冲电场诱导肿瘤细胞的凋亡效应,结合开关电源技术和脉冲功率技术,研制了一套多参数

大范围独立可调的ns脉冲电场发生器.该发生器由高压直流电源,脉冲形成电路和辅助电路3部分组成,输出的

脉冲幅值O,1.2kV内连续可调,重复频率1Hz,10kHz内连续可调,脉冲宽度分100,200,600和1000ns4级可

调,脉冲个数可以任意预置,上升时间<30n8,并具有显示和保护功能.实验室调试和医学细胞实验结果表明,该

发生器调节方便,性能稳定,能够有效诱导人肝癌细胞凋亡,为ns脉冲电场诱导肿瘤细胞凋亡的机理和阈值参数

选择规律的深入研究奠定了基础.

关键词:ns脉冲电场;发生器;工作原理;应用;人肝癌细胞;凋亡;流式细胞术 中图分类号:TM83;Q64文献标志码:A文章编号:1003—6520I2008)02—0368—05 DevelopmentandApplicationofNanosecondPulsedElectricFieldsGenerator

MIYan,MODeng—bin,YAOChen—guo,LICheng—xiang,

SUNCai—xin.TANGIi—ling.,LIUHuan.

(1.StateKeyIaboratoryofPowerTransmissionEquipmentandSystemSecrityandNewTechnology.

ChongqingUniversity,Chongqing400044,China;

2.BioengineeringCollege,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China) Abstract:InordertoresearchapoptosiseffectsofcancercellinducedbynanosecondpulsedelectricfieldsInsPEF),

onthebasisofcombinationofswitchingpowersupplytechnologywithpulsedpowertechnology,thispaperdevel—

opedansPEFgeneratorwhoseoutputmultipleparameterscouldbeadjustedinawiderangeandindependently.The

generatorwascomposedofahigh—

voltagedirectcurrentpowersupply,apulseformingcircuitandanassistantcir—

cult.Theamplitudeofoutputpulsecouldbeadjustedcontinuallyfrom0Vto1.2kVbymeansofadjustingthedriv—

ingsignalinhigh—

voltagedirectcurrentpowersupply.Therepeatrateofoutputpulsecouldbeadjustedcontinually

from1Hzto1kHzbymeansofadjustingthecontrolcircuitinassistantcircuit.Thewidthofoutputpulsecouldbe

adjustedtolOOns,200n8,600nsand1000nsbymeansofswitchingtodifferentenergystoringcapacitorinpulse

formingcircuit.Thenumberofoutputpulsecouldbepresettoanyvalueandtherisetimeofoutputpulsewasless

than30ns.Allabove—

mentionedparameterscouldbedisplayedviaLED.Over-vohage,over-currentandshortcir—

cultprotectionswerealsoavailable.Debuggingresultsinlaboratoryandmedicalcellexperimentresultsshowthat

nsPEFgeneratorcanbeadjustedconvenientlyandoperatedstably.Furthermore,nsPEFcani

nduceapoptosisofhu—

manlivercancercelleffectively.Inconclusion,thisnsPEFgeneratoriscompetentforresearc

hofmechanismand

optimalparametersforcancercellapoptosisinduction. Keywords:nanosecondpulsedelectricfield(nsPEF);generator;operationprinciple;applica

tion;humanlivercanc—

ercell;apoptosis;flowcytometry

0引言

美国MIT学者JCWeaver教授等人发现,在

脉宽100/as级,电场强度1,2kV/cm级的脉冲作

用下,细胞的脂质双层膜被暂时重新排列形成了

基金资助项目:国家自然科学基金(50637020,50407007);高等

学校博士学科点专项科研基金(20050611020);重庆市科委重大专项

(2005AA5008—3).

ProjectSupportedbyNationalNaturalScienceFoundationof China(50637020,50407007),ResearchFundfortheDoctoralPro—

gramofHigherEducationofChina(20050611020),MajorProgram ofChongqingScience&TechnologyCommission(2005AA5008—3).

一

些被称为微孑L的亲水性通道,细胞膜的这种改变

导致许多平时不能通过膜的亲水性大分子能够顺利

通过.当脉冲取消后,大多数情况下微孔会关闭而

不会对细胞造成任何影响,这种在s脉冲电场作用

下细胞膜出现暂时微孑L的物理过程称之为电穿孔.

产生电穿孑L现象后,细胞膜的渗透性大大增强,有利

于细胞吸收各种药物分子,基因物质,蛋白质和其它

大分子等,而电穿孑L对细胞核等膜内细胞器没有影

响.目前电穿孑L技术已成功应用于肿瘤的电穿孑L疗

法及基因疗法,细胞电融合和经皮给药等领域]. 最近研究表明E8-13]:当脉宽降低至ns级,电场 g术m

?

技

E压

a

电

高

2008年2月高电压技术第34卷第2期?369? 强度升高到?10kV/cm时,这种ns脉冲电场带来 的是一系列与电穿孔现象截然不同的细胞响应,细 胞膜表面尽管没有发生明显的电穿孔现象,但细胞 内部出现了磷脂酰丝氨酸外翻,Caspases活化,钙 离子释放,DNA和染色体破碎,大量微核产生等一 系列的功能性改变,同时诱导细胞发生程序性死亡, 也称之为凋亡,这种现象称为细胞内电处理效应 (IEM).目前,ns脉冲电场以其独特的细胞内电处 理效应及其诱导凋亡的重要特征已引起人们极大的 关注口"].Schoenbach等人的最新研究成果表 明引,在不采用化疗药物的条件下,脉宽300ns,电 场强度2OkV/cm,上升时间30ns,重复频率0.5Hz 的100个方波脉冲能使接种在裸鼠身上的黑素瘤细 胞核固缩,血供中断,并通过诱导肿瘤细胞凋亡使肿 瘤组织自动消融而得到完全治愈.

为了全面,深入地研究ns脉冲电场的细胞内电 处理效应及其诱导凋亡的机理和阈值参数选择规 律,研制1台多参数(电场强度,脉宽,重复频率,脉

冲个数等),大范围,灵活,独立调节的ns脉冲电场 发生器就显得十分重要.UlrikeHahn,Matthew

Behrend,JuergenFKolb等人通过直流电源对Ma— rx回路(或Blumlein传输线,同轴电缆)充电_l删, 然后触发火花间隙,从而在负载上产生ns脉冲,虽 然产生的脉冲幅值较高,上升时间较短,但是实验装 置体积庞大,开关寿命低,控制电路复杂,只能输出 单个脉冲,幅值和脉宽调节也很困难,波形极不光滑 且振荡严重.AltonChaney,RamanaK,Sunkam,

AndrasKuthi等人以MOSFET或雪崩晶体管等半 导体器件作为开关口,通过斩波或电容充放电获 得ns脉冲,虽然重复频率可调,但是脉宽固定,幅值 只能分段调节且其范围受到开关器件的限制.因 此,这些问题在一定程度上影响了ns脉冲电场诱导 肿瘤细胞凋亡效应的实验和机理研究进展. 本文结合开关电源和脉冲功率技术研制了一种 用于诱导肿瘤细胞凋亡的ns脉冲电场发生器.其 输出脉冲的幅值,脉宽,重复频率,脉冲个数大范围 独立可调.此外,本文通过采用陡化措施缩短了脉 冲的上升时问.实验结果表明,该仪器能够满足为 ns脉冲电场诱导肿瘤细胞凋亡实验研究的需要. 1as脉冲电场发生器的工作原理

图1为该ns脉冲电场发生器的原理框图,它主 要由高压直流电源,脉冲形成电路和辅助电路3大 部分组成.

1.1高压直流电源

为了减小仪器的体积和重量,高压直流的产生 一一一一一一一一'一一一一一一一T一一一一一一一一一一一一一一一一一一

一一'一一

;电源脉冲主电路

'辅助电路

图1as脉冲电场发生器原理框图

Fig.1DiagramofnsPEFgenerator

图2高压直流电源原理框图

Fig.2DiagramofHVDCpowersupply

采用了开关电源技术,其基本原理见图2.市电经 过输入陷波电路后进行不可控全桥整流和滤波,得 到约300V的直流电压.然后经过半桥逆变电路将 直流逆变成约为35kHz的高频交流,通过高频脉 冲变压器将电压升高到所需的电压,再经过高频整 流滤波得到输出电压.

驱动电路由专用脉宽调制(PWM)控制芯片 SG3525及外围电路构成,通过调节驱动信号的脉 宽实现电压在o,1.2kV范围内连续灵活可调,从 而调节输出脉冲的幅值.为了提高输出电压的稳定 度,将输出电压和输出电流经过取样,闭环反馈到驱 动电路,输出PWM信号控制逆变电路,从而使输出 电压的稳定度提高到0.5.同时,输入输出是完 全隔离的,从而提高了仪器的安全性.

