DE2754791A1

DE2754791A1 - RACE TRACK MICROTRON

Info

Publication number: DE2754791A1
Application number: DE19772754791
Authority: DE
Inventors: Craig Spencer Nunan
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1976-12-13
Filing date: 1977-12-08
Publication date: 1978-10-26
Also published as: JPS5377999A; SE7714080L; FR2373943A1; SE417781B; GB1583400A

Description

~ ^il München, den c r .. Vi₇^ ~ ^il Munich, the c r .. Vi ₇ ^

Ot I' ■'. 'J'f V1P46OD Ot I '■'. 'J'f V1P46OD

Varian Associates, Inc. in Palo Alto, CaI., USAVarian Associates, Inc. in Palo Alto, CaI., USA

Rennbahn-MikrotronRacetrack microtron

ftand der Technikstate of the art

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rennbahn-Mikrotron nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs und befaßt sich insbesondere mit der Strahlauslenkung aus einem solchen Teilchenbeschleuniger .The invention relates to a racetrack microtron according to the generic term of the main claim and deals in particular with the beam deflection from such a particle accelerator.

Is ist bekannt, einen Strom aeladener Teilchen mehrfach durch einen linearen Beschleuniger zu schicken, irden der beschleunigte Teilchen&rom mit Hilfe von Λ1lcnkmaqneten außerhalb des Beschleunigerv/ellenleiters umaelenkt und dem Anfana des Beschleunigers erneut zugeführt wird. Fine solche Anlage ist z.B. in dem Artikel "Performance of a Mult!cavity Racetrack Microtron" von U.R. Froelich und J.J. Manca in IEFE Transactions on Nuclear fcience VoI NP-22, Nr. 3, Juni 1975 beschrieben. Die Teilchenbahn besteht normalerweise aus einem aeradlinigen Beschleunigunnsabschnitt, dem eine erste halbkreisförmioe Bahn folgt, voran ein geradlinioer Fluaraum anschließt, der dem Beschleuniaunnsabschnitt antirnrnllel verläuft und gleichlang v/ic dieser ist, und schließlich folatIt is known that a stream of charged particles traverses several times sending a linear accelerator earth the accelerated one Particles & rom with the help of 1lcnkmaqneten outside of the accelerator shaft guide and the Anfana of the accelerator is fed again. Such a system is e.g. in the article "Performance of a Mult! Cavity Racetrack Microtron "by U.R. Froelich and J.J. Manca in IEFE Transactions on Nuclear Science VoI NP-22, No. 3, June 1975 described. The particle trajectory normally consists of an aerodynamic acceleration section, the first being semicircular The path follows, a straight fluoro room adjoins it, which runs antirellular to the acceleration section and of the same length v / ic is this, and finally folate

Dr.Hk/MeDr.Hk/Me

8 ·* 9 8 4 3 / O 5 7 O8 * 9 8 4 3 / O 5 7 O

ein veiterer halbkreisförmiger Bahnabschnitt, aus v.'elchem der Toilchenstrom abermals kollinear mit der ursprüncrlichcn Bahn durch den Beschleunigungsabschnitt austritt. Die Cp dor geschlossenen Teilchenbahn ähnelt einer Pferderennbahn und hat zu der Bezeichnuncr des Gerätes Anlaß aeqebon. Hei wiederholtem Durchqanq durch den Beschleuniqervellonleitor erleiden die geladenen Teilchen entsprechende Enerqionev;innn. Der Enerqiegewinn je Umlauf, die Periode der PetrieVsfrequenz, die Umlaufperiode, die magnetische Feldstärke und die linearenAnother semicircular path section from which the toilet flow again emerges collinearly with the original path through the acceleration section. The Cp dor closed particle track resembles a horse racing track and is the reason for the name of the device. After repeated passage through the accelerator vellon, the charged particles suffer corresponding energies. The energy gain per revolution, the period of the Petri eVsfrequency , the period of revolution, the magnetic field strength and the linear

Abmessungen sind durch eine v/oh] bekannte ResonanzbodinaunaDimensions are by a v / oh] well-known soundboard sauna

verknüpft. Infolge der zunehmenden Strahleneraie für aufeinanderfolgende Umlaufe zeichnen sich diese Umläufe durch entsprechend größeren Krümmungsradius unter dem Einfluß eines quer zur Strahlrichtung verlaufenden Magnetfeldes aus. Schließlich muß der Teilchenstrom aus dem Gerat abaeführt und auf ein Ziel (Target) gerichtet werden.connected. As a result of the increasing ray energy for successive Circuits are characterized by a correspondingly larger radius of curvature under the influence of a transverse to the direction of the beam from a magnetic field. Finally, the particle flow must be discharged from the device and aimed at a target.

In den bekannten Mikrotrons wird allqemein der Teilchenstrom aus einem festgelegten Endunlauf durch Verwendung einer unpaarigen Ablenkung um 180° abgeführt. Dies geschieht durch Verwendung eines Ablenkmagneten um 180° am Ausgang des Beschleuninerwellcnleiters, der füreinen Umlauf mehr als der Kiodereinführungsmagnet ausgelegt ist. JJach dem letzten Durchaanc durch den Beschleuniaerv/ellenleiter und den ersten Ablenkmaqneten IS ßt man den beschleunigten Teilchenstrom sich geradliniq an dem kleineren Wiedereinführungsmagneten vorbei fortpflanzen.In the known microtrons, the particle flow is generally made up of a determined final run away by using an unpaired deflection by 180 °. This is done by using a deflection magnet by 180 ° at the exit of the accelerator waveguide, one more revolution than the code introduction magnet is designed. After the last passage through the accelerator waveguide and the first deflecting device IS, the accelerated particle flow is rectilinear at the Propagate over smaller reintroduction magnets.

Advantages of the invention

Die erfindungsgcmüße Anordnung nit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demaeaenüber die Vorteile, daß eine bestimmte Umlaufbahn und damit eine bestimmte Ftrahlenergie einschließlich der Bahn des nicht mehr zurückgeführtenThe arrangement according to the invention with the characteristic features of the main claim demaeaen über the advantages that a certain orbit and thus a certain ray energy including the orbit of that which is no longer returned

3843/05703843/0570

Strahls zur Auslenkuna gewählt werden kann. Als weiterer Vorteil ist eine verbesserte räumliche Energieverteilung in dcir. ausgelenkten Teilchenstrom anzusehen. Außerdem läßt sich die ganze Anordnung platzsparend aufbauen, so daß sie in einem beweglichen Gerät für therapeutische Zwecke untergebracht werden kann.Beam can be chosen for Auslenkuna. As another The advantage is an improved spatial energy distribution in dcir. view deflected particle flow. In addition, can build the whole arrangement to save space, so that it is housed in a mobile device for therapeutic purposes can be.

