DE1186567B - Linearbeschleuniger - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 05 h

Deutsche KL: 21g-36

Nummer: 1186 567

Aktenzeichen: V19922 VIII c/21 g

Anmeldetag: 16. Juni 1959

Auslegetag: 4. Februar 1965

Die Erfindung betrifft einen Linearbeschleuniger zum Beschleunigen geladener Teilchen auf etwa Lichtgeschwindigkeit, bei dem in einem Vakuumgefäß eine Elektrodenanordnung einen geradlinigen Teilchenstrahl erzeugt und längs des Weges des Strahles Beschleunigungsmittel vorgesehen sind. Bei solchen Beschleunigern ist es bekannt, am Vakuumgefäß Mittel zur Querablenkung des Teilchenstrahls vorzusehen und das Ende des Gefäßes mit einer Fensteröffnung zum Herausleiten des Strahles auszustatten.

Ein Linearbeschleuniger zum Beschleunigen geladener Teilchen auf etwa Lichtgeschwindigkeit, bei dem der aus den Teilchen bestehende geradlinige Strahl quer zur Längsrichtung abgelenkt wird und der den abgelenkten Strahl umschließende Teil des Vakuumgefäßes sich von der Eintrittsstelle des Strahles zur Austrittsstelle hin in einer Ablenkebene erweitert und an seinem Ende ein Austrittsfenster für die Teilchen hat, kennzeichnet sich ernndungsgemäß dadurch, daß der sich erweiternde Teil des Vakuumgefäßes aus einer oberen und einer unteren relativ starkwandigen Platte mit den Innenraum bildenden Ausnehmungen besteht und der Innenraumquerschnitt in der Ablenkebene nach den Seiten hin spitz _ag zuläuft.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kennzeichnet sich der Linearbeschleuniger dadurch, daß die beiden den sich erweiternden Teil des Vakuumgefäßes bildenden Platten in der Nähe der Ablenkmagneten Einsatzscheiben aus einem Material relativ niedriger elektrischer und guter thermischer Eigenschaften aufweisen.

Ferner bestehen bei dem Linearbeschleuniger gemäß der Erfindung die Polstücke des Ablenkmagneten aus feinem magnetisch permeablem Pulvermaterial, welches in dielektrisches Harz eingebettet ist.

Die Seitenwandungen des Vakuumgefäßes sind in der Nähe der Ablenkmittel aus einem Material niedriger magnetischer und elektrischer, jedoch hoher thermischer Leitfähigkeit hergestellt, um die Erzeugung von Wirbelströmen durch die Ablenkfelder möglichst gering zu halten. Aus der USA.-Patentschrift 2 820 165 ist der Gebrauch von plastischem Material für Teile der Seitenwandung, die vom magnetischen Feld der Ablenkmagneten durchsetzt werden, grundsätzlich bekannt. Solche Stoffe haben aber eine schlechte Wärmeleitung. Die Verwendung von Materialien, die trotz geringer magnetischer Leitfähigkeit eine genügend hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen, ζ. B. Silizium-Bronze, hat den Linearbeschleuniger

Anmelder:

Varian Associates, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,

München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Als Erfinder benannt:

Lawrence Edmond Brown,

Craig Spencer Nunan, Palo Alto, Calif.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 25. Juni 1958 (744 608) - -

Vorteil, daß die Ableitung der in dem Vakuumgefäß entstehenden Wärme nicht durch die Verwendung von Plastikteilen unterbrochen wird, wie das bei seitherigen Anordnungen der Fall ist. Bei dem Beschleuniger nach der Erfindung werden die Polstücke des Ablenkmagneten aus feinem magnetischem Material gebildet, welches in dielektrisches Harz eingebettet ist. Ein derartiges Material ist magnetisch leitfähig, es ermöglicht daher, die Polstücke in einer gewissen Entfernung von dem Vakuumgefäß anzuordnen. Das hat mehrere Vorteile. Zunächst braucht die Form der den Ablenkmagneten bildenden Lamellen der Form des Vakuumgefäßes nicht angepaßt zu sein. Es können also rechteckige Lamellen verwendet werden. Die Heranführung des entstehenden magnetischen Feldes an das Vakuumgefäß erfolgt über die Polschuhe, die aus Harz bestehen, in das magnetisch leitende Teilchen eingebettet sind. Durch die Vermischung von magnetisch leitenden Teilchen mit Harz wird trotz genügender magnetischer Leitfähigkeit vermieden, daß die Polschuhe elektrisch leitfähig sind. Daher können sich infolge des vom Ablenkmagneten erzeugten magnetischen Feldes in den Polschuhen keine Wirbelströme ausbilden.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Linearbeschleunigers gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie a-a in F i g. 1 und

509 507/266

F i g. 3 einen Querschnitt durch die den Ablenkmagneten enthaltende Anordnung um das Vakuumgefäß.

Das Kopfstück der Anordnung ist in Fig. 1 gezeigt. Die Elektronen hoher Energie, welche die Beschleunigervorrichtung verlassen, durchsetzen die enge öffnung des sich ausweitenden Kopfteiles 18. Der Ablenkmagnet 17 besitzt Polstücke zu beiden Seiten des halsförmigen Eintrittsteiles des sich erweiternden Kolpfteiles 18; es kann auf diese Weise der Strahl nach Maßgabe der Stärke des in der Querrichtung einwirkenden Magnetfeldes nach der Seite abgelenkt werden.

