DE102006027447A1 - Modularer Linearbeschleuniger - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Linearbeschleuniger (1), umfassend zumindest zwei Beschleunigermodule (10, 20) und ein dazwischen angeordnetes Koppelmodul (30), die längs einer Achse Z-Z' zueinander ausgerichtet sind, wobei jedes Beschleunigermodul (10, 20) einen im Wesentlichen zylindrischen, evakuierten, eine metallische Kavität darstellenden Außenmantel (11, 21), eine Vielzahl koaxialer Driftröhren (13, 15, 16, 23, 25, 26) und dazugehörige Driftröhrenhalter (12, 14, 17, 22, 24, 27) zur Verbindung des jeweiligen Außenmantels (11, 21) mit den jeweiligen Driftröhren (13, 15, 16, 23, 25, 26) aufweist, benachbarte Driftröhrenhalter (12, 14, 17, 22, 24, 27) im Wesentlichen 90° zueinander verdreht sind, das Koppelmodul (30) einen im Wesentlichen zylindrischen, evakuierten, eine metallische Kavität darstellenden Außenmantel (31), eine Driftröhre (34) und ein Halterelement (32, 33) zur Verbindung des Außenmantels (31) mit der Driftröhre (34) aufweist, stehende, elektromagnetische Wellen des H-Typs in die Beschleunigermodule (10, 20) einkoppelbar sind, dem Linearbeschleuniger (1) ein vorbeschleunigter, kollimierter sowie fokussierter Ionenstrahl längs der Achse Z-Z' zuführbar ist, der im Linearbeschleuniger (1) in Spalten (18, 19, 28, 29, 35, 36) zwischen Driftröhren (13, 15, 16, 23, 25, 26) beschleunigbar ist, um beschleunigt den Linearbeschleuniger (1) zu verlassen, und das Koppelmodul (30) in einer E-Mode, vorzugsweise der E010-Mode, resonant erregbar ist und die zwei ...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearbeschleuniger, umfassend zumindest zwei Beschleunigermodule und ein dazwischen angeordnetes Koppelmodul, die längs einer Achse zueinander ausgerichtet sind, wobei jedes Beschleunigermodul einen im wesentlichen zylindrischen, evakuierten, eine metallische Kavität darstellenden Außenmantel, eine Vielzahl koaxialer Driftröhren und dazu gehörige Driftröhrenhalter zur Verbindung des jeweiligen Au ßenmantels mit den jeweiligen Driftröhren aufweist, benachbarte Driftröhrenhalter im wesentlichen 90° zueinander verdreht sind, das Koppelmodul einen im wesentlichen zylindrischen, evakuierten, eine metallische Kavität darstellenden Außenmantel, eine Driftröhre und ein Halterelement zur Verbindung des Außenmantels mit der Driftröhre aufweist, stehende, elektromagnetische Wellen des H-Typs in die Beschleunigermodule einkoppelbar sind, und dem Linearbeschleuniger ein vorbeschleunigter, kollimierter sowie fokussierter Ionenstrahl längs der Achse zuführbar ist, der im Linearbeschleuniger in Spalten zwischen Driftröhren beschleunigbar ist, um beschleunigt den Linearbeschleuniger zu verlassen.
  • Solch ein Linearbeschleuniger ist beispielsweise aus der WO 2004/054331 A1 bekannt und kommt üblicherweise in einem Aufbau zum Einsatz, wie er in 10 dargestellt ist. Danach werden einem Linearbeschleuniger 400 über eine Ionenquelle 401, einen Injektor 402 und einen Niedrigenergietransportbereich 403 vorbeschleunigte, kollimierte und fokussierte Ionen längs einer Strahlrichtung F zugeführt, um beschleunigt denselben über einen Hochenergietransportbereich 405 zu einem Einsatzgebiet 406 zu verlassen. Der Linearbeschleuniger 400 umfaßt dabei Beschleuniger- und Koppelmodule 407, 407A.