Vorzuosweise geschieht die Strahlauslenkung in mindestens zwei zur Hauptachse des Gerätes hin aerichteten Ablenkungen um kleine Kinkel mit einer Zwischenablenkung um 18O°-öC , wobei <*. im wesentlichen die Summe dieser beiden Winkel darstellt.Preferably, the beam is deflected in at least two deflections directed towards the main axis of the device around small angles with an intermediate deflection of 180 ° -öC, where <*. essentially represents the sum of these two angles.

Nach einer v/eiteren Ausgestaltung der Erfindung ist am Ausgang des Wiedereinführungsmagreten eine Vorrichtung zur Kompensation der Defokussier-wirkung des Magneten in der zur Ablenkebene senkrechten Ebene vorgesehen, wobei diese Defokussierung durch die aerinae Winkelabweichura ^v°^m normalen Einfallswinkel am Eingana und am Ausgang des WiedeEinführungsmaaneten herrührt.According to a further embodiment of the invention, a device to compensate for the defocusing effect of the magnet in the plane perpendicular to the deflection plane is provided at the exit of the reintroduction magnet, this defocusing being due to the aerinae angle deviation ^v ° ^m normal angle of incidence at the entrance and at the exit of the reintroduction magnet originates.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine zusätzliche magnetische Ablenk- und Kompensationsfokussierung vorgesehen, um den abgeführten Strahl und den nfcht rückgeführten Strahl in eine acmeinsame Achse zu bringen.According to a further embodiment of the invention is an additional Magnetic deflection and compensation focusing is provided around the discharged beam and the night to bring the returned ray into a common axis.

Nach einer v/eiteren Ausgestaltuno der Erfindung ist zur Erzeugung der anfänglichen Auslenkung ein Magnet mit zwei Luftspalten an der Außenseite einer dünnen ebenen Vakuumkammer, die den Mikrotronstrahl enthält, längs der Oberfläche dieser Knnmer verschiebbar angeordnet.According to a further embodiment of the invention, it is for production the initial deflection a magnet with two air gaps on the outside of a thin flat vacuum chamber, which contains the microtron beam, arranged displaceably along the surface of these particles.

!"ach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung geschieht die anfängliche Auslenkung aus einer bestimmten Umlaufhahn durch "oh another embodiment of the invention, the initial deflection from a particular circulation valve is done by

275A791275A791

- A—- A -

Erregung entsprechender Wicklungen in einen feststehenden Magneten mit mehreren Luftspalten, wobei jeder Luftspalt einer bestimmten Umlaufbahn des Teilchenstrons entspricht.Excitation of corresponding windings in a fixed Magnets with several air gaps, each air gap corresponding to a certain orbit of the particle stream.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Frfinduna ist die ebene Vakuumkammer, in welcher der Tellchonstron unlruft, mit gekrümmten und geradlinigen Einsätzen ausaestattet, welche die geometrische Gestalt der Umlaufbahnen festlegen und der Vakuumkammer zusätzliche Versteifung verleihen.According to a further embodiment of the Frfinduna is the level vacuum chamber in which the Tellchonstron is not equipped with curved and straight inserts, which determine the geometric shape of the orbits and give the vacuum chamber additional stiffening.

Zeichnungdrawing

In den Zeichnungen sindIn the drawings are

Fig. 1 eine schematische Draufsicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,Fig. 1 is a schematic plan view of a preferred embodiment the invention,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1,FIG. 2 shows a side view of the arrangement according to FIG. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Anordnung nach Fiq. 2 in Richtung der Linie 3-3,FIG. 3 shows a sectional view of the arrangement according to FIG. 2 in Direction of line 3-3,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung nach Fig. 1 in Richtuna der Linie 4-4,Fig. 4 is a sectional view according to FIG. 1 in Richtuna the Line 4-4,

Fig. 5 eine Teilansicht des Polnchuhs des V'iedereinführungsmagneten, 5 shows a partial view of the pole shoe of the down-entry magnet,

Fig. 6 die Darstellung eines feststehenden Auslenkungsmagneten mit mehreren Luftspalten und6 shows the representation of a stationary deflection magnet with multiple air gaps and

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Teilchenbahnen für Auslenkung aus der dritten Umlaufbahn. 7 shows a schematic representation of the particle trajectories for deflection from the third orbit.

