DE1211727B - Einrichtung zur Regelung der Ablenkung des Elektronenstrahles eines Teilchenbeschleunigers in horizontaler Bauweise - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H 05 h

Deutsche KL: 21g-21/01

Nummer: 1211727

Aktenzeichen: V 27162 VIII c/21 g

Anmeldetag: 14. November 1964

Auslegetag: 3. März 1966

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Ablenkung des Elektronenstrahlbündels eines Teilchenbeschleunigers in horizontaler Bauweise, mit einem am austrittsseitigen Ende des Beschleunigungsrohres vorgesehenen Elektromagneten mit zwei Erregerwicklungen, dessen Kraftlinien senkrecht auf die Strahlachse stehen und dessen eine Wicklung zur Umlenkung des Elektronenstrahlbündels aus der Horizontalen in die Vertikale durch einen Gleichstrom erregt wird, während seine andere Wicklung zur Auffächerung des Elektronenstrahlbündels von einem niederfrequenten sinus-, dreieck- oder sägezahnförmigen Strom erregt wird.

Die Anwendung schneller Elektronen für die Zwecke der Strahlenchemie und der Sterilisation von Nahrungsmitteln, Medikamenten, Verbandsstoffen und medizinischen Geräten erfordert neben einem leistungsfähigen Generator zur Erzeugung und Beschleunigung der Elektronen, des sogenannten Teilchenbeschleunigers, eine Zusatzeinrichtung, die den nach dem Durchlaufen des Beschleunigungsrohres des Teilchenbeschleunigers fokussierten Elektronenstrahl dem jeweiligen Bestrahlungsgut möglichst ohne Energieverlust mit gleichmäßiger Intensität zuführt.

Diese Zusatzeinrichtung besteht bei einem Teilchenbeschleuniger in vertikaler Bauweise aus einem am austrittsseitigen Ende des Beschleunigungsrohres angeordneten Elektromagneten, der mit einem niederfrequenten sinus-, dreieck- oder sägezahnförmigen Strom erregt wird und der den fokussierten Elektronenstrahl je nach der Amplitude des Erregerstromes mehr oder weniger stark auffächert.

Das Bestrahlungsgut wird dabei in der Regel auf einem Transportband unter dem Strahlaustrittsfenster des Teilchenbeschleunigers vorbeigeführt. Durch die Auffächerung des bei Teilchenbeschleunigern in vertikaler Bauweise senkrecht von oben kommenden Elektronenstrahls kann dieser einmal der jeweiligen Breite des Bestrahlungsgutes angepaßt und somit eine Verteilung der Strahlendosis auf der Oberfläche des Bestrahlungsgutes erreicht werden, und zum anderen wird das Strahlaustrittsfenster des Teilchenbeschleunigers, welches meist aus einer sehr dünnen Aluminiumfolie besteht, thermisch gleichmäßiger belastet.

Es ist bei Teilchenbeschleunigern in vertikaler Bauweise bekannt, die Amplitude des die Auffächerung des Elektronenstrahles bewirkenden sinus-, dreieck- oder sägezahnförmigen Stromes von Hand einzustellen und so der Breite des jeweiligen Bestrahlungsgutes anzupassen. Die Größe der Auffächerung wird dabei gemessen bzw. kontrolliert, indem entEinrichtung zur Regelung der Ablenkung des
Elektronenstrahles eines Teilchenbeschleunigers
in horizontaler Bauweise

Anmelder:

VEB Transformatoren-
und Röntgenwerk Dresden,
Dresden N 30, Overbeckstr. 48

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Siegfried Franke,
Siegfried Grosse,
Bernd-Dietrich Torge, Dresden

weder die an der Erregerspule des Elektromagneten liegenden sinus-, dreieck- oder sägezahnförmigen Impulse differenziert, dann gleichgerichtet und auf einen Strommesser angezeigt werden, oder aber indem die differenzierten Impulse an der Erregerspule des Elektromagneten auf dem Bildschirm eines Oszillografen sichtbar gemacht werden.

Abgesehen davon, daß eine derartige Messung bzw. Kontrolle der Fächerbreite des Elektronenstrahles sehr ungenau ist, da schon geringe, nicht immer erfaßbare Änderungen der Beschleunigungsspannung die Fächerbreite verändern können, ohne daß dies an den angezeigten, vom Erregerstrom des Elektromagneten abgeleiteten elektrischen Größen erkennbar ist, ist die Verwendung eines Teilchenbeschleunigers in vertikaler Bauweise in vielen Fällen auch insofern ungünstig, als er auf Grund der hohen Beschleunigungsspannungen eine relativ große Bauhöhe aufweist und deshalb nicht immer ohne zusätzlichen baulichen Aufwand aufstellbar ist. Außerdem ist die Demontage des Hochspannungserzeugers und/oder des Teilchenbeschleunigers im Falle einer Revision bei vertikaler Ausführung schwierig.