  • Gemäß der WO 2004/054331 A1 ist zudem vorgesehen, daß zwischen zwei Beschleunigermodulen, die mit einem resonanten elektromagnetischen Feld des H-Typs (elektrisches Feld senkrecht zur Strahlrichtung F und Magnetfeld parallel zur Strahlrichtung F) anregbar sind, unter Zwischenschaltung von ringförmigen Abschlußelementen ein Koppelmodul, in dem sich eine stehende Resonanzwelle des TEM-Typs (sowohl elektrisches Feld als auch Magnetfeld senkrecht zur Strahlrichtung F) aufbauen kann, zum Einsatz kommt. Die Einkopplung der elektromagnetischen Energie geschieht zu diesem Zwecke über die Ankopplung von Leistungsgeneratoren, vorzugsweise Radiofrequenzleistungsgeneratoren. Nachteilig ist dabei der komplizierte Verlauf der Feldlinien im Koppelmodul, da sowohl die elektrischen als auch die magnetischen Feldlinien senkrecht zur Strahlrichtung F verlaufen müssen, was zu unnötig langen Wegen und somit großen Verlustleistungen führt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den gattungsgemäßen Linearbeschleuniger derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Koppelmodul in einer E-Mode, vorzugsweise der E010-Mode, resonant erregbar ist und die zwei benachbarten Beschleunigermodule, die vorzugsweise in der H210-Mode erregbar sind, direkt miteinander koppelt.
  • Dabei kann vorgesehen sein, daß in dem Koppelmodul die Driftröhre einseitig über das Halterelement an dem Außenmantel des Koppelmoduls befestigt ist.
  • Ferner wird vorgeschlagen, daß das Halterelement sich bereichsweise von dem Außenmantel des Koppelmoduls radial nach innen erstreckt, insbesondere zumindest teilweise in Form eines Steges.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt ist, daß die freien Enden der Driftröhre im Koppelmodul gegeneinander schwingen.
  • Des weiteren zeichnen sich bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsformen dadurch aus, daß die Driftröhre im Koppelmodul eine Magnetlinse, insbesondere in Form von Elektromagneten, zur Strahlenfokussierung trägt, wobei die Magnetlinse vorzugsweise zwischen der Driftröhre und dem Steg des Halterelements angeordnet ist, die Driftröhre konzentrisch umgebend.
  • Erfindungsgemäß ist es auch bevorzugt, daß in das Koppelmodul Leistung, insbesondere im Radiofrequenzbereich, induktiv einkoppelbar ist, vorzugsweise mittels einer Koppelschleife und eines koaxialen Speiseelements.
  • Erfindungsgemäße Linearbeschleuniger können weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, daß im Betrieb des Linearbeschleunigers magnetische Feldlinien im Koppelmodul die Driftröhre im wesentlichen ringförmig umfließen, während am Mantelumfang der Driftröhre elektrische Feldlinien radial zur Driftröhre verlaufen und an den freien Enden der Driftröhre elektrische Feldlinien parallel zur Strahlrichtung Z-Z' verlaufen.
  • Ferner kann vorgesehen sein, daß der Außenmantel des Koppelmoduls an jedem seiner freien Enden mit dem Außenmantel eines der beiden Beschleunigermodule mechanisch verbunden oder verbindbar ist.
  • Mit der Erfindung wird des weiteren vorgeschlagen, daß im Betrieb des Linearbeschleunigers im Bereich der Verbindung des Koppelmoduls mit den Beschleunigermodulen jeweils ein Spalt zwischen der Driftröhre des Koppelmoduls und der jeweils dieser zugewandten Driftröhren der Beschleunigermodule angeordnet ist, in dem elektrische Feldlinien im wesentlichen parallel zur Strahlrichtung zur Beschleunigung der Ionen des Ionenstrahls verlaufen, während die Magnetfeldlinien im wesentlichen den Ionenstrahl radial umfließen.
  • Schließlich wird erfindungsgemäß auch vorgeschlagen, daß zumindest eines der Beschleunigermodule an zumindest einem Ende, vorzugsweise an dem dem Koppelmodul abgewandten Ende, eine Magnetlinse aufweist, insbesondere konzentrisch zu einer Halbdriftröhre, vorzugsweise in die Halbdriftröhre eingebettet.
  • Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß Hochfrequenzschwingungen benachbarter Hochfrequenzbeschleunigermodule über ein resonant erregtes, kurzes, zylindrisches Koppelmodul, das eine an einem radial von seinem Außenmantel nach innen laufenden Halterelement befestigte Driftröhre aufweist, deren Enden im Betrieb hochfrequent gegeneinander schwingen, miteinander koppelt, und zwar verlustarm sowie konstruktiv einfach, indem das Koppelmodul vorzugsweise in der E010-Mode erregt wird. Somit ist das elektrische Feld im Koppelmodul an den Öffnungen bzw. freien Enden der Driftröhre parallel zur Strahlrichtung, während die magnetischen Feldlinien die Driftröhre und somit den Ionenstrahl ringförmig umfließen, so daß kein Zwischenglied zwischen dem Koppelmodul und den benachbarten Beschleunigermodulen benötigt wird, was den Aufbau erheblich vereinfacht und Verluste minimiert. Auch ermöglicht dies eine Reduktion von Querschnitten und Oberflächen, was vakuumtechnisch erhebliche Vorteile mit sich bringt.
  • Durch die zusätzliche Integration von Elektromagneten in das Koppelmodul, nämlich um die Driftröhre herum, kann auf weitere Strahlenfokussierungsmittel entlang der benachbarten Beschleunigermodule verzichtet werden, was die Montierbarkeit und Justierbarkeit verbessert. Das Koppelmodul kann des weiteren zur induktiven Einkopplung der benötigten Senderleistung benutzt werden, beispielsweise durch Anschluß eines Radiofrequenzleistungsgenerators.
  • Der erfindungsgemäße Linearbeschleuniger kann in der π-Mode in einem Frequenzbereich von 100 bis 800 MHz mit einer Teilchengeschwindigkeit v relativ zur Lichtgeschwindigkeit c von β ≤ 0,4 angeregt werden, wobei die Länge der Beschleunigermodule durch die Notwendigkeit der Strahlenfokussierung und die Länge des Koppelmoduls durch die Betriebsfrequenz, Teilchengeschwindigkeit und die benötigte Baulänge einer Strahlenfokussierungseinrichtung vorgegeben sind.
  • Durch den erfindungsgemäßen modularen Linearbeschleuniger lassen sich Kosten einsparen, da der Hochfrequenzleistungsbedarf auf kommerziell erhältliche Senderleistungsklassen über die Dimensionierung der Module abgestimmt werden kann, während über die Anzahl der Module die Länge des Linearbeschleunigers und somit auch dessen Beschleunigung einstellbar ist. So können anstelle von zwei Beschleunigermodulen und einem Koppelmodul beispielsweise drei Beschleunigermodule und zwei Koppelmodule oder vier Beschleunigermodule und drei Koppelmodule usw. zum Einsatz kommen. Dabei kommt es auch zu einer An hebung der Ionenstrahlstromgrenze sowie der Strahlqualität, da die Driftstrecken zwischen benachbarten Beschleunigermodulen bei dieser Bauweise minimiert werden. Zudem besteht der erfindungsgemäße Linearbeschleuniger aus einer im Vergleich zum Stand der Technik reduzierten Anzahl aufeinander abzustimmender Komponenten, insbesondere aufgrund der Tatsache, daß auf die Abschlußelemente gemäß der WO 2004/054331 A1 verzichtet werden kann.
  • Ein erfindungsgemäßer Linearbeschleuniger kann vielfältig eingesetzt werden, und zwar beispielsweise wie folgt:
    In der Medizintechnik kann der erfindungsgemäße Linearbeschleuniger beispielsweise zur Tumortherapie mit Ionenstrahlen, Tumortherapie über Neutronenerzeugung mittels Niederenergie-Protonenstrahlen oder in medizinischen Diagnoseverfahren verwendet werden.
  • Aber auch der Einsatz eines erfindungsgemäßen Linearbeschleunigers in der Halbleiterindustrie ist denkbar, beispielsweise zur Ionenimplantation.
  • Bei der Metallverarbeitung ist ein erfindungsgemäßer Linearbeschleuniger zur Oberflächenveredelung, insbesondere zur Härtung und chemisch biochemischen Modifikation von Oberflächenprozessen einsetzbar.