另外,市电还经过降压变压器降压后进行不可 控全桥整流和滤波,然后通过3端集成稳压器 MC7818得到辅助电源,作为芯片的工作电源. 1.2脉冲形成电路

研究表明],如果生物膜在电脉冲的峰值电压 作用下发生穿孔以后,能以较低的电压维持膜微孔 开放一段时间,有利于提高生物膜穿孔的效率,则指 数衰减脉冲比相同剂量的方波脉冲更有效,因此本 文选择指数衰减波作为输出波形.

ns脉冲通过电容的充放电形成,基本原理见图 3,图中R为充电电阻,C为储能电容,K为开关. 当控制信号处于低电平时开关断开,高压直流电源

HighVoltageEngineeringVo1.34No.2

对电容充电;当驱动信号处于高电平时开关导通,电 容和负载形成RC放电回路,电容对负载放电,形成 指数衰减脉冲,理想情况下的脉冲宽度约为 0.7RC.因此,改变电阻或电容都可以改变脉宽. 本文选择通过改变电容作为调节脉宽的方式. 如何提高脉冲上升沿的陡度是本实验仪器的关 键技术.本文从两个方面提高方波前沿的陡度:一 方面是减小回路杂散电感,根据电路理论l_2,脉冲 的上升时间与杂散电感成正比,因此,在设计过程 中,选择优质无感电阻,电容和杂散电感小的开关器 件;合理布线,尽量减小回路所包含的面积,以减小 回路杂散电感.另一方面,需要选择导通时间快的 开关器件,设计适当的触发信号,从而提高开关本身 的导通速度.

选择台湾进口优质MPA系列无感电容作为储 能电容,将脉宽分为4档,通过4位选择开关切换4 个不同容量的电容以实现对脉宽的分级调节.由于 绝缘栅双极性晶体管(1GBT)具有输入阻抗高,开关 速度快,热稳定性好,通态电压低等优点,本文选择美 国仙童(FAIRCHILD)公司的H(TG18N120BND,其 额定电压为1.2kV,导通时间仅为17ns. 1.3辅助电路

1.3.1控制电路

由两片定时器555及外围电路构成,1片构成

多谐振荡器,完成对驱动信号频率的调节,为了使重 复频率在1Hz,10kHz的大范围连续可调,并尽量 提高调节灵敏度,因此将频率分成4档:0.01,0.1,

1,10kHz,通过切换不同的电容选择不同的频率范 围,再调节电位器可实现频率的精确大范围调节,从 而实现对输出脉冲重复频率的精确调节.另1片 555构成单稳态触发器,将多谐振荡器的输出信号 经过微分电路作为单稳态触发电路的触发信号,输 出固定脉宽的窄脉冲驱动信号,用于驱动IGBT心. 1.3.2显示电路

在高压直流的输出端通过取样比较,再经A/D 转换器转换成数字信号,然后通过数码管显示输出. 将多谐振荡器的输出频率通过以单片机W78E528 为核心的频率计显示输出脉冲的重复频率.以单片 机AT89C52为核心的计时器可以对控制电路进行 启动,计时,时间显示,时间预置,自动关断以及复 位,从而达到对ns脉冲输出的灵活控制. 1.3.3保护电路

该仪器设有两种保护电路,一种是对高压直流 电源设置保护,包括过压,过流和短路保护.另一种 是输出电极的短路保护.仪器的输出电流通过穿芯 式电流传感器检测,然后进行I/V转换,再输入芯 RK/

——

同

压c负

直载

流

I

图3脉冲形成基本原理

Fig.3Basicprincipleofpulseformation

图4as脉冲电场发生器买物

Fig.4PhotographofnsPEFgenerator

片LM311的反相端,构成迟滞反相比较器,其输出 控制IGBT驱动电路的工作电源,从而控制IGBT 通断.当短路或击穿,电流超过设定的阈值时,驱动 电路掉电,无驱动信号输出,IGBT关断,同时发出 报警信号;当电流下降到另一阈值以下时,仪器自动 恢复正常工作状态.

2as脉冲电场发生器的应用

2.1实验室调试

应用上述原理研制出的ns脉冲电场发生器的 实物照片见图4.在实验室长时间的运行和测试表 明,该ns脉冲电场发生器输出的脉冲幅值可以在0 ,

1,kV范围内连续可调,频率可以从1Hz,10 kHz连续可调,分别切换储能电容0.002,0.0047,

O.015和0.033F,当负载为5OQ时,对应的脉冲 宽度分别约为i00,200,600和l000ns,脉冲个数可 以任意预置,并且幅值,频率和脉宽的调节是独立 的,上升时间<30ns.

图5为储能电容0.15F(负载电阻5OQ),重 复频率i00Hz,脉冲幅值500V时的波形.测试 时,输出端示波器采用美国Tektronie公司的 TDS3032B型数字荧光示波器,带宽300MHz,最大 采样频率为2.5GHz;探头为Tektronic公司的 P5100型高压探头,带宽250MHz.由图5可见,脉 冲波形稳定,无振荡,无明显毛刺,上升时间为23ns.

2.2诱导肿瘤细胞凋亡的实验研究

2.2.1实验设计'

实验用细胞株为人肝癌细胞SMMC-772l,贴

2008年2月高电压技术第34卷第2期?371? \

纵l:lOOV/格|

横I:2gS/格\

a)完整波形

/

纵轴:10《)v/格/

横轴:101IS/格

/

/

fb1j:升沿

图5ns脉冲发生器的典型输出波形

Fig.5TypicalwaveformofnsPEF

壁生长,以RPMI1640(GIBCO)培养基培养,培养液 中含有10标准胎牛血清(即标准胎牛血清的培养 液中的含量为10),100/~g/mL青霉素,100g/ mL链霉素,置于37.C,5CO细胞培养箱内培 养[2.实验前用0.25的胰蛋白酶(即胰蛋白粉末 调成浓度为0.259/6的溶液)消化培养瓶内细胞,用 RPMI1640培养液制成单细胞悬液,血球计数板计 数,将1×10,1×10.个细胞接种在自行设计的长 方形电极池(见图6)里培养24h.

实验时将接种的细胞取出,换液,只加入培养 液,不加血清和双抗.将ns脉冲电场发生器的输出 端与图6电极池的铂金电极片相连,输出指数衰减

陡脉冲至肝癌细胞悬液.实验分为两组:对照组不 处理;处理组施加峰值600V,脉宽100ns,上升时 间28ns,重复频率50Hz的ns脉冲电场作用8.5 min.实验结束后用0.25胰酶消化细胞制成细胞 数浓度为10.个/mL单细胞悬液.30min后加入标 记了FITC的AnnexinV,孵育10min后送流式细 胞仪(美国BectonDickinoson公司FACSCalibur 型)检测细胞的凋亡情况.每组实验重复6次,实验 数据以均值?标准差(z?S)表示,应用SPSS11.0 统计软件包进行分析,两组数据问比较采用student t检验,统计学意义P<0.01为显着性差异. 2.2.2实验结果

AnnexinV是一种分子量为35,36kD的

Ca.依赖性磷脂结合蛋白,能与细胞凋亡时翻转到 膜外的磷脂酰丝氨酸(PS)高亲和力特异性结合,以 标记了异硫氰酸荧光素(FITC)的AnnexinV作为 荧光探针,利用流式细胞仪可检测细胞凋亡的发生 情况l_2引.凋亡检测结果见图7,统计数据见表1. 可见,处理组的细胞凋亡比对照组显着增多(P< l盖玻片(作为底板);2-铂金片,宽40mm×高10mm× 厚0.5mm(作为电极);3-玻璃,宽10mm×高10mm×厚1mm 图6电极池示意图

Fig.6Diagrammaticillustrationofthechamber

(a)对照组

.

一《

?'?:

t'.

.l

'

'

n

10101010

FL.一H

图7流式细胞技术凋亡检测结果

Fig.7Apoptosisdetectionresultsbyflowcytometry

表1流式细胞术凋亡检测统计数据

Tab.1Apoptosisstatisticaldatabyflowcytometry

,每次实验至少分析10000个细胞. 注:每组实验重复6次

*:P(0.01(两组间比较).

0.01),ns脉冲电场能有效诱导人肝癌细胞凋亡. 3结论

结合开关电源技术和脉冲功率技术研制出一种 ns脉冲电场发生器,其结构紧凑,体积小,产生的指 数衰减波的幅值,频率和脉宽等参数均可大范围独 立灵活调节,幅值,频率和治疗时间可数字显示,并 具有时间预置功能和过压,过流,短路保护功能. 选择杂散电感小的优质有机物无感电容和金属 膜无感电阻,合理布置元器件和导线,从而减小了放 电回路的杂散电感,并用导通速度快的IGBT作为 开关器件,提高了脉冲的陡度,使输出脉冲的上升时 间<30ns.医学细胞实验表明,该仪器性能稳定, 参数调节方便,同时证实了ns脉冲电场能够有效诱 导人肝癌细胞凋亡,为ns脉冲诱导肿瘤细胞凋亡的 机理和阈值参数选择规律研究奠定了良好的基础. 参考文献

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罗俊华

Ph.D.LUOJun—hua

米彦1978…,男,博士生,讲师,从事

高电压新技术研究.电话:

(023)65111172—8307;E—mail:

miyan@cqu.edu.en

稿iI期200706r06编辑任明

罗俊华1961,男,博士,高工,现从事

电力电缆技术研究工作..lE—

mail:moonbay@public.wh.hb. cn

周作春

李华春

罗曼

l974一,男,本科,专工,现从事

电力电缆技术管理工作.E—

mail:zhouzuochun@sohu.corn 1971一,男,硕士,总工,从事电

力电缆运行管理工作.E—mail:

lhc92@126.corn

l988,女,本科生.E—mail:

minaluo@gmail.corn

收稿日期2007—08—29编辑卫李静

范文二：ns脉冲电场发生器的研制及应用_米彦

ns 脉冲电场发生器的研制及应用

米 彦 1

, 莫登斌 1

, 姚陈果 1

, 李成祥 1

, 孙才新 1

, 唐丽灵 2

, 刘 欢 2

(1. 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室 , 重庆 400044;