8 ·"·!? 8 A 3 / 0 5 7 08 · "· !? 8 A 3/0 5 7 0

275^791 AO 275 ^ 791 AO

Description of the invention

In Fig. 1 sind verschiedene Hauptbestandteile eines Rennbahn-Mikrotrons in der zur Umlaufebene senkrechten Ebene dargestellt. Fin Linearbeschleuniger 1 v/eist einen Injektor 3 für geladene Teilchen auf, von dem ein Teilchenstrom gorinaer Fneraie lr'ngs der Achse eines Wellenleiters 5 erzeugt wird. Der Wellenleiter 5 des Linearbeschleunigers enthiilt eine Vielzahl von Hohlraumresonatoren. Der Injektor 3 kann die aus Fig. 1 ersichtliche ringförmige koaxiale Form annelimen. Der Linearbeschleuniger enthält vorzugsweise seitliche Fohlraumresonatoren 7, die zur negenseitigen Koppluna der Peschleunigungsresonatoren 8 innerhalb des Wellenleiters 5 (siehe Fig. 4) dienen. Der Linearbeschleuniner wird mittels einer Zuleitung 9 mit Mikrowelleneneraie versorgt. Fine dHnne ebene Vakuumkammer 11, die geometrisch in der Mittelebene des Peschleuniaervellenleitcrs 5 angeordnet ist, steht in Vakuumverbindung mit F.ingang und Ausaana des Heschleuninervellenleiters. Zwei halbkreisförmige f'.annete 13 und 13' dienen zur Ablenkung des Trilchenstroins außerhalb des Beschleunigers derart, daß der vorher beschleunigte Teilchenstrom wieder in die Achse des Ceschleuniaerwellonleiters zurückgcführt wird. Die beiden Magnete 13 und 13' besteht aus Jochen 14 und 14', h'rreaerwicklungcn 15 und 15', Polschuhen 17 und 17' und Fokussierungsmagneten IC und 16'. Die Magnete 16 und 16' dienen zur Kompensation der Defokussierung in der zur Umlaufebene senkrechten Fbene, die durch die Randeffekte der betreffenden Pol schuhe 17 und 17' bewirkt wird.In Fig. 1, various main components of a racetrack microtron are shown in the plane perpendicular to the plane of rotation. The linear accelerator 1 v / eis an injector 3 for charged particles, from which a particle stream of Gorinaeraie along the axis of a waveguide 5 is generated. The waveguide 5 of the linear accelerator contains a plurality of cavity resonators. The injector 3 can take on the annular coaxial shape shown in FIG. 1. The linear accelerator preferably contains lateral cavity resonators 7, which serve for the negative-side coupling of the acceleration resonators 8 within the waveguide 5 (see FIG. 4). The linear accelerator is supplied with microwave energy by means of a feed line 9. A thin, flat vacuum chamber 11, which is geometrically arranged in the central plane of the accelerator waveguide 5, is in vacuum connection with the inlet and outlet of the accelerator waveguide. Two semicircular f'.annets 13 and 13 'are used to deflect the trileche flow outside the accelerator in such a way that the previously accelerated particle flow is returned to the axis of the accelerator waveguide. The two magnets 13 and 13 'consists of yokes 14 and 14', h'rreaerwickcn 15 and 15 ', pole pieces 17 and 17' and focusing magnets IC and 16 '. The magnets 16 and 16 'are used to compensate for the defocusing in the plane perpendicular to the plane of rotation, which is caused by the edge effects of the relevant pole shoes 17 and 17'.

Anstelle der hier schematisch dargestellten direkten Injektion der geladenen Teilchen kann ein außerhalb der Achse angeordneter Flektronenstrahlerzeuger zusammen mit einen Injektionsmacrneten,Instead of the direct injection shown here schematically the charged particles can be an electron beam generator arranged off-axis together with an injection macrnet,

8 . :1 843/05708th . : 1 843/0570

der den Elektronenstrahl in die Beschleunigerachse ablenkt, verwendet werden. In diesem Falle muß der zurückgeführte Teilchenstrom durch das Feld des Injektionsmaaneten hindurchgehen; demzufolge sind Korrekturglieder erforderlich, um dem zurückgeführten Teilchenstrom die zur weiteren Beschleunigung erforderlichen geometrischen und phasenrSumlichen Eigenschaften zu verleihen.which deflects the electron beam into the accelerator axis can be used. In this case the returned particle flow must pass through the field of the injection device; Accordingly, correction elements are needed to impart the necessary geometric and to further accelerate phasenrSumlichen properties to the recirculated particle.

Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht des Geräts nach Fig. 1 in der Ebene der Umlaufbahnen. Man erkennt die halbkreisförmigen Polschuhe 17 und 17' der Umlonkmaonete und einige typische Umlaufbahnen 19. Fs sind je zvei in Fig. hintereinanderliegende, parallele platten form iac? Polschuhe bzw. 17' vorhanden, wie Fig. 1 zeigt. Din Ausblenduna des Teilchenstroms aus einer bestimmten Umlaufbahn v.'ird durch das Feld eines beweglichen Magneten 20 eingeleitet. Der Magnet 20 erzeugt in Zusammenarbeit mit dem Umlenkmngnctcn 13' (WiedereinfUhrungsmagnet) einen ausgelenkten Strahl 22, der ein Fokussierglied, z.E. ein Ouadrupolglied 25 durchlauft. Die hier kompensierte Defokussierung ergibt sich aus dem kleinen Einfallswinkel des gewählten UmlaufStrahls auf das Feld des Magneten 13'. Der ausgelenkte Strahl 26 ist dann unmittelbar zur Anwendung bereit. Statt dessen kann er noch eine zveite Ablenkung um einen kleinen Kinkel in einem festen Magneten 30 erfahren, der durch Spulen 31 erregt wird, un eine Ablenkung nach innen zu erzeugen, die dcrjeniaen durch den beweglichen Magneten gMchkommt. So erhalt man einen Strahl 26'»der parallel zur Achse des Teilchenbeschleunigers cremacht ist, cregen diese jedoch um einen Abstand X versetzt ist (siehe Fig. 2). Ein Verschiebungssystem 33, das aus einem Ablenkmagneten 35, einem Ouadrupoltriplett 36 - 38 und einem v/eiteren Ablenkmagneten 35" besteht, macht den ausgelenkten Strahl kollinear mit der Fig. 2 shows a schematic plan view of the device according to Fig. 1 in the plane of the orbits. One recognizes the semicircular pole shoes 17 and 17 'of the Umlonkmaonete and some typical orbits 19. Fs are two in Fig. Two consecutive, parallel plates form iac? Pole shoes or 17 'are present, as shown in FIG. 1. The fading out of the particle flow from a certain orbit v. 'Is introduced by the field of a movable magnet 20. The magnet 20, in cooperation with the deflecting member 13 '(reintroduction magnet), generates a deflected beam 22 which passes through a focusing element, eg an quadrupole element 25. The defocusing compensated here results from the small angle of incidence of the selected circulating beam on the field of the magnet 13 '. The deflected beam 26 is then immediately ready for use. Instead, it may experience a second deflection by a small angle in a fixed magnet 30 which is excited by coils 31 to produce an inward deflection which is caused by the movable magnet. A beam 26 'is obtained that is parallel to the axis of the particle accelerator, but is offset by a distance X (see FIG. 2). A displacement system 33, which consists of a deflection magnet 35, an quadrupole triplet 36-38 and a further deflection magnet 35 ″, makes the deflected beam collinear with the