Diese letztgenannten Nachteile der Teilchenbeschleuniger in vertikaler Bauweise treffen für einen Teilchenbeschleuniger in horizontaler Bauweise nicht zu, da sich hier die großen Beschleunigungsspannungen nur unwesentlich auf die Bauhöhe, sondern vielmehr auf die Baulänge der gesamten Anlage aus-

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wirken. Derartige Teilchenbeschleuniger sind daher spielsweise durch nicht erfaßbare Änderungen der fast überall ohne zusätzlichen baulichen Aufwand, Beschleunigungsspannung verursachte Änderungen abgesehen von dem erforderlichen strahlenschutz- in der Breite des Elektronenstrahlfächers angezeigt technischen Aufwand, einsetzbar, und eine Demon- bzw. selbsttätig korrigiert werden, wodurch eine optage im Falle der Revision gestaltet sich einfach, da 5 timale Verteilung der Strahlendosis auf dem Bebeispielsweise der eine derartige Teilchenbeschleuni- strahlungsgut erreicht wird.

geranlage umgebende Druckkessel nach Lösung we- Diese Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Ein-

niger Verbindungen vom aktiven Teil der Anlage richtung der eingangs genannten Art erfindungsweggefahren werden kann. gemäß der den Gleichstrom für die eine Wicklung

Es ergibt sich jedoch bei einem Teilchenbeschleuni- io liefernde Generator ein vorzugsweise elektronisches ger in horizontaler Bauweise zusätzlich zu der Auf- Stellglied aufweist, welches einerseits von einer der fächerung des Elektronenstrahles noch die Notwen- Beschleunigungsspannung des Teilchenbeschleunidigkeit, den Elektronenstrahl aus der Horizontalen gers proportionalen elektrischen Größe und andererin die Vertikale, also um einen Winkel von 90°, um- seits in Abhängigkeit von der Größe der Ausgangszulenken, wenn das Betrahlungsgut auf einem Trans- 15 spannungen einer vor dem Strahlaustrittsfenster portband unter dem Strahlenaustrittsfenster vorbei- außerhalb des Teilchenbeschleunigers angeordneten geführt werden soll. Sondenanordnung regelbar ist, und der den Strom

Dies wird in bekannter Weise erreicht, indem der für die andere Wicklung liefernde Generator hinam austrittsseitigen Ende des Beschleunigungsrohres sichtlich der Amplitude des von ihm erzeugten angeordnete Elektromagnet außer der mit einem 20 Stromes über ein weiteres, vorzugsweise elektroniederfrequenten sinus-, dreieck- oder sägezahnför- nisches Stellglied in Abhängigkeit von der Größe der migen Strom erregten Wicklung für die Auffächerung Ausgangsspannungen der Sondenanordnung regeldes Elektronenstrahles eine weitere Wicklung erhält, bar ist.

die mit einem Gleichstrom erregt wird und deren Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bemagnetisches Feld die 90°-Umlenkung des Elek- 25 steht darin, daß vor dem Strahlaustrittsfenster des tronenstrahles bewirkt. Teilchenbeschleunigers zwei gegenläufig und symme-

Zu der bereits aufgezeigten Schwierigkeit, die irisch zum Zentralstrahl entsprechend der Breite des Größe des Elektronenstrahlfächers exakt und unter Bestrahlungsgutes einstellbare Sonden derart ange-Berücksichtigung eventueller nicht erfaßbarer und ordnet sind, daß sie bei richtiger, der Einstellung der demzufolge nicht korrigierbarer Änderungen der Be- 30 Sonden und damit der Breite des Bestrahlungsgutes schleunigungsspannung zu messen und zu über- entsprechender Größe und Lage des aufgefächerten wachen, kommt hier noch die Schwierigkeit hinzu, Elektronenstrahles nur teilweise, vorzugsweise zur die Umlenkung des Elektronenstrahles unabhängig Hälfte, überstrahlt sind und in diesem Falle den SoIlvon den bereits erwähnten, nicht immer erfaßbaren wert ihrer Ausgangsspannungen erreichen. Die beiÄnderungen der Beschleunigungsspannung auf einen 35 den Sonden sind über je ein Gleichrichter- und/oder Winkel von 90° konstant zu halten bzw. einer beab- Glättungsglied elektrisch derart mit zwei als Diffesichtigten Änderung der Beschleunigungsspannung renzverstärker arbeitenden Regelverstärkern verexakt anzupassen. bunden, daß in dem einen Verstärker die Summe der