2. 重庆大学生物工程学院 , 重庆 400044)

摘 要 :为了研究 ns 脉冲电场诱导肿瘤细胞的凋亡效应 , 结合开关电 源技术和脉 冲功率技术 , 研制 了一套多参 数 大范 围独立可调的 ns 脉冲电场发生器。该发生器由高压直流电源、 脉 冲形成电路 和辅助电 路 3部分组 成 , 输出 的 脉冲幅值 0~112kV 内连续可调 , 重复频率 1Hz~10kHz 内连续可调 , 脉冲宽度分 100、 200、 600和 1000ns 4级可 调 , 脉冲个数可以任意预置 , 上升时间 <30ns, 并具有显示和="" 保护功能。实验="" 室调试="" 和医学="" 细胞实="" 验结果="" 表明="" ,="" 该="" 发生="" 器调节方便、="" 性能稳定="" ,="" 能够有效诱导人肝癌细胞="" 凋亡="" ,="" 为="" ns="" 脉冲电="" 场诱导="" 肿瘤细="" 胞凋亡的="" 机理和="" 阈值参="" 数="">

关键词 :ns 脉冲电场 ; 发生器 ; 工作原理 ; 应用 ; 人肝癌细胞 ; 凋亡 ; 流式细胞术 中图分类号 :T M 83; Q 64文献标志码 :A 文章编号 :1003-6520(2008) 02-0368-05

基金资助项目 :国家自然科学基 金 (50637020, 50407007) ; 高等 学校博士学科点专项科研基金 (20050611020) ; 重庆市科委重大专项 (2005A A5008-3) 。

Project Su pported by National Natural Science Foundation of C hina(50637020, 50407007) , Research Fu nd for th e Doctoral Pro -gram of H igher Education of China (20050611020) , M ajor Pr ogram of Development and Application of Nanosecond Pulsed Electric Fields Generator

M I Yan 1, M O Deng -bin 1, YAO Chen -g uo 1, LI Cheng -x iang 1,

SU N Ca-i x in 1, T ANG L-i ling 2, LIU H uan 2

(1. State Key Labor ator y o f Pow er Transm ission Equipment and System Secrity and N ew Technolog y,

Chongqing U niversity, Chongqing 400044, China;

2. Bio engineering Co llege, Chongqing University, Cho ng qing 400044, China)

Abstract:In or der to r esear ch apoptosis effects of cancer cell induced by nanoseco nd pulsed electric fields (nsP EF ) , on the basis of combinatio n o f switching po wer supply techno log y with pulsed pow er t echnolog y, this paper dev e-l

o ped a nsP EF g ener ator w ho se output mult iple par ameters co uld be adjust ed in a w ide rang e and independently. T he generato r w as com po sed of a hig h -voltage dir ect cur rent po wer supply, a pulse fo rming circuit and an assist ant cir -cuit. T he amplitude of output pulse could be adjusted continua lly from 0V to 1. 2kV by means of adjusting the dr iv -ing signal in high -vo ltag e direct current pow er supply. T he repeat rate of o utput pulse could be adjusted co nt inually from 1H z to 1kH z by means o f adjusting the co nt rol circuit in assistant cir cuit. T he w idth o f o ut put pulse co uld be adjusted to 100ns, 200ns, 600ns and 1000ns by means of switching to different ener gy st or ing capacit or in pulse form ing cir cuit. T he number o f output pulse co uld be preset to any value and the rise time o f output pulse w as less than 30ns. A ll abo ve -mentioned par amet ers co uld be displayed via LED. Ov er -vo ltag e, o ver -curr ent and sho rt cir -cuit pro tect ions wer e also av ailable. Debugg ing results in labor ator y and medical cell ex per iment r esults sho w that nsP EF generato r can be adjusted convenient ly and operated stably. F ur thermor e, nsP EF can induce apoptosis of hu -man liver cancer cell effectiv ely. In conclusion, this nsPEF g enerat or is co mpetent for r esear ch of mechanism and optimal par amet ers for cancer cell apoptosis inductio n.

Key words:nanosecond pulsed electr ic field (nsP EF ) ; g ener ator ; operation principle; applicat ion; human liver canc -er cell; apo pt osis; flow cyto met ry

0 引 言

美国 M IT 学者 J C Weaver 教授等人发现 , 在 脉宽 100L s 级、 电场强度 1~2kV /cm 级的脉冲作 用下 [1-3], 细胞的脂质双层膜被暂时重新排列形成了

一些被称为微孔的亲水性通道 , 细胞膜的这种改变 导致许多平时不能通过膜的亲水性大分子能够顺利

通过。当脉冲取消后 , 大多数情况下微孔会关闭而 不会对细胞造成任何影响 , 这种在 L s 脉冲电场作用 下细胞膜出现暂时微孔的物理过程称之为电穿孔。 产生电穿孔现象后 , 细胞膜的渗透性大大增强 , 有利 于细胞吸收各种药物分子、 基因物质、 蛋白质和其它 大分子等 , 而电穿孔对细胞核等膜内细胞器没有影 响。目前电穿孔技术已成功应用于肿瘤的电穿孔疗 法及基因疗法、 细胞电融合和经皮给药等领域 [4-7]

。

最近研究 表明 [8-13]:当 脉宽降低至 ns 级、 电场

#

368#第 34卷 第 2期 2008年 2月

高 电 压 技 术

H igh Voltage Engineering Vol. 34No. 2

Feb. 2008

强度升高到 \10kV/cm 时 , 这种 ns 脉冲电场带来 的是一系列与电穿孔现象截然不同的细胞响应 , 细 胞膜表面尽管没有发生明显的电穿孔现象 , 但细胞 内部出现了 磷脂酰丝氨酸 外翻、 Caspases 活化、 钙 离子释放、 DNA 和染色体破碎、 大量微核产生等一 系列的功能性改变 , 同时诱导细胞发生程序性死亡 , 也称之为凋亡 , 这种 现象 称为 细胞内 电处 理效 应 (IEM) 。目前 , ns 脉冲电场以其独特的细胞内电处 理效应及其诱导凋亡的重要特征已引起人们极大的 关注 [13, 14]。 Schoenbach 等 人 的 最 新 研 究 成 果 表 明 [15], 在不采用化疗药物的条件下 , 脉宽 300ns 、 电 场强度 20kV/cm 、 上升时间 30ns 、 重复频率 015H z 的 100个方波脉冲能使接种在裸鼠身上的黑素瘤细 胞核固缩、 血供中断 , 并通过诱导肿瘤细胞凋亡使肿 瘤组织自动消融而得到完全治愈。

为了全面、 深入地研究 ns 脉冲电场的细胞内电 处理效应及其诱导凋亡的机理 和阈值参数选 择规 律 , 研制 1台多参数 (电场强度、 脉宽、 重复频率、 脉 冲个数等 ) 、 大范围、 灵活、 独立调节的 ns 脉冲电场 发生器 就显 得 十分 重 要。 U lrike H ahn 、 M atthew Behrend 、 Juer gen F Kolb 等人通过直流电源对 Ma -r x 回路 (或 Blumlein 传输线、 同轴电缆 ) 充电 [16-18], 然后触发火花间隙 , 从而在负载上产生 ns 脉冲 , 虽 然产生的脉冲幅值较高、 上升时间较短 , 但是实验装 置体积庞大、 开关寿命低、 控制电路复杂 , 只能输出 单个脉冲 , 幅值和脉宽调节也很困难 , 波形极不光滑 且振荡严重。 Alton Chaney 、 Ramana K 、 Sunkam 、 Andras Kuthi 等人以 MOSFET 或雪崩晶体管等半 导体器件作为开关 [19-21], 通过斩波或电容充放电获 得 ns 脉冲 , 虽然重复频率可调 , 但是脉宽固定 , 幅值 只能分段调节且其 范围受到开关 器件的限制。因 此 , 这些问题在一定程度上影响了 ns 脉冲电场诱导 肿瘤细胞凋亡效应的实验和机理研究进展。

本文结合开关电源和脉冲功率技术研制了一种 用于诱导肿瘤细胞凋亡的 ns 脉冲电场发生器。其 输出脉冲的幅值、 脉宽、 重复频率、 脉冲个数大范围 独立可调。此外 , 本文通过采用陡化措施缩短了脉 冲的上升时间。实验结果表明 , 该仪器能够满足为 ns 脉冲电场诱导肿瘤细胞凋亡实验研究的需要。

1ns 脉冲电场发生器的工作原理

图 1为该 ns 脉冲电场发生器的原理框图 , 它主 要由高压直流电源、 脉冲形成电路和辅助电路 3大 部分组成。

1. 1高压直流电源

图 1ns 脉冲电场发生器原理框图

Fig . 1Diagram of nsPEF generator

图 2高压直流电源原理框图

Fig. 2Diagram of HVDC power supply

采用了开关电源技术 , 其基本原理见图 2。市电经 过输入陷波电路后进行不可控全桥整流和滤波 , 得 到约 300V 的直流电压。然后经过半桥逆变电路将 直流逆变成约为 35kH z 的高频交流 , 通过高频脉 冲变压器将电压升高到所需的电压 , 再经过高频整 流滤波得到输出电压。

