DE1168580B

DE1168580B - Beschleuniger fuer Ionenpakete

Info

Publication number: DE1168580B
Application number: DEC20221A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Klein; Jacques Pottier
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1958-11-25
Filing date: 1959-11-23
Publication date: 1964-04-23
Also published as: LU37902A1; US3143680A; BE584862A; NL245698A; GB927938A; CH363105A; FR1216446A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 05 h

Deutsche Kl.: 21g-36

Nummer: 1168 580

Aktenzeichen: C 20221 VIII c / 21 j

Anmeldetag: 23. November 1959

Auslegetag: 23. April 1964

Die Erfindung betrifft einen Beschleuniger für Ionenpakete mit einer pulsierenden Ionenquelle hoher Intensität, die die Ionen mit einem Bezugspotential in eine rohrförmige Vakuumkammer aussendet. In dieser Vakuumkammer sind zum Beschleunigen der Ionen mehrere, für die Ionen teilweise durchlässige Elektroden in Strahlrichtung hintereinander angeordnet, wobei die Elektroden über Widerstände mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind.

Bei den bisher bekanntgewordenen linearen elektrostatischen Beschleunigern wird das Feld im wesentlichen durch eine an die beiden Enden der Beschleunigungskammer angelegte hohe Gleichspannung erzeugt. Zur Erleichterung der Isolierung und zur Aufrechterhaltung der Konstanz des elektrostatischen Feldes ist im allgemeinen die Potentialdifferenz in mehrere Abschnitte unterteilt, was mit Hilfe von Metallteilen oder Elektroden geschieht, die in der Beschleunigungskammer angeordnet sind. In Richtung auf die Auftreffstelle der Ionen sind die Elektroden auf allmählich ansteigende Potentiale gebracht. Dies geschieht beispielsweise in der Weise, daß die Elektroden an aufeinanderfolgende Anzapfungen eines Widerstandes angeschlossen sind, der als Spannungsteiler zwischen den beiden Klemmen der das hohe Potential liefernden Gleichspannungsquelle liegt.

Diese elektrostatischen Beschleuniger haben den Nachteil, daß sie eine Spannungsquelle mit sehr hoher Potentialdifferenz erfordern, z. B. einen Van de Graaffschen Generator. Derartige Spannungsquellen weisen jedoch erhebliche Abmessungen auf.

Ferner sind lineare Beschleuniger bekannt, bei denen an den Elektroden ein Wechselpotential liegt und die Ionen durch hochfrequente elektromagnetische Wellen beschleunigt werden. Bei diesen Beschleunigern brauchen die Spannungsquellen nicht für so hohe Spannungen ausgelegt zu sein wie bei den elektrostatischen Beschleunigern. Dafür können sie jedoch nur eine einzige Ionenart beschleunigen, weil die geometrischen Kenngrößen des Beschleunigers und die elektrischen Kenngrößen der speisenden Spannungsquelle durch die Masse und die Ladung der zu beschleunigenden Ionen gegeben sind.

Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen Beschleuniger für lonenpakete zu schaffen, der die Vorteile der vorgenannten Bauarten in sich vereinigt, ohne daß dabei deren Nachteile mit auftreten. So soll dieser Beschleuniger einerseits nur eine verhältnismäßig kleine Spannungsquelle erfordern, wie der Beschleuniger mit elektromagnetischen Wellen, um dadurch Beschleuniger für Ionenpakete

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dr. phil.W.P.Radt und Dipl.-Ing. E. E. Finkener, Patentanwälte,

Bochum, Heinrich-König-Str. 12

Als Erfinder benannt:
Siegfried Klein, Paris,
Jacques Portier, Orsay, Seine-et-Oise (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 25. November 1958 (780 007)

kleine Abmessungen zu erzielen, und andererseits ohne irgendwelche Veränderungen seines Aufbaues in der Lage sein, verschiedene Ionen zu beschleunigen, wie dies bei den elektrostatischen Beschleunigern der Fall ist, bei denen die Geschwindigkeit der Ionen an den verschiedenen Stellen des Beschleunigers keinen Einfluß auf seine Arbeitsweise hat.