Die Seitenwandungen des Kopfteiles sind in der Nähe des Eintrittsendes verhältnismäßig starkwandig und verjüngen sich zu den Enden hin, wie dies in Fig. 2 zu ersehen ist. Das Verjüngen der Seitenwandungen dient dem Zweck, zu verhüten, daß schnell ein Loch in die Seitenwandung des Kopfteiles 18 gebrannt wird, wenn der Elektronenstrahl zufälligerweise durch ein zu starkes magnetisches Feld auf das Kopfstück gerichtet würde, solange die Energie des Kathodenstrahles noch sehr niedrig ist. Dadurch, daß die Seitenwandungen des Kopfteiles 18 nach innen konvergieren, kann der Elektronenstrahl die Seitenwandung nur unter einem sehr flachen Winkel treffen, und es verteilt sich dadurch die Energie des Strahles über eine weite Fläche, wodurch die Gefahr des Einbrennens eines Loches geringer wird. Die große Wandstärke bildet dabei ein Wärmereservoir, welches eine beträchtliche Wärmemenge aufnehmen kann, bevor Schmelzen eintritt.

Der mittlere Teil des Kopfendes 18 geht in der Längsrichtung sich erweiternd auseinander und wird am Ende durch das quer angeordnete Fenster 19 abgeschlossen, wobei dasselbe, beispielsweise aus Aluminiumfolie bestehend, vakuumdicht an seinen Kanten an dem rechteckigen Flansch 233 angesetzt ist. Der Elektronenstrahl kann über das Fenster 19 abgelenkt werden, so daß größere Materienmengen, beispielsweise verschiedene Materialien, der Reihe nach dem Strahl unterworfen werden, indem der Strahl zyklisch durch Änderung des Magnetfeldes im Spalt des Magneten 17 abgelenkt wird.

Der Kopfteil 18 ist an der Oberseite und an der Unterseite durch Schienen verstärkt; die Schienen

234 sind keilförmig und erstrecken sich über die dünnwandigen Querseiten des Kopfteiles 18 zu den starkwandigen Seitenwandungen hinüber. Kühlrohre

235 sind an dem Kopfteil 18 befestigt, so daß eine Überhitzung des Kopfteiles 18 vermieden wird.

Die Polschuhe des Ablenkmagneten sind in F i g. 3 dargestellt. Die Pobcbuhe des Magneten 17 bestehen aus einem rechteckigen lameliierten Kern 241, der aus Eisen bestehen kann; der Kern ist in einer hohlzylindrischen Kappe 242 angeordnet. Die Wicklungen des Magneten sind mit 243 bezeichnet. Die zylindrische Polkappe 242 enthält dielektrisches Material, beispielsweise feines Pulver eines magnetischen Materials, wie Eisenpulver, eingebettet in Epoxyharz. Die zylindrische Kappe 242 vereinfacht die Herstellung des magnetischen Polschuhs, da ein lamelHerter Polschuh nur leicht herzustellen ist, wenn er von rechteckigem Querschnitt ist. Die Kappe 242 braucht nicht von kreisförmigem Querschnitt zu sein, sie kann jeden beliebigen Querschnitt besitzen.

Der gewichtsmäßige Eisenanteil beträgt vorzugsweise 65 %. Auf diese Weise ist die Kappe 242 magnetisch durchlässig, und es sind trotzdem die einzelnen Eisenpartikeln durch Isoliermaterial voneinander getrennt, so daß nur in geringem Umfang Wirbelströme auftreten. Die Polkappen 242 besitzen an ihrem Ende eine Bohrung, so daß Schraubbolzen und Schraubmuffen 245 Anwendung finden können, welche die Kappe 242 und den Kern 241 fest mit dem magnetischen Joch 246 verbinden.

Die breiten Seitenflächen des Kopfteiles 18, welche in der Nähe der Polkappen 242 liegen, besitzen Einsätze 247, die aus einem Material niedriger elektrischer und guter thermischer Leitfähigkeit bestehen; die Einsatzstücke bestehen zweckmäßigerweise aus Silizium-Bronze-Legierung, so daß Wirbelströme möglichst gering gehalten werden, die eine Abschirmung des zeitlich sich ändernden Magnetfeldes bewirken könnten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Linearbeschleuniger zum Beschleunigen geladener Teilchen etwa auf Lichtgeschwindigkeit, bei dem der aus den Teilchen bestehende geradlinige Strahl quer zur Längsrichtung abgelenkt wird und der den abgelenkten Strahl umschließende Teil des Vakuumgefäßes sich von der Eintrittsstelle des Strahles zur Austrittsstelle hin in der Ablenkebene erweitert und an seinem Ende ein Austrittsfenster für die Teilchen hat, dadurch gekennzeichnet, daß der sich erweiternde Teil (18) des Vakuumgefäßes aus einer oberen und einer unteren relativ starkwandigen Platte mit den Innenraum bildenden Ausnehmungen besteht und der Innenraumquerschnitt in der Ablenkebene nach den Seiten hin spitz zuläuft.

2. Linearbeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraumquerschnitt sechseckig ist.

3. Linearbeschleuniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den sich erweiternden Teil des Vakuumgefäßes bildenden Platten in der Nähe der Ablenkmagneten (17) Einsatzscheiben (247) aus einem Material relativ niedriger elektrischer und guter thermischer Eigenschaften (z. B. Silizium-Bronze) aufweisen.

4. Linearbeschleuniger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke (242) des Ablenkmagneten aus feinem magnetisch permeablem Pulvermaterial bestehen, welches in dielektrischem Harz eingebettet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 820 165.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 507/266 1.65 © Bundesdruckerei Berlin