DE1030477B - Beschleuniger fuer elektrisch geladene Teilchen - Google Patents

Description

• Beschleuniger für elektrisch geladene Teilchen Im deutschen Patent 953 449 ist ein Verfahren zur Beschleunigung elektrisch geladener Teilchen beschrieben, bei dem die Beschleunigung durch das elektrische Feld eines Hohlraumresonators erfolgt. Zur wiederholten Beschleunigung können bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent die zu beschleunigenden Teilchen beispielsweise auf getrennten Führungsbahnen zum Resonator zurückgeführt und somit durch den Resonator mehrmals beschleunigt werden.
• Bei einem Beschleuniger für elektrisch geladene Teilchen, bei dem die Teilchen auf getrennten Bahnen geführt und in einer Beschleunigungsstufe beschleunigt werden, insbesondere zur Ausübung des Verfahrens nach Patent 953 449, durchlaufen erfindtuigsgemäß die elektrisch geladenen Teilchen nach ihrem Austritt aus der Beschleunigungsstufe, vorzugsweise einem Hohlraumresonator, eine Weiche, durch welche sie entsprechend ihrer Geschwindigkeit von der oder den Beschleunigungsstufen in die verschiedenen Führungsbahnen gelenkt wurden. Es ist zweckmäßig, die elektrisch geladenen, zu beschleunigenden Teilchen auch vor ihrem Eintritt in die Beschleunigungsstufe eine Weiche durchlaufen zu lassen, Vorteilhaft wird als Weiche ein magnetisches Feld verwendet, das durch einen permanenten Magneten erzeugt wird. Es ist günstig, das magnetische Feld vorwiegend homogen zu gestalten. In manchen Fällen ist es jedoch vorteilhaft, ein Feld mit einem geringen Gradienten zu verwenden.
• Wird für die Weiche ein elektrisches Feld verwendet, so werden zweckmäßig zwei Elektroden vorgesehen, von denen mindestens eine Elektrode mindestens eine Öffnung zum Durchtritt der zu beschleu#nigenden Teilchen erhält. Vorteilhaft werden die Elektroden für das Weichenfeld derart ausgebildet, daß eine Elektrode aus einer annähernd ebenen Fläche, die andere Elektrode aus zwei der genannten Fläche gegenüber angeordneten stabförmigen Körpern besteht.
• Durch die Weiche wird der Übergang der Teilchen von getrennten Führungsbahnen zu den Beschleunigungsstufen oder der Beschleunigungsstufe vermittelt. In einer bevorzugten Ausführungsform durchlaufen die Teilchen stets die gleiche Beschleunigungsstufe.
• Es ist zweckmäßig, zwischen der Weiche und der Beschleunigungsstufe ein Zwischenstück in der Bahn der geladenen Teilchen vorzusehen, so daß bei Verwendung eines beschleunigenden Hochfrequenzfeldes auf einfache Weise eine Abstrahlung und ein Durchgriff dieses Feldes nach außen vermieden wird.
• Weiter ist es günstig, zwischen der Weiche und der Beschleunigungsstufe die Quelle der zu beschleunigenden Teilchen anzuordnen. Vorteilhaft wird die genannte Quelle seitlich, bezogen auf die Teilchenbahnen, angeordnet.
• Bei einer derartigen Anordnung der genannten Quelle lassen sich ohne größeren Aufwand die zu beschleunigenden Teilchen vorbeschleunigen, so daß die genannten Teilchen im wesentlichen ohne zusätzliche Mittel bereits durch das Feld der Weiche zur Beschleunigungsstufe des Resonators geführt werden.
• In den Führungsbahnen, durch welche die Teilchen zur Beschleunigungsstufe zurückgeführt werden, sind zweckmäßigerweise Korrektionsfelder für den Teilchenstrahl vorgesehen, Längs den Führungsbahnen werden die Teilchen vorteilhaft durch Fehler, deren Feldstärke und/oder deren Feldgradient wechselnde Werte besitzt, geführt. Zweckmäßig liegt dabei beispielsweise der Gradient der Feldstärke abwechselnd in Richtung und entgegen der Krümmung der Ablenkkurve. Die Führungshahnen sind in einer bevorzugten Ausführungsform nicht eben angeordnet.
• An Hand der Zeichnung, in der schematisch ein Beschleuniger nach der Erfindung.da.rgestellt ist, soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden.
• Der Hohlraumresonator 1 wird von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Sender zu Schwingungen, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 2 m, erregt. Der Sender kann dabei eine Leistung von etwa 20 kW haben. Infolge der Eigenschwingungen des Hohlraumresonators 1 treten an den Stellen 2 Spannungsbäuche von etwa 300 000 bis 400 000 Volt auf, durch welche aus einer Quelle 3 austretende elektrisch geladene Teilchen, sofern sie phasenrichtig in den Resonator eintreten, beschleunigt werden. Die nach einer ein- oder mehrmaligen Beschleunigung durch den Hohlraumresonator durch die Öffnung 4 austretenden elektrisch geladenen. Teilchen durchlaufen eine Weiche 5, durch welche die Teilchen entsprechend ihrer Geschwindigkeit in verschiedene Führungsbahnen 6, 7, 8, die vergrößert dargestellt sind, gelenkt werden. Wie in der Zeichnung schematisch angedeutet, -soll bei dem Ausführungsbeispiel als Weiche 5 ein permanenter Magnet mit einem vorw ' iegend homogenen magnetischen Führungsfeld verwendet werden.