Ein Beschleuniger für Ionenpakete, bestehend aus einer pulsierenden Ionenquelle hoher Intensität, welche die Ionen mit einem Bezugspotential in eine rohrförmige Vakuumkammer aussendet, in der zum Beschleunigen der von der Ionenquelle ausgesandten Ionen mehrere für die zu beschleunigenden Ionen teilweise durchlässige, mit einer Gleichspannungsquelle über Widerstände verbundene Elektroden in Strahlrichtung hintereinander angeordnet sind, ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch an die Elektroden angeschlossene, untereinander gleiche Hochohmwiderstände und Leiter zur Verbindung jeder Elektrode über einen der Widerstände mit einem Pol der Gleichspannungsquelle, deren anderer Pol das Bezugspotential bildet. Der Beschleuniger gemäß der Erfindung besitzt in weiterer Ausbildung eine Gleichspannungsquelle von einigen 10 kV und Hochohmwiderstände in der Größenordnung eines Megohms.

Gemäß einem weiteren Merkmal ist zwischen der Zone des Ioneneintritts und der dieser am nächsten liegenden, teilweise durchlässigen Elektrode eine Saugelektrode vorgesehen, die auf einem Potential zwischen den Potentialen der beiden Pole der Hoch-

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Spannungsquelle liegt, und zwar dem Bezugspotential näher als dem Potential des anderen Pols. Diese Saugelektrode kann an eine Zwischenanzapfung der Hochspannungsquelle angeschlossen sein.

Bei dem Beschleuniger nach der Erfindung sind die teilweise durchlässigen Elektroden entweder als Gitter oder als Platten mit einer mittleren öffnung ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung enthält die Ionenquelle des Beschleunigers einen an seinen Enden offenen Kolben aus isolierendem Material, der an einer Seite ein Metallrohr zur Speisung des Kolbens mit einer gleichmäßigen Menge des zu ionisierenden gasförmigen Stoffes aufweist, und an der anderen Seite in die Zone des Ioneneintritts mündet, wobei auf dem Kolben eine Selbstinduktionsspule aufgewickelt ist, die an einem Ende mit dem Metallrohr und am anderen Ende mit der Vakuumkammer verbunden ist. Diese Ionenquelle enthält ferner Einrichtungen, die in der Selbstinduktionsspule eine Reihe von in einer Richtung verlaufenden kräftigen Stromstößen erzeugen.

Bei dem Beschleuniger nach der Erfindung kann die rohrförmige Vakuumkammer sowohl geradlinig ausgebildet sein als auch die Form eines Ringkörpers aufweisen. Bei geradliniger Vakuumkammer ist in Weiterbildung der Erfindung die Zone zur Ioneneinführung an einem Ende der Kammer vorgesehen, und der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elektroden nimmt nach Maßgabe ihrer Entfernung von diesem Ende zu.

Wenn die Vakuumkammer die Form eines Ringkörpers hat, sind bei dem Beschleuniger nach der Erfindung Einrichtungen vorgesehen, die ein zur Achse des Ringkörpers paralleles Magnetfeld mit während des Beschleunigungsvorganges zunehmender Stärke erzeugen, das praktisch kreisförmige lonenbahnen in der Kammer hervorruft.