驱动电路由 专用 脉宽 调制 (PWM ) 控制 芯片 SG3525及外围电路构成 , 通过 调节驱动信号的脉 宽实现电压在 0~112kV 范围内连续灵活可调 , 从 而调节输出脉冲的幅值。为了提高输出电压的稳定 度 , 将输出电压和输出电流经过取样 , 闭环反馈到驱 动电路 , 输出 PWM 信号控制逆变电路 , 从而使输出 电压的稳定度提高到 015%。同时 , 输入输出是完 全隔离的 , 从而提高了仪器的安全性。

另外 , 市电还经过降压变压器降压后进行不可 控全 桥 整 流 和 滤波 , 然 后 通 过 3端集 成 稳 压 器 M C7818得到辅助电源 , 作为芯片的工作电源。 1. 2脉冲形成电路

研究表明 [22], 如果生物膜在电脉冲的峰值电压 作用下发生穿孔以后 , 能以较低的电压维持膜微孔 开放一段时间 , 有利于提高生物膜穿孔的效率 , 则指 数衰减脉冲比相同剂量的方波脉冲更有效 , 因此本 文选择指数衰减波作为输出波形。

ns 脉冲通过电容的充放电形成 , 基本原理见图 3, 图中 R 为 充电电阻 , C 为 储能电 容 , K 为 开关。 当控制信号处于低电平时开关断开 , 高压直流电源 # 369 #

2008年 2月 高 电 压 技 术 第 34卷第 2期

对电容充电 ; 当驱动信号处于高电平时开关导通 , 电 容和负载形成 RC 放电回路 , 电容对负载放电 , 形成 指 数 衰 减 脉 冲 , 理 想 情 况 下 的 脉 冲 宽 度 约 为 017R C 。因此 , 改变 电阻或 电容都 可以改 变脉宽。 本文选择通过改变电容作为调节脉宽的方式。 如何提高脉冲上升沿的陡度是本实验仪器的关 键技术。本文从两个方面提高方波前沿的陡度 :一 方面是减小回路杂散电感 , 根据电路理论 [23], 脉冲 的上升时间与杂散电感成 正比 , 因此 , 在设计 过程 中 , 选择优质无感电阻、 电容和杂散电感小的开关器 件 ; 合理布线 , 尽量减小回路所包含的面积 , 以减小 回路杂散电感。另一方面 , 需要选择导通时间快的 开关器件 , 设计适当的触发信号 , 从而提高开关本身 的导通速度。

选择台湾进口优质 MPA 系列无感电容作为储 能电容 , 将脉宽分为 4档 , 通过 4位选择开关切换 4个不同容量的电容以实现对脉宽的分级调节。由于 绝缘栅双极性晶体管 (IGBT) 具有输入阻抗高、 开关 速度快、 热稳定性好、 通态电压低等优点 , 本文选择美 国仙童 (FAIRCH ILD) 公司的 HGTG18N120BND, 其 额定电压为 112kV, 导通时间仅为 17ns 。

1. 3辅助电路

1. 3. 1控制电路

由两片定时器 555及外围电路 构成 , 1片构成 多谐振荡器 , 完成对驱动信号频率的调节 , 为了使重 复频率在 1H z~10kH z 的大范围连续可调 , 并尽量 提高调节灵敏度 , 因此将频率分成 4档 :0101、 011、 1、 10kH z, 通过切换不同的电容选择不同的频率范 围 , 再调节电位器可实现频率的精确大范围调节 , 从 而实现对输出脉冲重复 频率的精确调 节。另 1片 555构成单稳态触发器 , 将多谐振荡器的输 出信号 经过微分电路作为单稳态触发电路的触发信号 , 输 出固定脉宽的窄脉冲驱动信号 , 用于驱动 IGBT [24]。 1. 3. 2显示电路

在高压直流的输出端通过取样比较 , 再经 A/D 转换器转换成数字信号 , 然后通过数码管显示输出。 将多谐振荡器的输出频率通过以单片机 W78E528为核心的频率计显示输出脉冲的重复频率。以单片 机 AT89C52为核心的计时器可以对控制电路进行 启动、 计时、 时间显示、 时间预置、 自动关断 以及复 位 , 从而达到对 ns 脉冲输出的灵活控制。

1. 3. 3保护电路

该仪器设有两种保护电路 , 一种是对高压直流 电源设置保护 , 包括过压、 过流和短路保护。另一种 是输出电极的短路保护。仪器的输出电流通过穿芯

I/,

图 3脉冲形成基本原理

Fig. 3Basic principle of pulse formation

图 4ns 脉冲电场发生器实物

Fig. 4Photograph of nsPEF generator

片 LM 311的反相端 , 构成迟滞反相比较器 , 其输出 控制 IGBT 驱动电路的 工作电源 , 从而控制 IGBT 通断。当短路或击穿 , 电流超过设定的阈值时 , 驱动 电路掉电 , 无驱动信号输出 , IGBT 关断 , 同时发出 报警信号 ; 当电流下降到另一阈值以下时 , 仪器自动 恢复正常工作状态。

2ns 脉冲电场发生器的应用

2. 1实验室调试

应用上述原理研制出的 ns 脉冲电场发生器的 实物照片见图 4。在实验室长时间的运行和测试表 明 , 该 ns 脉冲电场发生器输出的脉冲幅值可以在 0 ~112kV 范围内连续可调 , 频率可以从 1H z~10 kH z 连续可调 , 分别切换储能电容 01002、 010047、 01015和 01033L F, 当负载为 508时 , 对应的脉冲 宽度分别约为 100、 200、 600和 1000ns, 脉冲个数可 以任意预置 , 并且幅值、 频率和脉宽的 调节是独立 的 , 上升时间 <30ns>

图 5为储能电容 0115L F(负载电阻 508) 、 重 复频率 100H z 、 脉冲幅值 500V 时 的波形。测试 时 , 输 出 端 示 波 器 采 用 美 国 Tektr onic 公 司 的 T DS3032B 型数字荧光示波器 , 带宽 300MH z, 最大 采样频 率 为 215GH z; 探 头 为 Tektronic 公 司 的 P5100型高压探头 , 带宽 250MH z 。由图 5可见 , 脉 冲波形稳定、 无振荡、 无明显毛刺 , 上升时间为 23ns 。 2. 2诱导肿瘤细胞凋亡的实验研究

2. 2. 1实验设计

M C

#

370

#Feb. 2008H ig h Voltage Engineering Vol. 34No. 2

图 5ns 脉冲发生器的典型输出波形

Fig. 5Typical waveform of nsPEF

壁生长 , 以 RPMI 1640(GIBCO) 培养基培养 , 培养液 中含有 10%标准胎牛血清 (即标准胎牛血清的培养 液中的含量为 10%) 、 100L g/m L 青霉 素、 100L g/ mL 链 霉素 , 置于 37b C 、 5%CO 2细 胞培 养 箱内 培 养 [25]。实验前用 0125%的胰蛋白酶 (即胰蛋白粉末 调成浓度为 0125%的溶液 ) 消化培养瓶内细胞 , 用 RPM I1640培养液制成单细胞悬液 , 血球计 数板计 数 , 将 1@105~1@106个细胞接种在自行设计的长 方形电极池 (见图 6) 里培养 24h 。

实验时将接 种的细胞取出、 换液 , 只加入培 养 液 , 不加血清和双抗。将 ns 脉冲电场发生器的输出 端与图 6电极池的铂金电极片相连 , 输出指数衰减 陡脉冲至肝癌细胞悬液。实验分为两组 :对照组不 处理 ; 处理组施加峰值 600V 、 脉宽 100ns 、 上升时 间 28ns 、 重复频率 50H z 的 ns 脉冲电场作用 815 min 。实验结束后用 0125%胰酶消化细胞制成细胞 数浓度为 106个 /mL 单细胞悬液。 30m in 后加入标 记了 FITC 的 Annexin V, 孵育 10m in 后送流式细 胞仪 (美国 Becton Dickinoson 公司 FACSC alibur 型 ) 检测细胞的凋亡情况。每组实验重复 6次 , 实验 数据以均值 ? 标准差 (x ? s ) 表示 , 应用 SPSS11. 0统计软件包进行分析 , 两组数据间比较采用 student t 检验 , 统计学意义 P <0101为显著性差异。 2.="" 2.="">

Annexin V 是一 种 分 子 量 为 35~36kD 的 Ca 2+依赖性磷脂结合蛋白 , 能与细胞凋亡时翻转到 膜外的磷脂酰丝氨酸 (PS) 高亲和力特异性结合 , 以 标记了异 硫氰酸荧 光素 (FIT C) 的 Annexin V 作 为 荧光探针 , 利用流式细胞仪可检测细胞凋亡的发生 情况 [26]。凋亡检 测结果 见图 7, 统计数 据见 表 1。