809843/0570809843/0570

275A791275A791

_ sr" __ sr " _

AlAl

se des Linearbeschleuniaers. So kann einfach durch Frrenung oder Kichterregunq der Maqr.ete 13 und 35' entv:eder der mehrfach beschleunigte Strahl oder der direl'.t vom Linearbeschleuni qer qelicfcrtc Strahl acwählt werden. Stattdessen ist auch eine Bauart möglich, Lei v;elcher der direkte, vom Beschleuniqer austretende Teilchenrtrahl so weit nach außen abqelenkt und wieder gerichtet wird, bis er koaxial in der Bahn des Teilchenstroms 26 hoher Energie ist, der aus dem einfachen ^uadrupol 25 austritt, oder auch mit dem Teilchenstrahl 26' am Ausgang des festen Magneten 30. In einer bcvnrzuaton Ausführungsform sind zehn Umlaufbahnen voraosehen, wobei der Teilchenstrom aus der zweiten bis zehnten Umlaufbahn mittels des beweglichen Magneten 20 ausoelenkt werden kann, während der direkte, der ersten Umlaufhahn entsprechende Ausqanq in der oben beschriebenen Weise ebenfalls verschiebbar ist.se of the linear accelerator. So can just go through Frrenung or judge regunq of the sizes 13 and 35 'respectively the multiple accelerated beam or the direl'.t of the linear accelerator qelicfcrtc beam ac can be selected. Instead, a design is also possible, as is the case with the direct particle beam emerging from the accelerator is deflected far outwards and directed again until it is coaxially in the path of the particle flow 26 of high energy is that emerges from the simple ^ uadrupole 25, or with the particle beam 26 'at the exit of the fixed magnet 30. In one embodiment, there are ten Orbits are provided, whereby the particle flow from the second to tenth orbit can be triggered by means of the movable magnet 20, while the direct, the first circulation valve corresponding Ausqanq is also displaceable in the manner described above.

Die Auslenkvorrichtunq laßt sich am besten mit Hilfe der Fin. 4 verstehen. Her Injektor 3 ^für neladcne Teilchen, z. B. ein ringförmiger Elektronenstrahlerzeuger, schickt einen Flektronenstrahl der Fnercie Γ in Achsenrichtunq in den VJcllenleiter 5 des Linearbcschleuniaers. Beim Durchaang dieses Elektronenstrahls durch die Hohlraumresonatoren B des Beschleunigers wird Mikrowellenenernie in ihn eingckopnelt. Ein hierzu neeicneter VJellenleiter ist beispielsweise in der US-TS 3 546 524 beschrieben. Der beschleuniate Elektronenstrahl erfährt einen Frerqiezuwachs F , z. B,The Auslenkvorrichtunq can be best understood with the help of fin. Her injector 3 ^for charged particles, e.g. B. a ring-shaped electron beam generator sends an electron beam of Fnercie Γ in the axis direction in the VJcllenleiter 5 of the linear accelerator. When this electron beam passes through the cavity resonators B of the accelerator, a microwave nucleus is injected into it. A VJellenleiter neeicneter for this purpose is described, for example, in US-TS 3,546,524. The accelerated electron beam experiences a Frerqiezuwachs F, z. B,

4 MeV, aus dem VJellenleiter 5 und qelanqt anschließend in das Magnetfeld des ersten Umlenkmaqneten 13. fach dem Austritt aus diesem Magneten flieqt der Elektronenstrahl auf einer dem Eeschleuniqerabschnitt gleichkommenden Strecke praktisch feldfrei und erfährt dann unter dem Einfluß des Wiedereinführungsmagneten 13' eine weitere Umlenkuna um 180 4 MeV, from the waveguide 5 and then into the magnetic field of the first deflection magnet 13th times the exit from this magnet, the electron beam flows practically field-free on a distance equal to the accelerator section and then experiences another deflection of 180 under the influence of the reintroduction magnet 13 '

8 . Γ¹ 9 L 3 / 0 5 7 08th . Γ ¹ 9 L 3/0 5 7 0

- 9—- 9 -

Dadurch qelanqt der Elektronenstrahl wieder in die Achse des Linearbeschleunigers 5 und kann einen weiteren Mikrotron-Unlauf beginnen. Bei jedem Umlauf wird die Strahl energie erhöht, wodurch sich auch der Krümmungsradius des Strahls in Magnetfeld der beiden Umlenkmagnete vergrößert. Durch gekrümmte Einsätze 4O werden die Umlaufbahnen geometrisch definiert und die Abschnitte niedriger Energie in dor Momentenverteilung des Strahls beschränkt. Diese Einsätze versteifen auch die Vakuumkammer 11. Derselben Aufaabo dienen auch die Einsätze 41 im geradliniacn Teil der Umlaufbahnen, von denen zwei beispielsweise darcestollt sind. Der bewegliche Auslenkmagnet 20 mit doppeltem Luftspalt ist auf der Außenseite der Vakuumkammer 11 verschiebbar angeordnet und kann quer zu dem feldfreien Flurraum der umlaufenden Elektronenstrahlen aus einer innersten Lage 20', die dem zweitniedrigsten Umlauf 43 entspricht, bis zur äußersten Laae 20", die dem äußersten Umlauf mit höchster Energie entspricht, verschoben v/erden. Die allererste Umlaufbahn verläuft durch ein Rohr in der Stirnwand der» Beschleunigerwellenleiters, so daß der Magnet 2O nicht bis dorthin verschoben werden kann. Aufbau und Anordnung des Magneten 20 ergeben sich mit mehr Einzelheiten aus Ein. 3, die einen Schnitt der Fiq. 2 durch die Verschieburiasebene des Magneten 20 darstellt. Die auf den oeaenüberlieqenden Außenflächen der Vakuumkammer ]1 angeordneten Teile des Macmeten 20 werden durch einen Bügel 44 zusammennehalten. Zur Erregung des Magneten 20 dienen V.'icklunaen 21. Die Feldstärke des Magneten 20 wird so eingestellt, daß er den Elektronenstrahl aus der gewählten N-tcn Umlaufbahn so weit ablenkt, daß der Strahl in das Feld des Viiedcreinführungsmagneten 13" unter einem kleinen Winkel in Bezua auf den senkrechten Einfall (z. B. 5 ) eintritt, und zwarAs a result, the electron beam moves back into the axis of the linear accelerator 5 and can have a further microtron flow kick off. With each revolution, the jet energy is increased, which also increases the radius of curvature of the jet enlarged in the magnetic field of the two deflection magnets. By curved inserts 40 make the orbits geometric defined and the sections of low energy in dor Limited moment distribution of the beam. These inserts also stiffen the vacuum chamber 11. Same construction also serve the inserts 41 in the rectilinear part of the orbits, two of which, for example, are darc. The movable deflection magnet 20 with a double air gap can be displaced on the outside of the vacuum chamber 11 arranged and can transversely to the field-free corridor of the circulating electron beams from an innermost layer 20 ', which corresponds to the second lowest orbit 43, to the outermost Laae 20 ", which corresponds to the outermost orbit with the highest Energy corresponds, shifted v / ground. The very first orbit runs through a tube in the front wall of the » Accelerator waveguide, so that the magnet 2O can not be moved up there. Structure and arrangement of the Magnets 20 result in more detail from Ein. 3, which is a section of Fiq. 2 through the plane of displacement of the magnet 20 represents. Those on the oeaenüberlieqenden Outer surfaces of the vacuum chamber] 1 arranged parts of the Macmets 20 are held together by a bracket 44. V.'icklunaen 21 serve to excite the magnet 20. The field strength of the magnet 20 is adjusted so that it deflects the electron beam from the selected N-tcn orbit to such an extent that the beam enters the field of the four-way induction magnet 13 "at a small angle in Bezua on the perpendicular incidence (e.g. 5) occurs, namely