Der Ionenbeschleuniger gemäß der Erfindung ist insbesondere für schwere positive oder negative Ionen geeignet und gestattet eine sehr große Beschleunigung dieser Ionen. Dies hängt damit zusammen, daß das Potential jeder Elektrode, das normalerweise einen hohen Absolutwert hat, vor dem Aufprall eines Ionenpaketes plötzlich abnimmt und praktisch zu Null wird, wenn die Ionen die Elektrode erreicht haben, so daß in diesem Augenblick zwischen dieser Elektrode und der nächstfolgenden Elektrode eine Potentialdifferenz in der Größenordnung der angelegten Hochspannung entsteht. Auf diese Weise entlädt das von der Ionenquelle gelieferte Ionenpaket beim Durchlaufen der Vakuumkammer nacheinander die einzelnen Elektroden, wobei die bereits passierten Elektroden während einer Beschleunigungsperiode entladen bleiben. Der Anfang des Ionenpaketes trifft somit stets auf eine nachfolgende Elektrode mit hohem negativen Potential, wodurch stets eine erneute Beschleunigung des Ionenpaketes stattfindet.

Durch die entsprechend der Anzahl der Elektroden mehrfache Wiederholung des Beschleunigungsvorganges erhält man ein Gesamtbeschleunigungspotential, das bis auf die Verluste gleich dem Produkt aus der angelegten Hochspannung und der Anzahl der Elektroden ist. Ein weiterer Vorteil des Icnenbeschleunigers gemäß der Erfindung besteht darin, daß er sich selbst regelt, weil die Laufzeit der Ionen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elektroden, die von der Masse und der Ladung der Ionen abhängt, auf die Arbeitsweise der Vorrichtung keinen Einfluß hat.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des linearen Beschleunigers mit einem Längsschnitt durch die rohrförmige Vakuumkammer,

ίο F i g. 2 einen Grundriß einer als Gitter ausgebildeten Elektrode und

F i g. 3 einen Grundriß einer scheibenförmigen Elektrode mit einer mittleren öffnung.

An dem in bezug auf die zeichnerische Darstellung linken Ende 1 der rohrförmigen Vakuumkammer! ist die Ionenquelle S angeordnet. Weiterhin ist an der Vakuumkammer 2 eine Pumpe 3 angeschlossen, mittels der das erforderliche Vakuum erzeugt wird. Innerhalb der Vakuumkammer sind in Strahlrichtung hintereinander zunächst eine der Vorbeschleunigung dienende Saugelektrode 4 sowie nachfolgend eine Reihe von Beschleunigungselektroden 5, 6, 7 und 8 angeordnet. Die Beschleunigungselektroden können entweder aus Drähten / gebildete Gitter g sein, wie in F i g. 2 gezeigt oder nach F i g. 3 als Scheiben ρ mit Öffnungen ο ausgebildet sein. Am rechten Ende der Vakuumkammer 2 befindet sich eine abnehmbare Blende 9, die durch eine mit den beschleunigten Ionen zu beschießende Auftreffplatte ersetzt werden kann.

Die negative Klemme 10 der Gleichspannungsquelle 11 mit einer Spannung von einigen 10 kV ist durch einen Leiter 10 a und Verbindungsleitung 12 mit jeder Beschleunigungselektrode 5, 6, 7 und 8 über einen hochohmigen Widerstand 13, 14, 15, 16 mit Werten in der Größenordnung eines Megohms verbunden. An der Durchtrittsstelle der Wandung der Vakuumkammer sind Durchführungen 5 α, 6 a, la und 8a vorgesehen. Die positive Klemme 17 der Gleichspannungsquelle 11 ist über den Leiter 17 a mit dem Ende 1 der Vakuumkammer 2 verbunden, die auf das Bezugspotential R gebracht ist. Wenn die Vakuumkammer 2 aus einem Isolierstoff besteht, wird das Bezugspotential R am Ende der Vakuumkammer durch eine besondere Verbindung mit der Masse hergestellt.

Die Ionenquelle S weist ein biegsames, nichtmetallisches Zufuhrrohr 18 auf, das auf ein kurzes Metallrohr 19 mit einer Einschnürung 20 aufgeschoben ist, wobei das Metallrohr 19 an der Stelle 21 an das ofenrohrförmige Ende eines Kolbens 22 aus Aluminium- und Natriumborsilikatglas angeschmolzen ist. Der Kolben 22 ist an seinem anderen rohrförmigen Ende 23 ebenfalls offen und tritt mit diesem Ende durch einen an der Kammerwand vorgesehenen Metallbund 24 in die Vakuumkammer 2 ein. Zur Abdichtung der Übergangsstelle ist zwischen dem Kolben 22 und der Kammer 2 eine nachgiebige torische Dichtung 25, beispielsweise aus Gummi, vorgesehen.