Weicht die Umlenkung des Elektronenstrahls in- gleichgerichteten und/oder geglätteten Ausgangsfolge falscher Einstellung des den Elektromagneten 4° spannungen beider Sonden der konstanten Spannung erregenden Gleichstromes oder infolge einer nicht einer Vergleichsspannungsquelle entgegengeschaltet erfaßbaren Änderung der Beschleunigungsspannung ist und die verstärkte Differenz dieser Spannungen, von 90° ab, dann kann der Elektronenstrahl unter falls sie von einem festgelegten Sollwert abweicht, Umständen gegen die Wandungen der Umlenkkam- das Stellglied des den sinus-, dreieck- oder sägezahnmer oder des Tubus laufen, und die dadurch erzeugte, 45 förmigen Strom für die Auffächerung des Elektroauf Grund der sehr hohen Beschleunigungsspan- nenstrahles liefernden Generators im Sinne der Vernungen sehr harte Röntgenstrahlung kann größere größerung oder Verkleinerung der Amplitude dieses Sekundärschäden verursachen. Stromes beeinflußt.

Die Erfindung verfolgt den Zweck, die Nachteile In den zweiten als Differenzverstärker arbeitenden

und Schwierigkeiten, die bei der Steuerung und 50 Regelverstärker ist die gleichgerichtete und/oder geÜberwachung des umgelenkten und aufgefächerten glättete Ausgangsspannung der einen Sonde der der Elektronenstrahles der bekannten Teilchenbeschleu- anderen Sonde entgegengeschaltet, und die verstärkte niger bestehen, zu beseitigen. Differenz der Spannungen beeinflußt, falls auch sie

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung von einem festgelegten Sollwert abweicht, gemeinsam zur Steuerung und Überwachung des Elektronen- 55 mit der der Beschleunigungsspannung des Teilchenstrahles eines Teilchenbeschleunigers in horizon- beschleunigers proportionalen elektrischen Größe das taler Bauweise zu schaffen, die einmal eine genaue Stellglied des den Gleichstrom für die Umlenkung des Einstellung des den Elektronenstrahl aus der Hori- Elektronenstrahles liefernden Generators im Sinne zontalen in die Vertikale umlenkenden Gleichstromes der Erhöhung oder Verringerung dieses Stromes,
in Abhängigkeit von der jeweils eingestellten Be- 60 Es erscheint hier besonders vorteilhaft, wenn die schleunigungsspannung gestattet und die zum ande- Sollwerte der gleichgerichteten und/oder geglätteren Abweichungen des Umlenkwinkels infolge von ten Ausgangsspannungen gleich sind und wenn ihre nicht zu vermeidenden Abweichungen der Beschleu- Summe der Größe der konstanten Spannung der Vernigungsspannung selbsttätig korrigiert. Es soll wei- gleichsspannungsquelle entspricht. Bei einer solchen terhin erreicht werden, daß die Breite des Elek- 65 Auslegung der Sonden ist die Spannung am Austronenstrahlfächers jeder eingestellten Breite des Be- gang der beiden Regelverstärker Null, wenn die Sonstrahlungsgutes angepaßt werden kann bzw. sich die- den ihre Sollspannungswerte erreichen, d. h. wenn ser selbsttätig anpaßt und daß betriebsbedingte, bei- sie beispielsweise beide zur Hälfte überstrahlt sind

und somit Größe und Lage des aufgefächerten Elektronenstrahles der Einstellung der Sonden bzw. der Breite des Bestrahlungsgutes entspricht.

Die Stellglieder für die beiden Generatoren müssen in diesem Fall entweder eine große Nullpunktempfindlichkeit aufweisen oder die Ausgänge der Regelverstärker müssen einer konstanten Spannung am Eingang der Stellglieder überlagert werden.

Eine andere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, vor dem Strahlenaustrittsfenster des Teilchenbeschleunigers zwei gegenläufig und symmetrisch zum Zentralstrahl entsprechend der Breite des Bestrahlungsgutes einstellbare Sondenpaare in seitlichem Abstand nebeneinander und derart anzuordnen, daß die dem Zentralstrahl am nächsten liegenden Sonden eines jeden Sondenpaares vollkommen überstrahlt, die weiter außen liegenden Sonden eines jeden Sondenpaares dagegen nur teilweise überstrahlt sind und in diesem Fall alle Sonden den Sollwert ihrer Ausgangsspannungen erreichen. Die dem Zentralstrahl am nächsten liegenden Sonden wie auch die weiter außen liegenden Sonden sind mit je einem Verstärker, der die Überstrahlung der betreffenden Sonden, beispielsweise über Abstimmanzeigeröhren sichtbar macht, elektrisch verbunden, wobei vorzugsweise die dem Zentralstrahl am nächsten liegenden Sonden außerdem über ein Gleichrichter- und/oder Glättungsglied mit einem als Differenzverstärker arbeitenden Regelverstärker elektrisch verbunden sind. Die gleichgerichtete und/oder geglättete Ausgangsspannung der einen Sonde ist in diesem Verstärker, wie bereits in der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben, der Ausgangsspannung der anderen Sonde entgegengeschaltet, und die verstärkte Differenz dieser Spannungen beeinflußt auch hier, falls sie von einem festgelegten Sollwert abweicht, gemeinsam mit der der Beschleunigungsspannung des Teilchenbeschleunigers proportionalen elektrischen Größe das Stellglied des den Gleichstrom für die Umlenkung des Elektronenstrahles liefernden Generators im Sinne der Erhöhung oder Verringerung dieses Stromes.