8 ; 9 8 4 3 / 0 5 7 08th ; 9 8 4 3/0 5 7 0

im wesentlichen an der Stelle der Ur.laufbahn M-I. Der Durchmesser des Beschleunigungswellenleiters, die von diesem erzeugte Zusatzenergie F und andere Parameter bestimmen die Lage, bis zu v/elcher der Auslenkmagnet 20 nach innen verschoben v/erden kann.essentially at the point of the original career path M-I. Of the The diameter of the acceleration waveguide, which determines the additional energy F generated by it, and other parameters the position up to which the deflecting magnet 20 can be displaced inwardly.

Die Bahn des Teilchenstrahl im Wiedcrci nf ühruncrsmagneten 13' ist gekennzeichnet durch einen Krümmungsradius, welcher der Energie des N-^tcn Umlaufs zugeordnet ist, d.h. F + (N.E), v.'obei F die Anfangsenergie des vom Injektor 3 ausgehenden Elektronenstrahls ist. Der ausneler.kte Fndumlaufstrahl tritt jedoch in das Wjedereinführunasfeld an der Stelle der (Ii-J)-ten Umlaufbahn ein, die flor l'noraic Γ. + I (TJ-I) . E I zugeordnet ist. Her nröPere Krümmungsradius des Strahls mit höherer Energie ^iihrt zu einer Hahn, die nicht mehr kollinear mit der Bescl.leuninerachsc sein kann, sondern stattdessen die Deschleuniaerachse mit einer merklichen ,parallel zu dieser Achse projezierten Komponente kreuzt. Die resultierende Ablenkuno im Wiedereinführungsmagneten beträgt deswegen z. B. 170 und der austretende Strahl ist um 5 genen die Beschleunigerachse geneigt.The path of the particle beam in Wiedcrci nf ühruncrsmagneten 13 'is characterized by a radius of curvature of the energy associated with the circulation N- ^tcn, F + (NE), v.'obei F that is, the initial energy of the electron beam emanating from the injector 3 is. The outermost orbiting jet, however, enters the re-introduction field at the point of the (Ii-J) -th orbit, the flor l'noraic Γ. + I (TJ-I). EI is assigned. The lower radius of curvature of the beam with higher energy leads to a cock that can no longer be collinear with the acceleration axis, but instead crosses the deceleration axis with a noticeable component projected parallel to this axis. The resulting deflection in the re-introduction magnet is therefore e.g. B. 170 and the exiting beam is inclined by 5 genes the accelerator axis.

Im Verlauf der Ablenkung um 170 erführt der ausnelenkte Strahl eine resultierende Defokussierung in der zur Ablenkebene normalen Ebene infolge der nicht senkrechten Einfalls- und Austrittsr ichtunq des Strahls nur, dom Wiedereinführungsfeld und dem Feld des Richtmanneten 16'. Um diesen Einfluß entgegenzuwirken, wird eine kompensierende Fokussierung durch den maanetischen Simplex-Ouadrupol 25 vorgenommen. Stattdessen kann auch gem"P Fig. der Polschuh 13' in der dargestellten Form ausaebildet sein, d. h. die Seitenfläche 13" des Polschuhs ist in der Nahe der Austrittsstelle des ausoelenkten Strahls abcre- In the course of the deflection by 170, the deflected beam undergoes a resulting defocusing in the plane normal to the deflection plane as a result of the non-perpendicular direction of incidence and exit of the beam only from the reintroduction field and the field of the Richtmann 16 '. In order to counteract this influence, compensating focusing is carried out by means of the mechanical simplex quadrupole 25. May instead gem "P Fig., The pole piece 13 'in the form shown, be ausaebildet, ie, the side surface 13" of the pole piece is abcre- near the exit point of the beam ausoelenkten