• In den Führungsbahnen 6, 7, 8 werden die Teilchen durch nicht dargestellte elektrische und/oder magnetische Führungsfelder zum Resonator zurückgeführt, damit sie durch den Resonatar weiter beschleunigt werden. Die Umlaufzeit der Teilchen kann dabei konstant sein oder ein ganzzahliges Vielfaches der Schwingungsdauer des Resonators betragen. In die Führungshähnen 6; 7, 8 sind, -wie beispielsweise in der Figur schematisch dargestellt ist, Zwischenstücke 9, 10, 11 angeordnet, in denen Korrektionsfelder für die Abbildung des Teilchenstrahls vorgesehen sind. Es ist zweckmäßig, den Feldstärken und/oder deren Gradienten wechselnde. Werte zu geben, so daß beispielsweise bei Verwendung elektrischer Führungsfelder der Gradient der Feldstärke abwechselnd in Richtung und entgegen der Krümmung der Ablenkkur; e liegt. Im Ausführungsbeispiel sind drei Führungsbahnen 6, 7, 8 dargestellt. Es ist jedoch gegebenenfalls zweckmäßig, eine andere Anzahl von Führungsbahnen zu wählen. Vorteilhaft werden die Führungsbahnen nicht eben angeordnet.
• Zweckmäßig durchlaufen die Teilchen vor jedem erneuten Eintritt in den Hohlraumsenator 1 ebenfalls eine Weiche 12, die beispielsweise wieder durch einen permanenten Magneten mit einem vorwiegend homogenen Führungsfeld gebildet wird.
• Haben die Teilchen die gewünschte Endenergie erhalten, so werden sie durch die Weiche 5 in den Austrittsstutzen 13 geleitet. Besondere Führungsfelder, welche die auf Endenergie beschleunigten Teilchen aus einer Gleichgewichtsbahn herausführen, sind also bei dem Beschleuniger nach der Erfindung nicht notwendig.
• Wie weiter aus der Zeichnung ersichtlich ist, befindet sich zwischen den Weichen 5, 12 j e ein Zwischenstück 14, 15 in der Bahn der geladenen Teilchen, durch welches sich unter anderem leicht ein genügend großer Abstand der @@leichen 5, 12 von dein Resonator 1 erreichen läßt.
• Weiter wird vorteilhafterweise zwischen der Weiche 12 und dem Resonator 1 die Quelle 3 für die zu beschleunigenden Teilchen vorgesehen. Wie in der Zeichnung durch eine Teilchenbahn schematisch angedeutet ist, wird bei der Verwendung der Weiche unter anderem auch eine einfache -Einführung der zu beschleunigenden Teilchen, die zweckmäßig durch eine nicht dargestellte Anordnung vorbeschleunigt werden, möglich.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Beschleuniger für elektrisch geladene Teilchen, bei dem die Teilchen auf getrennten Bahnen geführt und in einer Beschleunigungsstufe beschleunigt werden, insbesondere zur Ausübung des Verfahrens nach Patent 953 449, dadurch gekennzeichnet, daB die Teilchen nach ihrem Austritt aus der Beschleunigungsstufe eine Weiche durchlaufen, durch welche sie entsprechend ihrer Geschwindigkeit von der oder den Beschleunigungsstufen in die verschiedenen Führungsbahnen gelenkt werden. z. Beschleuniger für elektrisch geladene Teilchen, bei dem die Teilchen auf getrennten Bahnen geführt werden, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch geladenen Teilchen vor ihrem Eintritt in die Beschleunigungsstufe eine Weiche durchlaufen. 3. Beschleuniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Weiche ein magnetisches Feld verwendet ist. 4. Beschleuniger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Weiche ein permanenter Magnet verwendet ist. 5. Beschleuniger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld vorwiegend homogen ist, 6. Beschleuniger nach Anspruch 1. oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung..eines elektrischen Feldes für eine Weiche vorzugsweise zwei Elektroden vorgesehen sind, von denen mindestens eine Elektrode mindestens eine Öffnung zum Durchtritt der zu beschleunigenden Teilchen aufweist. 7. Beschleuniger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektroden für das Weichenfeld eine annähernd ebene Fläche und zwei der genannten Fläche gegenüber angeordnete, vornehmlich stabförmige Körper verwendet sind. B. Beschleuniger nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen stets die gleiche Beschleunigungsstufe durchlaufen. 9. Beschleuniger nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Weiche und dein Beschleuniger ein Zwischenstück in der Bahn der geladenen Teilchen vorgesehen ist. 10. Beschleuniger nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Weiche und der Beschleunigungsstufe die Quelle der zu beschleunigenden Teilchen angeordnet ist. 11. Beschleuniger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Quelle seitlich, bezogen auf die Beschleunigungsbahn des Beschleunigers, angeordnet ist. 12. Beschleuniger nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Führungsbahnen Korrektionsfelder für den Teilchenstrahl angeordnet sind. 13. Beschleuniger nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke der Führungsfelder und/oder deren Gradient längs der Führungsbahnen wechselnde Werte besitzt. In Betracht gezogene-Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 889 659, 898 788, 927 590; schweizerische Patentschrift Nr. 277 201; »Nucleonics«, Bd. 5, 1949, H. 4, S. 60; »Physical Review«, Bd.88, 1952, S. 119, und Bd. 89, 1953, S. 1061, 1062.