可

1-盖玻片 (作为底板 ) ; 2-铂金片 , 宽 40mm @高 10mm @

厚 0. 5m m(作为电极 ) ; 3-玻璃 , 宽 10mm @高 10mm @厚 1m m 图 6电极池示意图

Fig. 6Diagrammatic illustration of the chamber

图 7流式细胞技术凋亡检测结果

Fig. 7Apoptosis detection results by flow cytometry 表 1流式细胞术凋亡检测统计数据

Tab. 1Apoptosis statistical data by flow cytometry %组别 正常细胞 凋亡细胞 坏死细胞 对照组 92. 67? 1. 686. 02? 0. 471. 32? 1. 23处理组 89. 26? 7. 209. 395? 6. 55*1. 35? 0. 73注 :每组实验重复 6次 , 每次实验至少分析 10000个细胞。

*:P<0. 01(两组间比较="" )="">

0101) , ns 脉冲电场能有效诱导人肝癌细胞凋亡。 3结 论

结合开关电源技术和脉冲功率技术研制出一种 ns 脉冲电场发生器 , 其结构紧凑、 体积小 , 产生的指 数衰减波的幅值、 频率和脉宽等参数均可大范围独 立灵活调节 , 幅值、 频率和治疗时间可数字显示 , 并 具有时间预置功能和过压、 过流、 短路保护功能。 选择杂散电感小的优质有机物无感电容和金属 膜无感电阻 , 合理布置元器件和导线 , 从而减小了放 电回路的杂散电感 , 并用导通速度快的 IGBT 作为 开关器件 , 提高了脉冲的陡度 , 使输出脉冲的上升时 间 <30ns 。医学细胞实验表明="" ,="" 该仪器性能稳定、="" 参数调节方便="" ,="" 同时证实了="" ns="" 脉冲电场能够有效诱="" 导人肝癌细胞凋亡="" ,="" 为="" ns="" 脉冲诱导肿瘤细胞凋亡的="" 机理和阈值参数选择规律研究奠定了良好的基础。="" 参="" 考="" 文="">

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米 彦 Ph. D. M I Yan

米 彦 1978) , 男 , 博 士生 , 讲 师 , 从 事

高 电 压 新 技 术 研 究。 电 话 :(023) 65111172-8307; E -mail:m iyan@cqu. edu. cn

收稿日期 2007-06-06 编辑 任 明

(上接第 358页 )

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:罗俊华

Ph. D. LUO Jun -hua

罗俊华 1961) , 男 , 博 士 , 高 工 , 现从 事

电力 电 缆 技 术 研 究 工 作。 E -mail:moonbay@public. w h. hb. cn

周作春 1974) , 男 , 本 科 , 专 工 , 现从 事

电力 电 缆 技 术 管 理 工 作。 E -mail:zhouzu ochun@s ohu. com

李华春 1971) , 男 , 硕 士 , 总 工 , 从事 电

力电缆运行 管 理工 作。 E -mail:lh c92@126. com

罗 旻 1988) , 女 , 本 科 生。 E -mail:

minaluo@gmail. com

收稿日期 2007-08-29 编辑 卫李静

#

372#Feb. 2008H ig h Voltage Engineering Vol. 34No. 2

范文三：ns脉冲中子发生器切割板电容值测量

ns脉冲中子发生器切割板电容值测量

第35卷第4期

2O01年7月

原于能科学技术

AtumicEoergy.%:iencc~and]\’ehnology

Vt.35.N04

July200l

文章编号:J~H)06931(2I~)1)(14.03754)4

115脉冲中子发生器切割板电容值测量

李世,牛铭

息产’北占l;电r第lPq,~f究所,河北家儿05008

2.家店耶技术学院.河北象庄n5删】81]

摘要:给出利用扫频渚振法删n脉冲中了发牛器鲫割板屯容值的方洼.井给出丁坷割板在静

态情况下以l墁,同柬流的动态情况下电容值的』’小:

关键词:扫频井驳谐振法:四割板电容:分帮电存

中图分类号:Tlj】文献标识码:A

切割板是m脉冲中f发生器脉冲化装氍中的戈键部件之,是切割器电源的负载,}【是

一

容性负载.切割器电源的输出是并联潜振?路,切割板是并联谐振回路电存的部分

此,只有准确测量切割板的电容值,尤其足动态情况下切割板电容值的变化情况才能止确殴汁

切割器电源的输m谐振电路,以及应肯的输l{l功率,这对于n脉冲中}发生器的稳定逛{至

芰重要

l切割板电容值分析

切割板处于真空金属圆筒的几何中心,简单地用电容测试丧去测量}刀割板两电极nq的电

容,得到的测量结果i仅包含切割板两金属板之问的电容,也包含了切割板两金属板与金属同

简之间的分布电容.因此,必须选择合适的测量方法,f能测出切割板电容值的人小

切割板在金属圆筒t},的位置.于尉1f,为切割板两金属板之间的电容;C为切割板

与金属圆筒间的分市电容,金属圆筒接地良好切割板两板间的电容及金属圆筒问的分布

电容可表示为图2所示形式.ab两电极问的总电容为分布电容与cutteranddistributed

插入L,c并联电路.信号源在一定频率范围内送扫频信号,由于L,c并联电路对不同频率

的信号衰减不同,在网络分析仪的屏幕上就能看到带一下峰的频率响应曲线.下峰峰值处的

频率_ 即为插入L,c并联电路的并联谐振频率.因此,有:

71

L,C两者之一为已知,则另一个可由上式求出.

2.1用可调电容测量静态时切割板电容值c

测量原理示于图3,其等效电路示于图4.C.=2C.;L为电感;C为可调电容.其测量

原理为:首先测出L,c并,L=220H,l=2604MHz时,C的测量结果列于表1.

表1不同柬流下的c值(有聚焦电压)

Table1CvalueatdifferentbunchClll’rcnt【existil~gl唱ta

束流frrIA/MCF束流frnA/M?C.fpF

002446226320241】2827

05240728932524222647

10239930253024292534

1524082876

从表1可以看出:C最大为3.025pF,最小为2.263pF.最大电容量与无束流下的电容

量相比,其相对变化量为34%,其绝对变化量为0.762RF.由于束流不影响切割板与金属筒

之问的分布电容,所以,a,b之间的总电铎的相对变化量是很小的,约为4%

从上述c的测量结果可以看出:有束流后,c增大很多.束流由无变到0.5mA时,c

的相对变化量为28%;而束流由05mA增加到2.0mA时,C变化则很小.在束流较小时,

束流增加,C亦增加,而当束流增大到一定程度后,C随束流增大反而减小.C由小及大再

由大及小的变化与束流截面大小的变化有关束流由无增加到1.5mA时,束流截面由小变

大;束流由1.5mA增大到3.0mA的过程中,吸极电压逐渐加强,束流能量增加,中子速度增

大,且随着聚焦电源的调节,聚焦越来越好,使得束流截面较1.5mA时反而有所减少,引起束

流截面变化由小变大再变小.束流截面变大意昧着切割板间距减小,切割板问电容增大;束流

截面变小意味着切割板间距变大,切割板电容减少所以,束流由小变大过程中,束流截面由

小变大再变小,因此,切割板电容亦由小变大再变小.这可以从两组数据的对比中得到证实.

一

组数据(表1)是在有聚焦电压的情况下测得的切割板动态电容值,另一组数据(表2)是在无

聚焦电压的情况下测得的切割板动态电容值从表1,2可以看出:在相同束流下,有聚焦电压

时的c普遍比无聚焦电压时C小.这是因为在相同束流下有聚焦时束流截面较无聚焦时

束流截面小

束流为0.5mA,有聚焦电压时的C比无聚焦电压时的大是因为此时束流还小,束斑较

小,聚焦作用不明显;无束流时,c不同兑明不同次测量之问存在测量误差束流为0,无聚

焦电压时的谐振频率为2.466MHz,较有聚焦电压时的谐振频率2446MHz大0.02MHz.

在无束流时,C本应相同,谐振频率亦应相同,但测量误差『起了0.02MHz的频率差.考虑

到这一误差,在束流为0.5rnA,无聚焦电压时,谐振频率2.428MHz减0.02MHz恰好与有聚

焦电压情况下束流为0.5mA时的谐振频率24{】7MHz基本相同.所以,在束流为0.5n1A

或更小时,有聚焦电压与无聚焦电压两种情况下的c基本相同

原子能科学技术第35卷

表2不同束流下的C值(无聚焦电压)

Table2C~alueatdifferentImnchemnr~ntfwithoutfc~ingvoltage)

3结论

用扫频并联谐振法测量了静态与动态两种情况下的切割板电容值及其变化.测量结果表

明:C绝对变化量虽鞍小,但动态和静态下的电容值之间有相对较大的变化;动态时若束斑较

稳定,c则随束流的变化亦鞍小;a,b两电械之间总电容值的相对变化量不大

TheTestingoftheCapacitanceoftheCutter

OfnsPulesNeutronGenerator

LIShetrongenerator.Fheresultsofthestaticanddynamiccapacitanceatdifferentbunchcur—

rentareg[vertanddi~ussed

Keywords:sweepresonancemethod;thecapacitanceofthecutter;distributedcapacitance

范文四：600kV ns 脉冲中子发生器的一些相关问题的研究

收稿日期 :1996211229　　收到修改稿日期 :1997201217

　第 31卷第 4期

原 子 能 科 学 技 术 V o l . 31, N o . 4　 1997年 7月 A tom ic Energy Science and T echno logy Ju ly 1997

600kV n s 脉冲中子发生器 的一些相关问题的研究

张立山　关遐令　毛孝勇　沈冠仁

(中国原子能科学研究院核物理研究所 , 北京 ,

102413)