Zur Ionisierung des in den Kolben 22 eingeleiteten gasförmigen Stoffes ist der Kolben von einer Selbstinduktionsspule 26 in der Größenordnung von einigen Mikrohenry umgeben, die in Reihe mit einer Funkenstrecke 27 an die Klemmen eines Kondensators 28 in der Größenordnung eines Mikrofarads angeschlossen ist. Der Kondensator 28 wird über einen Ladewiderstand 29 von einer Gleichspannungs-

quelle aufgeladen. Ferner sind die Enden der Spule 26 bei 31 mit dem Metallrohr 19 bzw. bei 32 mit der Kammer 2, d. h. mit dem Bezugspotential R, verbunden.

Die Funkenstrecke 27 kann gegebenenfalls durch ein Entladungsrohr der Ignitron- oder Thyratronbauart ersetzt werden.

Der Ionenbeschleuniger gemäß der Erfindung erfordert eine Ionenquelle mit einer Stromstärke von mehreren 10 A, da eine bestimmte Stromstärke notwendig ist, um in einer genügend kurzen Zeit den Spannungsabfall herzustellen, der das Potential der von dem Ionenpaket erreichten Elektrode bis auf das Bezugspotential absenkt, und weil ferner die Stärke des Ionenpaketes allmählich durch sein Auftreffen auf die aufeinanderfolgenden Elektroden verringert wird.

Wie bereits erwähnt, ist zur Erleichterung des Absaugens der Ionen aus dem Kolben 22 an der Eintrittsseite der Vakuumkammer eine Saugelektrode4 angeordnet, die durch einen Leiter 33, der die Kammer 2 in einer Durchführung 4 α durchdringt, an eine Anzapfung 34 der Spannungsquelle 11 angeschlossen ist. Das Potential der Saugelektrode 4 liegt somit zwischen den Potentialen der Kammer 2 und der Beschleunigungselektroden 5, 6, 7, 8, und zwar vorzugsweise dem Potential der Kammer 2 (Bezugspotential R) näher als dem Potential der Beschleunigungselektroden.

Die Wirkungsweise des Beschleunigers für Ionenpakete ist folgende:

Die durch den Kolben 22 und die Rohre 18 und 19 gebildete Ionenquelle wird von einem schwachen aber kontinuierlichen Strom des zu ionisierenden Gases oder Dampfes G durchströmt. Die Hochspannung der Spannungsquelle 30 lädt den Kondensator 28 über den Widerstand 29 auf, bis die Spannung an den Klemmen der Überschlagsstrecke 27 größer als die durch den Elektrodenabstand derselben bestimmte Durchschlagsspannung ist. Der Kondensator 28 entlädt sich dann in sehr kurzer Zeit in die Spule 26 in Form eines starken Stromstoßes, welcher in dem Kolben 22 ein kräftiges elektromagnetisches Feld erzeugt und damit das in dem Kolben 22 strömende Gas ionisiert und erhitzt. Das ionisierte Gas dehnt sich aus und sucht daher schnell aus der Mündung 23 auszuströmen, wobei die Einschnürung 20 des Rohres 19 einen Rückstrom zu dem biegsamen Rohr 18 verhindert. Es bildet sich daher zwischen dem Rohr 19 und dem Bund 24 eine Plasmasäule (stark ionisiertes Gas), und da dieses Plasma einem an die Klemmen der Hochspannung zwischen 24 und 31 angeschlossenen elektrischen Leiter gleichwertig ist (die beiden Enden der Spule 26 sind mit dem Rohr 19 bei 31 und mit der Kammer 2 bei 32 verbunden), erfährt dieses Plasma entsprechend dem Induktionsgesetz oder dem Lenzschen Gesetz eine Kraft elektromagnetischer Art, die ihm eine erhebliche Beschleunigung in der Richtung des Pfeils F erteilt und dadurch den Ausstoß des Plasmas durch die Mündung 23 erleichtert.