  • Selbstverständlich wird ein erfindungsgemäßer Linearbeschleuniger auch in beschleunigergetriebenen Anlagen Einsatz finden, wie in Spallationsneutronenquellen zur Bereitstellung von Neutronen mit bestimmter Energieverteilung und zeitlicher Pulsstruktur, wie sie nicht von Kernspaltungsreaktoren angeboten werden können, oder in Transmutationsanlagen zur Umwandlung langlebiger radioaktiver Rückstände aus Kernkraftwerken oder aber in Beschleunigern für die Grundlagenforschung im Bereich der Astro-, Kern-, Plasma- und/oder Elementarteilchenphysik.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand einer Ausführungsform der Erfindung beispielhaft im Detail erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 eine perspektivische Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Linearbeschleunigers mit einer vertikalen Schnittebene;
  • 2 eine perspektivische Schnittansicht eines Koppelmoduls des Linearbeschleunigers von 1 mit einer horizontalen Schnittebene;
  • 3a eine magnetische Feldverteilung in einer vertikalen Schnittebene A-B des Linearbeschleunigers von 1;
  • 3b eine magnetische Feldverteilung in einer Schnittebene längs der Linie A-A' der 3a:
  • 4a eine elektrische Feldverteilung in einer vertikalen Schnittebene des Linearbeschleunigers von 1;
  • 4b eine elektrische Feldverteilung auf der Strahlenachse Z-Z' der 4a;
  • 5a eine elektrische Feldverteilung in einer horizontalen Schnittebene des Koppelmoduls von 2;
  • 5b eine elektrische Feldverteilung in einer vertikalen Schnittebene des Koppelmoduls, die also um 90° relativ zu der von 5a gedreht ist;
  • 6a eine elektrische Feldverteilung in einer Schnittebene längs der Linie B-B' in den 5a und 5b;
  • 6b eine magnetische Feldverteilung in der selben Schnittebene wie 6a;
  • 7a eine elektrische H211-Feldverteilung in einem zylindrischen Resonator ohne Beschleunigerstruktur;
  • 7b eine magnetische H211-Feldverteilung in einem zylindrischen Resonator ohne Beschleunigerstruktur;
  • 8a eine elektrische Feldverteilung in einer Schnittebene längs der Linie D-D' von 4a durch einen Driftröhrenabschnitt eines Beschleunigermoduls;
  • 8b eine Magnetfeldverteilung in der selben Schnittebene wie 8a;
  • 9a eine elektrische Feldverteilung in einer Schnittebene längs der Linie C-C' in 4a durch einen Spalt zwischen zwei benachbarten Driftröhrenabschnitte eines Beschleunigermoduls;
  • 9b eine magnetische Feldverteilung in der selben Schnittebene wie 9a; und
  • 10 ein Diagramm zu einem bekannten Beschleunigeraufbau.
  • Wie 1 zu entnehmen ist, umfaßt ein erfindungsgemäßer Linearbeschleuniger zwei Beschleunigermodule 10, 20, zwischen denen direkt, ohne Zwischenschaltung weiterer Elemente, ein Koppelmodul 30 angeordnet ist.
  • Jedes Beschleunigermodul 10, 11 umfaßt seinerseits einen metallischen, zylinderförmigen Außenmantel 11, 21, dessen Innenraum evakuiert ist. Über eine Vielzahl von Driftröhrenhaltern 12, 14, 22, 24 ist zudem eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen jedem Außenmantel 11, 21 und einer Vielzahl von jeweiligen Driftröhren 13, 15, 23, 25 bereitgestellt. Dabei ist jeder Driftröhrenhalter 12, 14, 22, 24 in Form von zwei sich in Richtung der jeweiligen Driftröhren 13, 15, 23, 25 verjüngenden Stegen ausgebildet, und zwei benachbarte Stege sind um 90° zueinander gedreht. Jedes Beschleunigermodul 10, 20 umfaßt ferner an seinem dem Koppelmodul 30 abgewandten Ende eine Magnetlinse 17, 27 in Verbindung mit einer Halbdriftröhre 16, 26, die einseitig durch direkte Anbringung an dem jeweiligen Außenmantel 11, 21 geerdet ist. Zwischen zwei benachbarten Driftröhren 13, 15, 23, 25 sowie zwischen jeder Halbdriftröhre 16, 26 und der dazu benachbarten Driftröhre 13, 23 ist jeweils ein Spalt 18, 19, 28, 29 angeordnet, in welchem, wie weiter unten erläutert, eine Teilchenbeschleunigung möglich ist.