就中子物理飞行时间技术对脉冲中子发生器的需要 , n s 脉

用于脉冲化装置的调试 , 尤其在中子物理的 快中子微分和双微分截面的测量中更是必不可少 。 它克服了伴随粒子法测量时间长和双闪烁 体法对散射样品的限制 , 但它对脉冲束的束流品质提出了相当高的要求 。 在现有条件下为获得 高精度的实验数据 , 对本脉冲化装置的要求是 :脉冲半宽在 112n s 以内 、 脉冲底宽和半宽比为 3— 5、 重复频率在 115M H z 左右 , 束流平均强度约为 30— 50ΛA 。为确保束流品质稳定地达到 以上标准 , 对脉冲化装置的聚束器和切割器的主要技术参量进行计算 , 以便得到聚束器的最佳 聚束电压值 、 相位和幅度的稳定度 , 同时确定最佳切割宽度和切割引起能散与离子源初始发射 度的关系 , 推导脉冲半宽与离子源初始能散的对应关系 , 这对实验调试和运行是有重要意义 的 。

1　单漂移聚束器的参数计算

111　聚束的基本原理

一束有一定能量差别的粒子 , 要求它们经过一段距离后能同时到达靶上 , 则它们的能量 E t 和相应起始时刻 t 的关系为 :

E t =E 0 (1-t Σ) 2(1)

式中 , E 0为中心粒子的初始能量 , Σ为中心粒子从零时刻起到靶上所需时间 。一般在 t νΣ时有 如下关系 :

? E =E t -E 0≈ E 0(1+2t Σ-1) =2tE 0 Σ

(2) ? E 称为调制能量 。 由式 (2) 可知 ? E 与 t 近似成线性关系 。

　　由 t 、 t

′ (t ′ =d t d L ) 相空间中相点运动方程可知 :

t ′ =-F Z 2m d z =-2E

(3) t ′ 0=(E 1) 2(4)

在 Υ、 Υ′ (Υ′ =d Υ d L ) 相空间中 , 令 ? 0=? E E 0, 中心粒子 Υc =0, Υ′ c =0; 对任意粒子有 :

Υ

0=Ξ(t 0-t c ) =Ξt 0(5)

Υ′ 0=Ξ(t ′ 0-t ′ c ) ≈ Ξt ′ c ? 0 2(6)

在粒子受正弦波电压调制时 , 粒子能量为 :E =E 0+V m sin Υ0

(7) 其中 :V m 为调制电压幅度 。 由式 (4) 可得 :

t 1′ =t 0′ (1+E 0) -2=t c ′

(1-? 0) -2(1+? m sin Υ0) -2(8) Υ1′ =Ξ(t 1′ -t c ′ ) =Ξt c ′ [(1-? 0) -2m 0) -1(9) 其中 :? m =V m E 0。 因为 ?

m ν1, ? 0 ν1, ]10t c

0-ΒΚΥ0=Υ0′ -F

sin Υ0(10) 式中 :Ξ=Κ=(c

, Β=v c , F =ΒΚ (Π? m ) , 其中 F 为聚束器的纵向焦距

。 可以看 出 , , 通过聚束器对相位的调制 , 在经过一段距离的漂移后 , 可 在某处 (靶点 ) 同相 , 即同时到达靶上 。

112　单漂移聚束器的聚束计算

图 1　单漂移聚束器结构图

F ig . 1　 Sketch of single 2drift buncher

单漂移聚束器示意图如图 1所示 。 它由三个等径园筒组成 。 在中间的圆筒上加一个正弦 波 , 其他圆筒接地 , 这样就有两个调制缝隙 。 为使粒子通过两个缝隙时得到同向调制作用 , 要求 两个缝隙中心的距离 L 1为半周期的奇数倍时间内中心同步粒子所飞行的距离 , 即

92原子能科学技术　　第 31卷

L 1=2(2n +1) v c =2

ΒΚ(n =1, 2, 3, … ) (11) 下面给出单漂移聚束器各点的相位在各处的漂移变化情况 。

起始条件 :t 0, ? 0=?%0 E 0

, t c ′ =1 v c , T c =0

第一点 :Υ1=Ξt 0

(12) Υ1′ =Ξt c ′ [(1-? 0) -0. 5-1]≈ -Π? 0

(ΒΚ) (13) 第二点 :Υ2=Υ1

(14) Υ2′ =Ξt c ′ [(1-? 0+? m sin Υ1) -0. 5-1](15)

第三点 :Υ3′ =Υ2′ (16)

Υ3=Υ2+Ξt c ′ [(1-? 0+? m sin Υ1) -0. 5-1](17)

第四点 :Υ4=Υ3

(18) t 4′ =t 3E 4

=t c ′ (1-? 0) -2(1+? m sin Υ1) -2? 0m Υ1+m 3(19)

Υ4′ =Ξ(t 4′ -t c ′ ) (20)

第五点 () :(21)

+Υ4(22) 在 , L 1=44c m , L =2. 50m , 圆筒半径 r =7. 5mm , 重复频率 f =6

M H z , 中心粒子能量 E 0=325eV 。

在这些条件下 , 给定起始切割宽度 、 能散度以及聚束电压 , 取 大量粒子由以上各点相位方程算出在靶点上各粒子的相位 , 在等时间间隔内对粒子进行计数 , 即可获得脉冲波形 。

113　影响脉冲波形的因素

1) 聚束电压对脉冲波形的影响

聚束电压与脉冲形状关系非常密切 。 取切割宽度 ? t =50n s , 进行了脉冲形状与聚束电压 关系的一系列计算 。 当最佳聚束电压 V a m =19. 2kV 左右时 , 聚束效果最好 。 在聚束电压 V a 仅 大于 V a m 值达 100、 200V 时 , 出现了明显的过聚双峰 , 峰也变宽 ; 而 V a 小于 V a m 值达 100、 200V 时 , 峰顶则由尖变平 , 峰位高度随着降低 , 峰宽也增加 。 由此可以得出 , 聚束电压的稳定度要求 ≤ 012%。

在一定的切割宽度 、 能散度的条件下 , 聚束电压总能使脉冲束调到一定的合适形状 。 在脉 冲束调试实验中 , 取 40— 50n s 为切割宽度 , 在聚束电压从小向大的调节过程中观察脉冲波形 和中子峰形状变化 。 观察到的现象与计算符合 , 聚束电压的最佳值一般约为 19kV , 这也与计 算结果基本吻合 。

2) 切割宽度对脉宽的影响

理论分析计算和实验结果证明 :并非初始切割宽度愈宽 , 束流利用率愈大 。 在其他条件确 定后 , 存在一个最佳的切割宽度 。 对于单漂移聚束器来说 , 初始切割宽度不得大于全周期的 10%。 如果大于这个值 , 只能造成本底增大 。 ? t =40— 45n s , 脉宽可达到所要求的束流宽度 112n s , 半宽与底宽比为

1∶ (3— 5) 。

3) 聚束电压相位漂移问题

聚束电压相位的稳定程度直接关系到脉冲束流的品质 。

从表 1可看出 , 稳定器的相位稳定指标必须在±1°之内 。

1

92第 4期　　张立山等 :600kV n s 脉冲中子发生器的一些相关问题的研究

表 1　聚束电压相位漂移所带来的脉宽变化

Table 1　 Var i a tion of ha lf width with pha se dr if t

相位漂移 °脉宽增量 ns

±10. 01

±30. 21

±50. 41

4) 能散度对脉冲波形的影响

在切割宽度为 40n s 和 50n s 时 , 分别对不同能散度进行了计算 。表 2给出了能散度与脉 宽的关系 。 从表 2可知 , 能散度在 600eV 以下可满足实验要求 。

表 2

Table 2　

ns 能散度 eV 脉宽 ns

0. 678001. 34

1. 0010001. 73

6001. 20

2　扫描切割器的切割计算

本脉冲化装置的切割器由一对扫描电极板和一个切割孔组成 。 在电极之间加射频电压 V =V m sin Ξt 。 在扫描电场的作用下 , 离子周期性地通过切割孔 , 使一小部分相位符合要求的离子 穿过切割孔形成束团 。

在假定切割板的电场呈梯形分布的近似条件下 , 解横向运动方程 :

2

d z 2 =

m v 2

E (z ) (23)

其中 :Q 、 m 分别为离子的电荷和质量 , E (z ) 为纵向坐标 z 处的电场强度 , 经归并整理得离子在 切割器之后漂移空间的运动状态的表达式为 :

x =x 0+x 0′ z +A (z -L 2) K T F sin (Υ0+ΞL 2v -? ) (24) x ′ =x 0′ +A T F sin (Υ0+ΞL 2v ) (25) 式中 :x 0、 x 0′ 分别是离子进入电场时的初始位置和散角 , 常数 A =V m (L +L 1) 2V 0h , L 、 L 1分别 为梯形电场的斜边部分和上底边部分的纵向长度 , T F 是渡越时间因子 , ? 为扫描相角差 , 系数

K =[1+tan

2? ]1 2。

进一步假定入射束流是标准束 (本装置的引出束流经加速后进入切割器时正好接近平行 束 ) , 则离子束在漂移空间中的包迹为 :