843/057O843 / 057O

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isis

schrägt, um die Defokussierungswirkung zu kompensieren. Bei Befolgung dieser Alternative kann der Ouadrupol 25 weggelassen v/erden.is inclined to compensate for the defocusing effect. If this alternative is followed, the quadrupole 25 can be omitted.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführunnsfom des beweglichen Auslenkmanneten. Ein feststehender Magnet mit mehreren Luftspalten besitzt ein Joch 50 und eine Anzahl paarweise vorgesehener Polschuhe A-A¹, C-C¹, F-F¹ usw., die je so angeordnet sind, daß sie auf eine bestimmte Umlaufbahn einwirken können. Jedem Luftspalt sind Spulen 52, 54, 56 usw. zur Erregung der betreffenden Polschuhe zugeordnet. Der jeweils gewählte Luftspalt wird durch die betroffenden Spulen und Pole derart erreot, daß der Teilchenstrahl aus der zur Auslenkung aewählten Umlaufbahn um 5 nach innen abgelenkt wird; das Magnetfeld im Luftspalt für die nächst höhere Umlaufbahn wird ebenfalls erreat, jedoch irr» entgegengesetzten Sinne, um einen krnftiaen creschlosnenen Magnetfluß bereitzustellen. Trennspulen 53 bzw. 55 worden an passender Stelle erregt, um den Magnetfluß an der Beeinflussung vorher durchlaufener Umlaufbahnen zu hindern. Wenn z. B. der Teilchenstrahl auf dem Umlauf Kr. 3 nusgelenkt werden soll, erreqt man die Trennwicklunn 5 3; bei Auslenkung aus der Umlaufbahn Vr. 4 wird die Trennwicklung 55 erregt. So liißt sich mit dieser Ausführunas^orm die Auslenkung aus einer beliebigen Umlaufbahn innerhalb einer Anzahl derselben verwirklichen, ohne bewegte Teile zu benötigen. Beispielsweise sei angenommen, daß der Teilchenstrom aus der Umlaufbahn Nr. 3 abgezoaen werden noil. In diesem Falle werden die Spulen 54 so erregt, dnP sie das Magnetfeld erzeugen, das zur Ablenkung des Strahls auf seinem dritten Umlauf, der durch den Luftspalt C-C ^ührt, um 5° nach innen erforderlich ist. Die Spulen 56 werden so erregt, daß sie ein Magnetfeld in Geaenrichtung in demFig. 6 shows another embodiment of the movable deflecting maneuver. A fixed magnet with a plurality of air gaps has a yoke 50 and a number of pole pieces AA ¹ , CC ¹ , FF ¹ , etc., provided in pairs, which are each arranged so that they can act on a specific orbit. Coils 52, 54, 56 etc. are assigned to each air gap for exciting the relevant pole shoes. The air gap selected in each case is generated by the coils and poles concerned in such a way that the particle beam is deflected inwards by 5 from the orbit selected for deflection; the magnetic field in the air gap for the next higher orbit is also created, but in the opposite sense, in order to provide a powerful, closed magnetic flux. Separating coils 53 and 55 have been excited at the appropriate point in order to prevent the magnetic flux from influencing previously traveled orbits. If z. B. the particle beam is to be steered on the orbit Kr. 3, one excites the Trennwicklunn 5 3; when deflected from orbit Vr. 4, the separating winding 55 is excited. With this embodiment, the deflection from any orbit within a number of the same can be achieved without the need for moving parts. For example, assume that the particle flow is withdrawn from orbit # 3. In this case, the coils 54 are excited in such a way that they generate the magnetic field which is required to deflect the beam on its third revolution, which passes through the air gap CC ^, inward by 5 °. The coils 56 are excited so that they create a magnetic field in the Geaenrichtung

P k3/0570P k 3/0570

-Hr--Mr-

Luftspalt E-E¹ erzeugen und dadurch den maanrtischen Kreis schließen. Die Trennwicklungen 53werden so erregt, daß sie den Magnetfluß in dem Joch, der den Luftspalt A-A* überaueren könnte, löschen, um so einen Einfluß auf die frühere Umlaufbahn Nr. 2 zu vorhindern. Tn der dargestellten Ausführung ist die Umlaufbahn Nr. 1 unzugänolich und kann nicht durch den Auslenkmagneten beeinflußt werden.Generate air gap EE ¹ and thereby close the magnetic circle. The separator windings 53 are excited so as to cancel the magnetic flux in the yoke which might surpass the air gap AA * so as to prevent the former No. 2 orbit from being affected. In the embodiment shown, orbit no. 1 is inaccessible and cannot be influenced by the deflection magnet.

Die beschriebene Vorrichtuna verbessert die erreichbare räumliche Energieverteiluna des abgezogenen Teilchenstrahls, wie an Hand der Fig. 7 gezeigt werden kann. Fig. 7 gibt einen Plan der interessierenden Uniauflahnen ^ür das Beispiel einer Strahlauslenkunq aus der Umlaufbahn N=3.The described device improves the achievable spatial energy distribution of the extracted particle beam, as can be shown with reference to FIG. Fig. 7 gives a plan of the university flags of interest for that Example of a beam deflection from orbit N = 3.

Die gewählte Umlaufbahn habe eine hypothetische Schwänz The chosen orbit has a hypothetical tail

zt E
kunqsbreite der Enerqie —^: = 10%, wobei E^ die hypothe-zt E
kunqsbreite der Energie - ^: = 10%, where E ^ is the hypothetical

3
tische Mittelenerqie des Umlaufs N=3 darstellt. Die Bahnen für abweichende Energie entsprechend den Energien F-- Λ Ε sind ebenfalls gezeigt. Man erkennt, daß nach einer ersten Ablenkung um 180° nachfolgend einerBeschleuniqung die Versetzung des Teilchenstrahls nach außen hinsichtlich der Benchleunigerachse proportional zur Fneroie der Strahlteilchen und demzufolge zur Anzahl der Umläufe, also zur Umlaufnummer ist. Die zweite Ablenkung um 18O° bewirkt unabhängig von der Umlaufzahl die Kiedereinführuna des Strahls in die Beschleunigerachse. Demzufolqe werden die in den Bahnen N=2...1O umlaufenden Teilchen, obwohl sie sich jeweils um eine Einheit des Energiegewinns pro Umlauf unterscheiden, zur Beschleunigung in eine gemeinsame Achse zurückgeführt. Nun sei ein Teilchen mit oegebener relativer Fnercieabweichuna Δ F von der Nennenergie F.- = NF +E. für die oev/Hhl- 3
table mean energy of the orbit N = 3. The paths for deviating energy corresponding to the energies F-- Λ Ε are also shown. It can be seen that after a first deflection by 180 °, following an acceleration, the displacement of the particle beam outwards with respect to the bench accelerator axis is proportional to the diameter of the beam particles and consequently to the number of revolutions, i.e. the number of revolutions. The second deflection by 180 ° causes the beam to be introduced into the accelerator axis regardless of the number of revolutions. As a result, the particles revolving in the orbits N = 2 ... 10, although they differ by one unit of energy gain per revolution, are returned to a common axis for acceleration. Now let be a particle with the given relative energy deviation Δ F from the nominal energy F.- = NF + E. for the oev / Hhl-

joijoi

te Bahn N=3 betrachtet. Die Anfangseneraie F. soll der Einfachheit halber vernachlässigt werden. Diese Abweichung AE th path N = 3 considered. The initial seneraie F. should be neglected for the sake of simplicity. This deviation AE