  • Das Koppelmodul 30 umfaßt seinerseits ebenfalls einen metallischen, zylinderförmigen Außenmantel 31, der, wie insbesondere 2 entnehmbar ist, über ein stegartiges, sich radial von diesem nach innen erstreckendes Halterelement 32 mit einer Magnetlinse 33 verbunden ist, die ihrerseits eine Driftröhre 34 trägt. Somit ist die Driftröhre 34 lediglich einseitig mechanisch und elektrisch mit dem Außenmantel 31 verbunden.
  • Die Driftröhren 13, 15, 23, 25, die Halbdriftröhren 16, 26 sowie die Driftröhre 34 sind zueinander ausgerichtet, nämlich längs einer sogenannten Strahlachse Z-Z', entlang der sich im Betrieb des Linearbeschleunigers nicht gezeigte Ionen bzw. Ionenpakete bewegen.
  • Wird nun über einen nicht gezeigten Radiofrequenzleistungsgenerator ein elektromagnetisches Feld an den Linearbeschleuniger 1 angelegt, so werden die Beschleunigermodule 10, 20 in einer H210-Mode und das Koppelmodul in der E010-Mode resonant angeregt. Diese Anregung wird im Anschluß mit Bezug auf die 3a bis 9b im Detail erläutert.
  • Die Magnetfeldverteilung längs des Linearbeschleunigers 1 ist der 3a zu entnehmen, während die entsprechende Verteilung des elektrischen Feldes 4a zu entnehmen ist. Danach verlaufen die Magnetfeldlinien im Bereich des Koppelmoduls 30 senkrecht zur Strahlrichtung Z-Z' längs der Driftröhre 34, und zwar umfließen die Magnetfeldlinien die Magnetlinse 33, wie in 3b dargestellt, während das elektrische Feld an den beiden freien Enden der Driftröhre 34 im wesentlichen parallel zu der Strahlrichtung Z-Z' verläuft, wie insbesondere auch den 5a und 5b zu entnehmen ist, mit Maxima der elektrischen Feldstärke im Bereich der Spalten 35 und 36 zwischen der Driftröhre 34 des Koppelmoduls 30 und den dazu benachbarten Driftröhren 13, 14, der Beschleunigermodule 10, 20, wie auch 4b entnehmbar ist.
  • Das Koppelmodul 30 und die Beschleunigermodule 10, 20 sind über ihre Außenmäntel 31, 11, 21 mechanisch direkt verbunden. In dem Bereich der Verbindung zwischen dem Koppelelement 30 und den Beschleunigerelementen 10, 20, also in der Ebene längs der Linie B-B' der 5a und 5b, verläuft das elektrische Feld vor allem von der Driftröhre 34 zu der jeweils benachbarten Driftröhre 13, 23, wie 6a zu entnehmen ist, während die magnetischen Feldlinien sich großteils um die benachbarten Driftröhrenhalter 12, 22 schließen, siehe 6b. In 6b erkennt man noch eine Struktur mit 4 Sektoren, welche typisch für eine H211-Feldverteilung ist, die im Anschluß mit Bezug auf die 7a und 7b erläutert werden wird, die in die ringförmige Magnetfeldverteilung im Bereich des Koppelelements 30, die in 3b dargestellt ist, mündet.