X 1, 2=±a [1+() 2]2+A K (z -2) T F sin [Ξ(t -v ) +v -? ](26) 式中 :a 和 z a 分别是无扫描电场时束腰的半宽度和腰位 , Κ是标准束的起始特征长度 , 下标 1, 2 292原子能科学技术　　第 31卷

表示束流的上下边界 。

考察自下而上扫动的束流通过孔径为 <的过程 。="" t="t" 1时束流从孔径的下边界="" x="" 1="-0."><导通 ,="" t="t" 2时束流从孔径的上边界="" x="" 2="0."><扫过 。="" 在离子束速度较高使="" t="" f="" ≈="" 1、="" k="" ≈="" 1时="" ,="" 则="" 可得切割时间宽度为="">

Σc =(t 2-t 1) 2≈ (QV m ) ×[2D sin 2Τ

]-1(27) 其中 :D 为孔径至切割板中心的距离 , h 为切割板间距 。 在梯形边界条件近似下 , 可得到扫描切 割所引起的能散 [2]:

?Ε=[1+2(Σc ) 2]4Σc (D ) 2+v Σc (1+2a ) (28)

其中 :b ≈ 0. 5<+a ,="" σl="L" v="" c="" ,="" a="" 0为离子束进入切割器前的发射度="" 。="" 从式="" (28)="" 可看出="" ,="" 第一项很="" 小="" ,="" 能散主要来源于="" a="" 0项且与="" a="" 0近似成线性="">

31) , 切割板长度 越大 , , 所需的切割电压幅度近似减小一倍 ; 另 外 , 。

2) 切割引起能散与切割板长度的关系 :在一定的切割宽度条件下 , 如果限定切割孔径 , 能 散几乎不随切割板长度变化 ; 在小的切割孔径条件下 , 能散显然较小 。

3) 切割引起能散与切割时间宽度的关系 :能散随切割宽度的减小而增加 ; 两条关系曲线 的差别来源于切割孔径的不同 。

4) 切割引起能散与离子初始发射度的关系 :能散随离子源初始发射度的增加几乎呈线性 增加 。

5) 脉冲宽度与离子源能散的关系 :在确定的切割宽度的条件下 , 从计算可知切割引起能 散的大小 ; 高压电源的负载引起纹波的幅度 ? V ≈ 46V ; 这样 , 由脉冲半宽可推知此时离子源的 能散的大小 ; 要使脉宽小于 112n s , 离子源能散必须在 590eV 以下 ; 当脉宽大于 118n s 时 , 能 散必然大于 1000eV (在其他部分工作正常的条件下 ) 。

4　脉冲束调试的实验结果及分析

　　图 2(a ) 显示出中子峰峰顶略平坦 , 根据上面的聚束计算推知 , 聚束电压偏低造成了此欠 聚束谱 ; 375— 750道区内有一聚束平台 , 原因在于切割宽度太宽和聚束电压偏小 。 图 2(b ) 为改 进切割板长度后的谱图 。 在切割宽度比较窄约为 40n s 时 , 没有出现聚束平台 ; 另外从谱图向 右偏移可知聚束相位向负角漂移 。

脉冲中子飞行时间谱 (图 3) 显示了聚束电压相位的漂移情况 。其中有三个谱 , 中间的谱是 调试到最佳状态的短暂谱形 , 随测量时间的延长 , 由于相位的漂移 , 出现了另两个分别为相位 左右漂移的谱图 。 这说明为了获得高精度的实验数据 , 聚束稳相装置是必不可少的 。 3

92第 4期　　张立山等 :600kV n s 脉冲中子发生器的一些相关问题的研究

图 2　脉冲中子飞行谱

F ig . 2　

Pu lsed neu

tron TO (a ) — —原谱 ; (b ) — 道宽 01图 3　脉冲中子飞行时间谱漂移情况比较

F ig . 3　 Comparison of drifts of TO F spectra at differen t m easu rem en t ti m e

5　结　论

对当前聚束器的计算和实验表明 , 脉冲化装置中聚束电压的相位和幅度稳定装置是必不 可少的 ; 对当前的切割器的计算及实验可知 , 切割引起能散主要来源于离子源的初始发射度 ; 通过脉冲的半宽度可推知离子源能散 , 这是本文最有实际意义的结果 , 这样可从能谱的情况来 了解离子源的工作状态 。

参　考　文　献

1　关遐令 1600kV n s 脉冲中子发生器的总体设计 1中国原子能科学研究院资料 119891

2　陈佳洱 1静电加速器脉冲化装置及有关特性 11979年全国加速器技术交流会论文集 1北京 :北京大学出 版社 , 19801751

492原子能科学技术　　第 31卷

THE CALCULAT I ONS AND ANALY SIS FOR 600kV

n s PUL SING NEUTRON S OURCE

Zhang L ishan 　 Guan X ialing 　 M ao X iaoyong 　 Shen Guan ren

(Ch ina Institu te of A to m ic E nergy , P . O . B ox 275, B eij ing , 102413)

AB STRA CT

B y the requ irem en t of ti m e of fligh t sp on the cal 2cu lati on and analysis fo r the n s p u lsing neu tron sou rce p com p ared w ith the exp eri m en tal ones gu r erati on of the p u lsing system .

Key 　 Pu system 　 B uncher 　 Chopp er

小角散射中密集颗粒系的粒间相干模型

在纳米级颗粒体系的小角散射研究中 , 由于颗粒密集所造成的颗粒间相互干涉效应 , 制约了对颗粒本身 内禀参数的求取 。 中国原子能科学研究院核物理研究所 “中子小角散射” 课题组从统计物理的系统理论出发 , 借助于微观组合态熵和粒间相互作用能等概念 , 构造出在散射强度表象下体系普适的配分函数 。 通过求取配 分函数对散射强度的极值 , 所得极值条件则可完整 、 定量地表征散射强度曲线中相干与非相干成份之间的关 系 。 在特定观测角度范围内 , 虽粒间干涉复杂 , 但其宏观行为则相对简单 。 尽管小角散射中密集颗粒系的粒间 相干模型的理论构架不同于常规小角散射理论 , 但其诸多推论的正确性得到了实验事实的支持 , 这对深入认 识粒间耦合的规律有较大助益 。

中国原子能科学研究院核物理研究所　贺健 、 杨同华供稿

592第 4期　　张立山等 :600kV n s 脉冲中子发生器的一些相关问题的研究

范文五：波形脉冲发生器

B题：波形脉冲发生器

摘 要

该系统以单片机PIC18F452-I/P为主控制器，在应用现场可编程门阵列（CPLD）的基础上设计矩形脉冲信号发生器。由单片机PIC18F452-I/P控制CPLD产生矩形脉冲信号，并与D/A转换的输出经加法器后产生周期和幅度可调的信号，而CPLD产生的矩形脉冲信号经过整形后得到了TTL负载电路。而键盘显示部分通过LPC2132与主控制器通信。

系统采用可编程逻辑器件EMP7256AETC100-10产生的矩形脉冲信号实现了时间量纲的最小值0.1μs的要求，并能产生15位的伪随机序列脉冲。而单片机PIC18F452-I/P处理速度快、I/O接口多、存储空间大、通信方式灵活，为进一步开发提供方便。荧光屏显示具有高亮度、菜单可见等优点。

总之，该系统较好完成了题目要求的基本功能和发挥部分的要求，调试表明工作性能稳定，且电路结构简单。

关键词：矩形脉冲信号 单片机 CPLD

ABSTRACT

In this system use programmable logic controller to produce rectangle pulse signal, and use a Single-Chip Microcomputer(PIC18F452-I/P) as main controller. The main controller produce rectangle pulse signal by CPLD, then control D/A

This system by Single-Chip Microcomputer integrated circuit PIC18F452-I/P primarily controller, in application scene programmable gate array (CPLD) designs the square wave generator. Controls CPLD by Single-Chip Microcomputer integrated circuit PIC18F452-I/P to produce the rectangular pulse signal, and the output which transforms with D/A, then use accumulator produces the signal which the cycle and the scope may move, after the reshaping, CPLD produces the rectangular pulse signal obtained the TTL load circuit. The keyboard demonstration partially through LPC2132 correspondence with master controller.

In brief, this system better has completed the topic request basic function and the display partial requests, the debugging indicated operating performance stable, also the electric circuit structure is simple.