Die Saugelektrode 4, welche in bezug auf die erzeugten Ionen und Elektronen des Plasmas auf ein hohes negatives Potential gebracht ist, vergrößert noch den Ausstoß der positiven Ionen aus dem Kolben 22, während die Elektronen in das Innere des Kolbens zurückgetrieben werden.

In dem eigentlichen Beschleuniger werden die positiven Ionen, welche sich praktisch auf dem Bezugspotential R befinden, nach ihrem Ausstoß aus dem Kolben 22 in Richtung auf die Elektrode 5 beschleunigt, deren Potential stark negativ ist. Wenn sie sich der Elektrode 5 nähern, entsteht ein einer Kapazitätsänderung entsprechender Vorgang, wobei das Bündel oder Paket von positiven Ionen und die auf eine sehr hohe Spannung gebrachte negative Elektrode 5 die beiden Belegungen eines Kondensators bilden. Bei Betrachtung des von der Hochspannungsquelle 11, dem Widerstand 13 und dem erwähnten Kondensator mit veränderlicher Kapazität gebildeten Stromkreises sieht man, daß jede Veränderung des Wertes der Kapazität dieses Kondensators eine Veränderung der Kenngrößen des Stromkreises zur Folge hat, und in dem Augenblick, in welchem die Ionen in die Nähe der Elektrode 5 kommen, fließen Ladungen über den die Elektrode mit der Hochspannungsquelle 11 verbindenden Widerstand 13. Hierdurch nimmt der Absolutwert des Potentials der Elektrode 5 ab.

Wenn das Paket von positiven Ionen die Elektrode 5 erreicht, entlädt es diese vollständig. Es besteht dann zwischen dieser Elektrode und der nächsten Elektrode 6 eine Potentiäldifferenz, welche gleich der Hochspannung der Spannungsquelle Il ist. Diese Potentialdifferenz erteilt dem Ionenbündel eine neue Beschleunigung. Da sich diese Vorgänge an den aufeinanderfolgenden Beschleunigungselektroden 5, 6, 7, 8 abspielen ist offenbar die gesamte den positiven Ionen erteilte Beschleunigung praktisch gleich dem Produkt aus der an jede Elektrode angelegten Nennspannung und der Zahl der Beschleunigungselektroden.

Da ferner die Erzeugung der Potentialdifferenz zwischen der von den Ionen erreichten Elektrode und der nächsten Elektrode vollständig unabhängig von jeder äußeren Synchronisierung ist, da sie gleichzeitig mit dem Aufprall der Ionen auf die erreichte Elektrode erfolgt, regelt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung selbst.

Wenn negative Ionen zu erzeugen und zu beschleunigen sind, haben natürlich die Spannungsquellen 11 und 30 umgekehrte Polaritäten, wobei jedoch die Arbeitsweise unverändert bleibt.

Bei einem linearen Beschleuniger der dargestellten Bauart kann es zweckmäßig sein, in gewissen Fällen die aufeinanderfolgenden Beschleunigungselektroden 5, 6, 7, 8 in von dem Ende 1 zu der Blende 9 zunehmenden Abständen anzuordnen, damit die Lauf- oder Flugzeit der Ionen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Beschleunigungselektroden unter Berücksichtung der Zunahme der Geschwindigkeit der Ionen infolge der allmählichen Beschleunigung durch die Elektroden 5, 6, 7, 8 praktisch konstant ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel hatten die Teile der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung größenordnungsmäßig folgende Kenngrößen:

I. Pulsierende Ionenquelle

Gasmenge G 1 cm³ pro Minute bei Atmosphärendruck (Wasserstoff oder Deuterium zur Herstellung von Protonen bzw.
Deuteronen)

Volumen des Kolbens 22 100 cm»

Claims

7 8

Spannungsquelle 30 10 000 V krümmt. Wenn Ionen auf Kreisbahnen erhalten wer-Kondensator 28 0,2 μΡ den sollen, muß natürlich die Stärke des Magnet-Spule 26 10 μΗ feldes während des Beschleunigungsvorganges all-

Frequenz der Ent- mählich vergrößert werden, wie dies bei den Syn-

ladungen des Kon- ⁵ <*rotrons geschieht.

densators 28 50 pro Sekunde ^In derartigen kreisförmigen Beschleunigern würden

_n„„_pr ρ:_ηρ< pntiiirlp ^d*^e Ionen die Vakuumkammer mehrmals zwischen

impulses etwa 1 usec ^{der Ionen}q^uel^Ie und der Treffplatte durchlaufen, wo-

Fnerrie Hn« ' ieden ^bei J^{ede Elektrode} ⁵> ⁶> ⁷> ^{8 infol}g^e des Auftretens

SSuIsS etwa 10 Joule ^{10 der erwähnten} Vorgänge der Kapazitätsänderung und

impulses eiwa w Jörne der Aufhebung des Potentials mehrmals als Beschleu-

Augenblicksleistung nigungselektroden dienen.

euier Entladung .. großenordnungsmäßig

JO MW Patentansprüche:

Ionenstromstärke am 15 1. Beschleuniger für Ionenpakete, bestehend

AusgangderIonen- _{aus emer} p_Ui_sierenden ionenquelle hoher Inten-

queJle ύ 10 A _sj_t»_t^ _wei_cj_ie die Ionen mit einem Bezugspotential

Potentialdifferenz j_{n eme ro}hrförmige Vakuumkammer aussendet,

zw_1Schenl7und34 20 000V _{m der zum} Beschleunigen der von der Ionen-

II. Eigentlicher linearer ²° 2^uelJf ausgesandten Ionen mehrere für die zu

Beschleuniger beschleunigenden Ionen teilweise durchlassige,

mit einer Gleichspannungsquelle über WiderLänge des Beschleu- stände verbundene Elektroden in Strahlrichtung

nigers 1^m hintereinander angeordnet sind, gekenn-

Druck in der Kam- 25 zeichnet durch an die Elektroden (5, 6,

mer 2 10~⁶ mm Hg 7_; 8) angeschlossene, untereinander gleiche Hoch-Zahl der Beschleuni- ohmwiderstände (13, 14, 15, 16) und Leiter (12,

gungselektroden .. 10 10 a) zur Verbindung jeder Elektrode über einen

Art der Beschleuni- der Widerstände mit einem Pol (10) der Gleich-

gungselektroden .. Gitter g aus Nickeldrähten /, 30 spannungsquelle (11), deren anderer Pol (17) das

welche etwa 10% der Ober- Bezugspotential (R) bildet,

fläche eines jeden Gitters ein- 2. Beschleuniger nach Anspruch 1, gekenn-

nehmen zeichnet durch eine Gleichspannungsquelle (11)

Spannungsquelle 11 100 000 V mit einer Spannung von einigen 10 kV und

Widerstände 13 bis 16 1 ΜΩ 35 Hochohmwiderständen (13, 14, 15, 16) mit Wer-

Spitzenstrom in den ^{ten m} d^er Größenordnung eines Megohms.