8:.9843/05708: .9843 / 0570

bewirkt eine entsprechende räumliche Verlagerung der betreffenden Teilchenbahn aus der mittleren Umlaufl-ahn für E=3. Die Strahlauslenkung aus dieser Umlaufbahn ergibt im wesentlichen parallele Bahnen für die Einhüllende des dritten Strahlumlaufs mit den Energien E,- 4E. Wenn diese Umlaufbahn nicht zum Strahlabzuo gewählt wird (aestrichelte Linien), wird offenbar die Verschiebung der abweichenden Bahn durch die zweite Ablenkung um IPO in gleicher Weise kompensiert, wie die verschiedenen Etrahlumlnufe wieder unabhängig von der Umlauf zahl K in die Reschleunicjerachse eingespeist werden. Für jeden auslenkbaren Ftrahlumlauf(N =2, ... 1O) ist die gemeinsame mittlere i'mlaufbahn für den Teilchenstrahl mit der Energie F., nach dem Durchgang durch die Polschuhe 30 des stationären Auslenkmagneten im wesentlichen parallel zu der Beschleunigerachse und von dieser um einen Wert ψ unabhängig von M entfernt.causes a corresponding spatial relocation of the relevant Particle trajectory from the middle orbit for E = 3. The deflection of the beam from this orbit results in essentially parallel paths for the envelope of the third jet orbit with energies E, - 4E. If those Orbit is not chosen for beam abscission (estrichelte Lines), the shift of the deviating path by the second deflection by IPO is evidently the same Way compensated, like the different Etrahlumlnufe again independent of the rotation number K in the re-accelerator axis be fed in. For each deflectable jet circulation (N = 2, ... 1O) is the common mean trajectory for the particle beam with the energy F., after passing through the pole shoes 30 of the stationary deflecting magnet essentially parallel to the accelerator axis and from this by a value ψ independent of M removed.

In dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel treten die Teilchen des Strahlumlaufs Nr. 3 mit der mittleren Bahn der Energie E und den Randbahnen für die Fnergieabweichungen F_- <aE aus dem ersten Umlenkmagneten in parallelen Bahnen aus,In the example shown in Fig. 7, the particles occur of jet orbit No. 3 with the middle orbit of energy E and the edge tracks for the energy deviations F_- <aE from the first deflection magnet in parallel paths,

+
die um X₃ bzw. X₃ "^X₃ gegen die Beschleunigerachse versetzt sind. Eine magnetische Ablenkung nach innen durch den Magneten 20 oder eine ähnliche Vorrichtung richtet diese Strahlen zur Beschleunigerachse hin, so daß sie in das Feld des Wiedereinführungsmagneten in einem Abstand von der Peschleunigerachse eintreten, der ungefähr dem Wert X_ entspricht. Infolge der Energiedifferenz weichen diese Bahnen nun beim Austritt aus dem Feld des Wiedereinführungsmaoneten etwas von der Parallelität ab; diese Abweichung rührt von der durch die magnetische Ablenkung nach innen eingeführten Dispersion her. Diese Bahnen werden vom Wiedereinführungsmagneten um einen Winkel abgelenkt, der um den+
which are offset by X ₃ or X ₃ "^ X ₃ against the accelerator axis. A magnetic deflection inwardly by the magnets 20 or a similar device directs these beams to the accelerator axis, so that in the field of the reintroduction of magnets at a distance of As a result of the energy difference, these orbits now deviate somewhat from parallelism when leaving the field of the reintroduction monete; this deviation is due to the dispersion introduced inwards by the magnetic deflection Reintroduction magnets deflected at an angle that is less than the

8ü9843/05708ü9843 / 0570

doppelten Betrag des anfänglichen Ablenkwinkels θ kleiner als 180° ist. Der Winkel θ wird in Bezuo auf die unabgelenkte Bahn gemessen und der Faktor 2 ergibt sich aus der symmetrischen Behandlung der Bahn durch den Wiedereinführungsmagneten. Die Bahnen mit den Energien F und E--sind nun gegen die Beschleunigerachse um die Werte Tfbzw.Y'+Δ ψ versetzt, v/obei ~-f von der Entfernung längs der Z-Achse (Beschleunigerachse) abhängt, in welcher die Versetzung gemessen wird. Für relativistische Elektronen läßt sich die räumliche Dispersion erster Ordnung in N wie folgt anaeben:twice the amount of the initial deflection angle θ is less than 180 °. The angle θ is measured in relation to the undeflected path and the factor 2 results from the symmetrical treatment of the path by the re-introduction magnet. The orbits with energies F and E - are now offset from the accelerator axis by the values Tf or Y '+ Δ ψ , v / obei ~ -f depends on the distance along the Z axis (accelerator axis) in which the offset is measured. For relativistic electrons the first order spatial dispersion in N can be specified as follows:

F ' ^XN
NF ' ^X N
N

und f„ eine Funktion ist, die von der Entfernung längs der Beschleunigerachsr und vom Auslenkwinkel des abgezogenen Strahls in Bezug auf die Eeschleunigerachse abhängt. Daraus ergibt sich, daß die Dispersion des abgeführter.and f "is a function that depends on the distance along the accelerator axis and the deflection angle of the withdrawn beam with respect to the accelerator axis. It follows that the dispersion of the discharged.

Strahls mit zunehmender Umlauf zahl abnimmt. -4 F.. und ^X.,Beam decreases with increasing orbital number. -4 F .. and ^ X.,

N NN N

bleiben nämlich in einem Rennbahn-Mikrotron mit zunehmender Umlaufzahl relativ konstant wegen des endlichen Bereichs der hochfrenuenten Phasenwinkel, innerhalb deren eine stabile Beschleunigung erzielt wird. Somit nimmt Λ X mit ansteigender Umlaufzahl ab, wenn die hier voraeschlagene Strahlabführanordnuna verwendet v/ird.namely remain relatively constant in a racetrack microtron with increasing number of revolutions because of the finite range of the high-frequency phase angles within which a stable acceleration is achieved. Thus Λ X decreases with increasing number of revolutions if the jet discharge arrangement proposed here is used.

Auch aus der zeichnerischen Darstellung in Fig. 7 ergibt sich eine deutliche Verringerung der räumlichen Dispersion zwischen dem abgeführten Strahl nach der hier vorgeschlagenen Methode und einer Abführung durch einfache Extrapolation des geradlinigen Abschnitts der betreffenden Umlaufbahn, die für den Fall K=3 mit gestrichelten Linien angegeben ist. The graphic representation in FIG. 7 also shows a significant reduction in the spatial dispersion between the discharged jet according to the method proposed here and a discharge by simple extrapolation of the straight section of the orbit in question, which is indicated with dashed lines for the case K = 3 is.