Keywords：rectangle pulse signal；Single-Chip Microcomputer； CPLD

目录

1.摘要 -----------------------------------------------------------------2 2.任务与要求---------------------------------------------------3 3.方案的比较与确定-------------------------------------4 4.总体设计思路----------------------------------------------4 5.各个子系统的组成及功能-----------------------5 6.软件 ----------------------------------------------------------------12 7.测试数据--------------------------------------------------------13 8.检测设备------------------------13 9.误差分析--------------------------------------------------------14 10.总结---------------------------------------------------------------14 11.参考文献------------------------------------------------------15

1．任务与要求 1.1 任务

设计并制作一个矩形脉冲信号发生器

1.2 基本要求

（1）输出波形如图所示。脉冲上升边tr、脉冲下降边tf均应小于脉冲宽度tp的10%。

（2）脉冲宽度tp及重复周期T的数值可用键盘输入，并有相应的数字显示。时间量纲分0.1μs、1μs、1ms三档。有效数字为4位。显示值与实测值之间的误差 ≯±5%。

（3）输出正极性矩形脉冲，可以外同步工作。幅度可连续调节，最大幅度Vmmax≮6V。另有专用于TTL或CMOS负载的输出端口，输出阻抗约为75Ω。 （4）电源可用实验室设备，不必自行制作。

1.3 发挥部分

（1）输出幅度Vm可用键盘输入，并有相应数字显示。可从0.1V变化到5.5V，以0.1V步进。显示值与实测值之间的误差≯±5%。

（2）可将输出改为伪随机序列脉冲，长度为15bit（其它指标同基本部分）。 （3）自拟其它功能，要求实用。

1.4评分标准

基本部分：60分 设计报告：20分 发挥部分：50分

2. 方案的比较与确定

方案一：可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。它们的功能较少，精度不高，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。

方案二：可利用51单片机控制实现，但由于他的机器周期约束，最多只能产生一个1μs或1ms级的电压可调的方波信号。而不能使他产生一个0.1μs级的方波脉冲。

方案三：采用PIC作为控制系统，利用CPLD输出一个可调频的脉冲， D/A输出可调的电压，通过调节电路调整来实现课题要求；且PIC18F452-I/P单片机功能强大，精度又高，调节方式也够灵活，CPLD具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽、编程灵活等特点。

比较确定分析三者的优缺点和性能，本系统决定采用方案三

3. 设计总体思路

要设计一个方波脉冲信号发生器，可利用51单片机实现，但由于机器周期约束，不能使他产生一个0.1μs级的脉冲，因此我们要采用一个跟先进的单片机来输出一个0.1μs级的方波脉冲。因为要实现电压波形的可调，我们可通过叠加一个可控的直流电压来实现。

4．系统组成

3

5．各个子系统的组成与功能 5.1 输出方案的选择

方案一：用51单片机产生一个可调脉冲的方波，可以做到脉冲电压的可调，由于51单片机用的是12MHZ的晶振，输出的一个周期要1us才能完成，不能达到题目的要求。

方案二：使用PIC18F452-I/P作为控制器，利用CPLD来产生方波脉冲信号，通过74LS132芯片抬高电平用于TTL的输出。同时CPLD还能产生一个外同步信号，（即输出频率不变的，但输出电压可调方波脉冲信号）TLC5620CN DA转换和CPLD产生的外同步信号进行叠加输出0-5.5V的 方案比较：

方案二:不仅能满足本系统所需的要求，且在各性能上都优于方案一，所以选择方案二来实现。

CPLD是Complex Programmable Logic Device（复杂可编程逻辑器件）的缩写，代表的是一种可编程逻辑器件，它可以在制造完成后由用户根据自己的需要定义其逻辑功能。CPLD 的特点是有一个规则的构件结构，该结构由宽输入逻辑单元组成，这种逻辑单元也叫宏单元，并且 CPLD 使用的是一个集中式逻辑互连方案。它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。

5.2 CPLD转换模块电路（如图5.2.1）

图5.2.1

5.3 控制电路的选择

方案一：采用现在比较通用的51系列单片机。51系列单片机的发展已经有比较长的时间，应用比较广泛，各种技术都比较成熟。此种方法的优点是，系统设计简单。利用单片机的计算能力可以灵活的实现题目中关于波形的输出。缺点AT89C51是一个12MHZ晶振。它工作一个机器周期为1us，只能满足题目中1us,1ms的要求。

方案二：EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。

PIC单片机是一种用来开发的去控制外围设备的集成电路一种具有分散作用（多任务）功能的 CPU 。 PIC 单片机有计算功能和记忆内存像 CPU 并由软件控制允行。 然而， 处理能力 — 存储器容量却很有限，这取决于 PIC 的类型。但是它们的最高操作频率大约都在 20MHz 左右，用 PIC 单片机使电路做的很小巧变得可能。工作起来效率很高、功能也自由定义还可以灵活的适应不同的控制要求，而不必去更换不同的 IC 。这样电路才有可能做的很小巧。

5.4 D/A转换

方案一：DAC0832一个 8位D/A转换器。在实验中最为之常用，但他是一个电流型输出的D/A，而我们要得到的是电压型的，虽然输出的电流可以经转换后得到相应的电压，但电路结构变的比较复杂

方案二：采用TLC5620CN DA转换。TLC5620CN DA转换是带有缓冲基准输入端高阻抗的四路8位电压输出型数-模转换器。且器件使用简单，用5V电源工作，器件包含上电复位功能以确保重复启动。

TLC5620CN是一块8位的D/A，由于输出是0.5-5.5V的电压， 要求分辨率为S1： TLC5620CN是一块8位的D/A 所能达到的分辨率为S0：

1

=0.0039 256

0.1V

?0.018V 5.5V

所以八位的D/A即能满足工作的要求。

5.6 键

5.7 以及LCD

图5.7.1

5.8 通讯接口

Max232产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平。每一个发送器j将TL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。（如图5.8.1）

图5.8.1

5.9 TTL输出端口

CPLD输出的波形为3.3V的方波信号，经过斯密特触发电路后，输出5V的方波信号。专用于TTL负载的输出端口。（如图5.9.1）

图5.9.1 斯密特触发电路

5.10 伪随机脉冲序列发生器原理

图

6.1.1.

此为发挥部分由（图6.1.1）可见，下方的与门是为避免移存器处于全0状态而设置的反馈支路，而上方的异或门则提供线性反馈，故总反馈为 d1??Q1?Q4??Q1Q2Q3Q4

设电路的起始状态Q1Q2Q3Q4=1000，则可算得d1=1,便可列出图状态转换表中的第1行。以后，每输入1个时钟脉冲，便使原状态右移一位，并产生新的反馈输入d1。由（表一）可见，电路经15次时钟位移，状态便重复，故输出序列v0(t)为000111101011001，相应的波形见图（6.1.2）。图示序列的长度

S?2n?1?24?1?15,这是该电路的最长（m）序列了。

实际上，电路中的d1Q1Q2Q3Q4均为M序列，其图案及长度都一样， 仅是其始相位不同，故都可当做输出波形。

表一

V0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 vl

图6.1.2

由于M序列是（图6.1.2）电路的唯一工作序列，且已排除了全0序列存在的可能性，故电路具有自启动能力。

研究M序列后可知，M序列中元0和1的个数仅差1。n=4,码元1有8个，码元0有7个。若采用双极性码传输，令码元1的幅植为+1，码元0的幅值为-1，那么M序列的平均幅植为 1/2n?1 ，n愈大，该植愈接近0，白噪声的平均统计值0很类似。正因为M序列在统计特性上十分接近于随即噪声。所以M序列也称为伪随即序列，使它在抗干扰通信及数据保密等领域获得了广泛的重视。

6．软件流程

N

7．检测设备

8.数据测试

8.1脉宽与周期变化参数的测量

8．1．1 当步进为1. 0μs（如表一）

表一

8．1．3 当步进为1.0ms（如表二）

8.2电压的测量（如表五）

9．误差分析

1、频率误差引起的主要原因如下： （1）三个时间量纲，在0.1μs情况下，很有可能是运放最后一级产生了漂移等原因。

（2）CPLD产生的矩形脉冲信号与D/A产生矩形脉冲信号进行叠加时产生了误差信号。 （3）由于电路板上元器件相互之间的干扰产生了其他信号。

（4）由于示波器本身的误差 （5）由于读数的误差。 2、输出阻抗误差

（1）输出阻抗的测量方法是近似的，与理论上有一定差距。 （2）运放的输出电流的精度是有限制的，限制了输出阻抗的的下调。 （3）测量时外部电路存在的干扰信号。

10． 总结

本系统以PIC18F452-I/P为核心部件，通过CPLD实现了方波的输出功能，且波形的频率和幅度达到了设计要求。在系统的设计过程中，我们力求硬件线路简单，充分发挥软件编程方便的特点，并最大限度挖掘器件内的资源，来满足系统设计的要求。因比赛时间有限，该系统还有许多值得改进的地方。例如可采用高精度器件达到远超系统要求的效果。

采用DDS技术的基本原理。DDS技术是基于 Nyquist 采样定理，将模拟信号进行采集，经量化后存入存储器中（查找表），通过EPROM进行寻址查表输出波形的数据，再经D/A 转换滤波即可恢复原波形。根据 Nyquist 采样定理知，要使信号能够恢复，必须满足采样频率大于被采样信号最高频率的2倍。DDS技

术用来产生频率分辨率高、灵敏度高、稳定性好的矩形波，而且价格适中。DDS系统有10到14位的频率分辨率，可以在几微妙内实现频率的转换。所以采用了DDS技术会使本系统功能更完善

本设计方案满足实验的要求，输出电流为500mA—1。5A之间误差非常小，恒流效果很好，但上限和下限相对误差较大，

11. 参考文献

1.数字电路 龚之春编著 电子科技大学出版社 1999.8 2.综合电子设计与实践 黄正瑾等编 东南大学出版社 2002.3 3.单片机原理与运用 赵德安等编 机械工业出版社 2005.1 4.集成电子线路设计手册 宋家友等编著 福建科学技术出版社 2002.5 5.实用电路手册 杨宝清 宋文贵等编著 机械工业出版社 2003.6

6.伪随机序列及PLD实现在程序和系统加密中的应用 张登福等编著 2000.6 7.VHDL使用教程 潘松等编著 电子科技大学出版社 2000.2 8.EDA技术及其应用 汉泽西等编著 北京航空航天大学出版社2000.5

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