Widerständen 13 ^- Beschleuniger nach Anspruch 1 oder 2, ge-

kj_s jg _etwa j QQ _mj^ kennzeichnet durch eine zwischen der Zone (1)

Verlust an Ionenstrom ^{des Ioneiieintri}t^{ts UQd} der dieser am nächsten

strom für alle zehn ⁴° liegenden, teilweise durchlässigen Elektrode (5)

Beschleunigungs- angeordnete Saugelektrode (4), die auf einem

elektroden IA Potential zwischen den Potentialen der beiden

Erhaltene -ReschlennV ^Pole ^¹⁰' ^{17) der} Hochspannungsquelle liegt, und

Erhaltene Bescnleuni- zwar _dem Bezugspotential (R) näher als dem

von ¹S; - ^porr t ^{anderen p}fi¹⁰⁾·

lOOOOOOV in einem üb- *■ Beschleuniger nach Anspruch ^ dadurch

liehen elektrostatischen Be- gekennzeichnet, daß die Saugelektrode (4) an

schleuniger der Van de ^eme Zwischenanzapfung (34) der Hochspan-

Graaffschen Bauart nungsquelle angeschlossen ist.

uraaitscnen üauart _{5o 5 Beschleuniger nach einem der} Ansprüche 1

Man erhält so einen Ionenbeschleuniger, der mit- bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise

tels einer verhältnismäßig niedrigen Spannung durchlässigen Elektroden (5 bis 8) als Gitter (g)

(100 000 V) Ionen sehr großer Energie liefert, wobei ausgebildet sind.

sich der Beschleuniger selbst regelt und daher ohne 6. Beschleuniger nach einem der Ansprüche 1

Veränderung seines Aufbaus Ionen beliebiger Art 55 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise

und Ladung beschleunigen kann, und zwar unabhän- durchlässigen Elektroden (5 bis 8) als Platten (p)

gig davon, ob die Ionen positiv oder negativ sind. mit einer mittleren Öffnung (6) ausgebildet sind.

Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. 7. Beschleuniger nach einem der Ansprüche 1 So kann z. B. die Erfindung auf einen kreisförmigen bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen-Beschleuniger angewandt werden, bei welchem Elek- ^6o quelle (S) einen an seinen Enden (21, 23) offenen troden 5, 6, 7, 8 in einer Vakuumkammer in Form Kolben aus isolierendem Material enthält, der an eines Ringes mit Rechteckquerschnitt geringer axialer einer Seite (21) ein Metallrohr (19) zur Speisung Höhe (wie bei den Cyclotrons) oder eines Ring- des Kolbens mit einer gleichmäßigen Menge (G) körpers (wie bei den Synchrotrons) angeordnet sind, des zu ionisierenden, gasförmigen Stoffes aufweist wobei Einrichtungen zur Herstellung eines zu der 65 und an der anderen Seite (23) in die Zone (1) des Umdrehungsachse des Ringes oder Ringkörpers par- Ioneneintritts mündet, wobei auf dem Kolben allelen magnetischen Feldes vorgesehen sind, wel- eine Selbstinduktionsspule (26) aufgewickelt ist, ches die Bahnen der Ionen zu Spiralen oder Kreisen die einerseits (bei 31) mit dem Metallrohr (19)

und andererseits (bei 32) mit der Kammer (2) verbunden ist, und daß Einrichtungen (27, 28, 29, 30) vorgesehen sind, die in der Selbstinduktionsspule (26) eine Reihe von in einer Richtung verlaufenden kräftigen Stromstößen erzeugen.

8. Beschleuniger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Vakuumkammer (2) geradlinig ist, daß die Zone (1) zur Ioneneinführung an einem Ende dieser Kammer liegt, und daß der Abstand zwisehen zwei aufeinanderfolgenden Elektroden (5, 6,1, 8) nach Maßgabe ihrer Entfernung von diesem Ende zunimmt.

9. Beschleuniger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Vakuumkammer die Form eines Ringkörpers hat und daß Einrichtungen vorgesehen sind. die ein zur Achse des Ringkörpers paralleles Magnetfeld mit während des Beschleunigungsvorganges zunehmender Stärke erzeugen, das· praktisch kreisförmige Ionenbahnen in der Kai»- mer hervorruft.

In Betracht gezogene Druckschriften:
de Broglie »Les accelorateurs de particules· Paris 1950, S. 97.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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