8.9843/05708.9843 / 0570

Die Grundgedanken der vorliegenden Erfinduno sind offenbar nicht nur auf Beschleuniger für Elektronen, sondern auch auf Beschleuniger für positive Ionen anwendbar und auch andere Abänderungen sowie Abwandlungen, die dem Fachmann zu Gebote stehen, sind möglich.The basic ideas of the present invention are apparently not only on accelerators for electrons, but also applicable to accelerators for positive ions and also other modifications as well as modifications which are known to those skilled in the art available are possible.

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Claims

1. Pennbahn microtron, consisting of a linear accelerator and a return device for reintroducing the accelerated particle flow into the linear accelerator for the purpose of further acceleration, in which the puck guides a plurality of orbits defined for successive passage through the charged particle stream and all orbits a common one aoradlinioen section along a common axis, curved sections and a section antiparallel to the common section, but the radii of curvature of the curved sections for higher radiation energies continuously increasing and the antiparallel sections accordingly have a continuously greater distance from the common axis, characterized by a device ( 20, 50) for discharging the particle flow (22) from a freely selected orbit (19), consisting of a deflection device for the particle beam from the selected orbit in the general direction to the common axis.

2. Gerrit according to claim I, characterized in that the linear accelerator an injector (3) for charged particles, a microwave energy source (9) for Fnergieeanhebuna the charged Particle flow and cavity resonators (8) for coupling the accelerating microwave energy into the particle flow on v / eist.

3. Device according to claim 1, characterized in that the return device has a first magnetic deflection device (13) for deflecting the accelerated Kllchenstrom in a path antiparallel to the accelerator axis, the distance from this axis is proportional to the energy of the charged particles in this section , a second mechanical deflection device (13 ') for deflecting all non- discharged circulation sections for the purpose of

/ 0 ϊ> 7 0/ 0 ϊ> 7 0

ORWINAL INSPECTEDORWINAL INSPECTED

275A791

Reintroduction to the linear accelerator and a Includes vacuum chamber with the beam exit point and the beam entry point of the linear accelerator communicates and encloses all orbit sections of the particle flow.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the discharge device consists of a magnetic deflection device (20, 50) which deflects the selected circumferential section by a small angle inward to the axis of the linear accelerator, and the second magnetic deflection device (13 ') The latter means that the inwardly deflected portion of the particle flow crosses the axis of the linear accelerator and is deflected outward.

5. Apparatus according to claim 4, marked by further deflection means (30, 33), which give the deflected particle flow a collinear continuation of the undeflected particle flow to lend.

6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the magnetic deflection member at least zv / ei pole shoes (C-C ') which define a first air gap which can be aligned with a selected orbit, zv / ei further pole shoes fc-E'l define a second air gap further away from the common accelerator axis, magnetic yoke parts (50) for connecting the pole pieces on corresponding sides of the two air gaps, mechanical means for holding corresponding pole pieces in mutual alignment and field-exciting means (54,56) which a magnetic flux in the first air gap for deflecting the relevant selectable path section inwardly to the common axis and a second magnetic flux in the

»π ' η R '■' o»Π 'η R' ■ 'o

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second air gap, which is essentially the same size as the first magnetic flux and is antiparallel to it.

7. Apparatus according to claim 4, characterized in that the magnetic deflecting member (20) has two pole pieces which an air gap aligned with a churned orbit define and are connected via a magnetic yoke (44) and that field-exciting means (21) for generating a magnetic flux are arranged in the air gap in such a way that the relevant section of the selected orbit is inwardly is deflected in the direction of the accelerator axis.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the pole pieces of the magnetic deflection member (20) along a are displaceable transversely to the common axis running path.

9. Apparatus according to claim 4, characterized in that the magnetic deflecting member has a number of pole pieces (AA ¹ , CC, EE ¹ ) which define at least three air gaps, each air gap being aligned with a portion of an orbit of the particle flow and each of these Path sections of a different nominal beam energy corresponds to the fact that the pole shoes are connected on corresponding sides of the air gaps by magnetically conductive yoke sections (50), that excitation means (52, 54, 56) are provided on the pole shoes for generating a magnetic flux in selected air gaps and that separating means (53, 55) are provided for blocking the magnetic flux through certain yoke sections.

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10. Apparatus according to claim 4, characterized in that for deflecting the particle flow inwardly such that it the axis of the linear accelerator intersects, the second deflection magnet (13 ") serves and that a compensation device (25, 13 ") to compensate for the defocusing of the withdrawn particle flow in the plane perpendicular to the plane of rotation Level is provided.

11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the compensation device consists of a magnetic Ouadrupole Lens (25) consists.

12.Gerät according to claim 10, characterized in that the Compensation device made of one member (13 ") for changing the magnetic field distribution in the environment the exit point of the separated particle stream consists of the second Umlcnkmagneten (13 ').

13. Apparatus according to claim 4, characterized in that the vacuum chamber (11) delimitation pieces (40, 41) for regression the geometric extent of the orbits described by the particle flow and to limit the Contains beam moment.

14. Apparatus according to claim 4, characterized by further magnetic deflecting means (30, 35) for redirecting the withdrawn particle flow inwardly in the direction of the linear accelerator axis.

15. Apparatus according to claim 14, characterized by further deflection means (35 ') for aligning the path of the discharged particle flow in a straight line continuation of the linear accelerator axis.

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16. Method for discharging a charged particle stream; from a selectable orbit of a Rennbahwii V.rotron, which has an accelerator section and a return device for the accelerated particle flow, in which charged particles pass through the orbits one after the other with continuously larger beam energy and all orbits have a common section, and each orbit has a section , which, in accordance with the increasing energy, is at a greater distance from the common section, wherein furthermore the return device removes the particles from a given distance and corresponding l'nergie for renewed passage through the r; cn ¹ ei ns ar ion A) r, cl nittn, characterized by the following process steps: The particle flow is reduced from the selected orbit in the direction of the common section and then passes through the return device, so that particles with the characteristic energy of an orbit in one a certain distance from the common track section in the return device at a smaller distance from the common section and are consequently not brought into circulation again.

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