  • Den 7a und 7b ist eine H211-Feldverteilung in einem zylindrischen Resonator 100 ohne Beschleunigerstruktur zu entnehmen, und zwar für das elektrische Feld in 7a und das magnetische Feld in 7b. Deutlich erkennt man elektrisch gleichsinnige Pole 1 und 3 sowie die dazu entgegengesetzte Pole 2 und 4. Im Bereich dieser Pole 1 bis 4 sind die Driftröhrenhalter 12, 14, 22, 24 der Beschleunigermodule 10, 20 angeordnet. Genauer gesagt ver laufen die Driftröhrenhalter 12, 22 zwischen den Polen 2 und 4 und die Driftröhrenhalter 14, 24 zwischen den Polen 1 und 3. Durch diese Anordnung der Driftröhrenhalter 12, 14, 22, 24 entsteht eine H210-Feldverteilung, wie sie in den 8a und 8b dargestellt ist. Danach erstrecken sich elektrische Feldlinien in der Mittelebene durch die Driftröhrenabschnitte 15, 25, radial bzw. senkrecht zu diesen, siehe 8a, während die magnetischen Feldlinien die beide Stege der Driftröhrenhalter 14, 24 jeweils gegensinnig umschließt, da die dazugehörigen elektrischen Hochfrequenzströme jeweils auf die Driftröhrenabschnitte 15, 25 hin bzw. nach einer Halbperiode davon wegorientiert sind, also parallel zur Strahlrichtung Z-Z' verlaufen, siehe 8b.
  • Schließlich können die elektrische sowie magnetische Feldlinienverteilung im Bereich eines Spaltes 19, 29 zwischen zwei Driftröhrenabschnitten 13, 15, 16, 23, 25, 26, 34 den 9a und 9b entnommen werden. Schön ist dabei 9a die Konzentration der beschleunigenden elektrischen Feldkomponente parallel zur Strahlenachse Z-Z' zu entnehmen. Im Bereich eines jeden Spaltes 19, 29 ist dabei eine betragsmäßig maximale Feldstärke aufzufinden, wobei die Feldstärken vom Koppelmodul 30, also den Spalten 35, 36, bis zu den freien Enden der Beschleunigermodule 10, 20 hin abfällt, wie 4b zu entnehmen ist.
  • Obigen Ausführungen ist der frappierend einfache Aufbau des erfindungsgemäßen Linearbeschleunigers 1 aufgrund der verwendeten Anregungsmoden zu entnehmen, nämlich in Form der E010-Mode im Bereich des Koppelmoduls 30 und der H210-Mode im Bereich jedes Beschleunigermoduls 10, 20. Zudem ermöglicht der Einsatz der Magnetlinsen 17, 27 und 33 eine weitere Vereinfachung des erfindungsgemäßen Aufbaus.
  • Die in der vorangehenden Beschreibung, den anliegenden Ansprüchen sowie den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in Ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
  • 1
    Linearbeschleuniger
    10
    Beschleunigermodul
    11
    Außenmantel
    12
    Driftröhrenhalter
    13
    Driftröhre
    14
    Driftröhrenhalter
    15
    Driftröhre
    16
    Halbdriftröhre
    17
    Magnetlinse
    18
    Spalt
    19
    Spalt
    20
    Beschleunigermodul
    21
    Außenmantel
    22
    Driftröhrenhalter
    23
    Driftröhre
    24
    Driftröhrenhalter
    25
    Driftröhre
    26
    Halbdriftröhre
    27
    Magnetlinse
    28
    Spalt
    29
    Spalt
    30
    Koppelmodul
    31
    Außenmantel
    32
    Halterelement
    33
    Magnetlinse
    34
    Driftröhre
    35
    Spalt
    36
    Spalt
    100
    Resonator
    400
    Linearbeschleuniger
    401
    Ionenquelle
    402
    Injektor
    403
    Niedrigenergietransportbereich
    405
    Hochenergietransportbereich
    406
    Einsatzgebiet
    407, 407A
    Beschleuniger- und Koppelmodule
    F
    Strahlrichtung
    Z-Z'
    Strahlrichtung

Claims (10)

  1. Linearbeschleuniger (1), umfassend zumindest zwei Beschleunigermodule (10, 20) und ein dazwischen angeordnetes Koppelmodul (30), die längs einer Achse Z-Z' zueinander ausgerichtet sind, wobei jedes Beschleunigermodul (10, 20) einen im wesentlichen zylindrischen, evakuierten, eine metallische Kavität darstellenden Außenmantel (11, 21), eine Vielzahl koaxialer Driftröhren (13, 15, 16, 23, 25, 26) und dazu gehörige Driftröhrenhalter (12, 14, 17, 22, 24, 27) zur Verbindung des jeweiligen Außenmantels (11, 21) mit den jeweiligen Driftröhren (13, 15, 16, 23, 25, 26) aufweist, benachbarte Driftröhrenhalter (12, 14, 17, 22, 24, 27) im wesentlichen 90° zueinander verdreht sind, das Koppelmodul (30) einen im wesentlichen zylindrischen, evakuierten, eine metallische Kavität darstellenden Außenmantel (31), eine Driftröhre (34) und ein Halterelement (32, 33) zur Verbindung des Außenmantels (31) mit der Driftröhre (34) aufweist, stehende, elektromagnetische Wellen des H-Typs in die Beschleunigermodule (10, 20) einkoppelbar sind, und dem Linearbeschleuniger (1) ein vorbeschleunigter, kollimierter sowie fokussierter Ionenstrahl längs der Achse Z-Z' zuführbar ist, der im Linearbeschleuniger (1) in Spalten (18, 19, 28, 29, 35, 36) zwischen Driftröhren (13, 15, 16, 23, 25, 26) beschleunigbar ist, um beschleunigt den Linearbeschleuniger (1) zu verlassen, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmodul (30) in einer E-Mode, vorzugsweise der E010-Mode, resonant erregbar ist und die zwei benachbarten Beschleunigermodule (10, 20), die vorzugsweise in der H210-Mode erregbar sind, direkt miteinander koppelt.
  2. Linearbeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Koppelmodul (30) die Driftröhre (34) einseitig über das Halterelement (32, 33) an dem Außenmantel (31) des Koppelmoduls (30) befestigt ist.
  3. Linearbeschleuniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterelement (32, 33) sich bereichsweise von dem Außenmantel (31) des Koppelmoduls (30) radial nach innen erstreckt, insbesondere zumindest teilweise in Form eines Steges (32).
  4. Linearbeschleuniger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Driftröhre (34) im Koppelmodul (30) gegeneinander schwingen.
  5. Linearbeschleuniger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Driftröhre (34) im Koppelmodul (30) eine Magnetlinse (33), insbesondere in Form von Elektromagneten, zur Strahlenfokussierung trägt, wobei die Magnetlinse (33) vorzugsweise zwischen der Driftröhre (34) und dem Steg (32) des Halterelements (32, 33) angeordnet ist, die Driftröhre (34) konzentrisch umgebend.
  6. Linearbeschleuniger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Koppelmodul (30) Leistung, insbesondere im Radiofrequenzbereich, induktiv einkoppelbar ist, vorzugsweise mittels einer Koppelschleife und eines koaxialen Speiseelements.
  7. Linearbeschleuniger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb des Linearbeschleunigers (1) magnetische Feldlinien im Koppelmodul (30) die Driftröhre (34) im wesentlichen ringförmig umfließen, während am Mantelumfang der Driftröhre (34) elektrische Feldlinien radial zur Driftröhre (34) verlaufen und an den freien Enden der Driftröhre (34) elektrische Feldlinien parallel zur Strahlrichtung Z-Z' verlaufen.
  8. Linearbeschleuniger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (31) des Koppelmoduls (30) an jedem seiner freien Enden mit dem Außenmantel (11, 21) eines der beiden Beschleunigermodule (10, 20) mechanisch verbunden oder verbindbar ist.
  9. Linearbeschleuniger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb des Linearbeschleunigers (1) im Bereich der Verbindung des Koppelmoduls (30) mit den Beschleunigermodulen (10, 20) jeweils ein Spalt (35, 36) zwischen der Driftröhre (34) des Koppelmoduls (30) und der jeweils dieser zugewandten Driftröhre (13, 23) der Beschleunigermodule (10, 20) angeordnet ist, in dem elektrische Feldlinien im wesentlichen parallel zur Strahlrichtung Z-Z' zur Beschleunigung der Ionen des Ionenstrahls verlaufen, während die Magnetfeldlinien im wesentlichen den Ionenstrahl radial umfließen.
  10. Linearbeschleuniger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Beschleunigermodule (10, 20) an zumindest einem Ende, vorzugsweise an dem dem Koppelmodul (30) abgewandten Ende, eine Magnetlinse (17, 27) aufweist, insbesondere konzentrisch zu einer Halbdriftröhre (16, 26), vorzugsweise in die Halbdriftröhre eingebettet.
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