Die Einstellung bzw. Korrektur der Amplitude des sinus-, dreieck- oder sägezahnförmigen Stromes für die Auffächerung des Elektronenstrahles erfolgt hier nicht über einen geschlossenen elektrischen Regelkreis und ein elektronisches Stellglied, sondern an Hand der optischen Anzeige durch die Abstimmanzeigeröhren über ein Stellglied von Hand, der Wirkungskreis wird also durch den Bedienenden geschlossen. Diese Ausführungsform der Erfindung erscheint überall dort vorteilhaft, wo infolge gleichbleibender Bestrahlungsbedingungen eine automatische Einstellung und Korrektur der Breite des Elektronenstrahles nicht unbedingt erforderlich ist oder wo infolge der Größe und der Ausnutzung der Bestrahlungsanlage eine solche automatische Einstellung bzw. Korrektur wirtschaftlich nicht vertretbar wäre. Um zu verhindern, daß die aus dem Bestrählungsgut austretenden Sekundärelektronen bzw. die auf das Bestrahlungsgut, falls es sich hierbei um einen elektrischen Isolierstoff handelt, durch den Elektronenstrahl aufgebrachten elektrischen Ladungen die Sonden vor dem Strahlaustrittsfenster des Teilchenbeschleunigers beinflussen und ihre Ausgangsspannungen verfälschen, sind zweckmäßig zwischen den Sonden und dem Bestrahlungsgut gemeinsam mit den Sonden geerdete Metallblenden derart angeordnet, daß sie nur die Fläche der betreffenden Sonden nach dem Bestrahlungsgut hin überdecken.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Einrichtung ist vorgesehen, daß der den Strom für die Auffächerung des Elektronenstrahles liefernde Generator einen beispielsweise durch nichtlineare Schaltelemente verzerrten sinusförmigen Strom erzeugt. Es hat sich gezeigt, daß bei Erregung des Elektromagneten mit einem solchen, beispielsweise durch Magnetisierung, verzerrten sinusförmigen Strom der Elektronenstrahl derart über das Bestrahlungsgut geführt wird, daß sich eine optimale Dosisverteilung auf dem Bestrahlungsgut ergibt.

Die Einrichtung nach der Erfindung weist zunächst den Vorteil auf, daß sich der Gleichstrom für die Umlenkung des Elektronenstrahles je nach der gewählten Beschleunigungsspannung selbsttätig einstellt, wodurch Fehleinstellung und die dadurch bedingten Sekundärschäden verhindert werden.
Die Einstellung der Sondenanordnung vor dem Strahlaustrittsfenster des Teilchenbeschleunigers gestattet außerdem eine einfache Einstellung der Breite des Elektronenstrahlfächers auf die Breite des Bestrahlungsgutes und eine einfache Anzeige bzw. Überwachung und Korrektur des Fächers hinsichtlich seiner Lage und Breite.

Der Teilchenbeschleuniger arbeitet infolge der Wirkung der Regelkreise für die Umlenkung und die Auffächerung des Elektronenstrahles auch über längere Zeiträume vollkommen zuverlässig, und zusätzliche Maßnahmen zur Konstanthaltung der Ströme für die Umlenkung und Auffächerung des Elektronenstrahles und für die Beschleunigungsspannung können entfallen.

An Hand von Ausführungsbeispielen sei die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Regelung der Ablenkung mit je einem geschlossenen elektrischen Regelkreis für die Umlenkung und für die Auffächerung des Elektronenstrahles, während

F i g. 2 das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Ablenkung mit einem geschlossenen elektrischen Regelkreis für die Umlenkung des Elektronenstrahles und einem durch die bedienende Person geschlossenen Regelkreis für die Auffächerung des Elektronenstrahles zeigt.

In F i g. 1 sind ein Hochspannungserzeuger 1 und ein Beschleunigungsrohr 2 des Teilchenbeschleunigers schematisch angedeutet. Am austrittsseitigen Ende des Beschleunigungsrohres 2 ist ein Elektromagnet 3 angeordnet, der eine nicht dargestellte Wicklung für die Umlenkung und eine ebenfalls nicht dargestellte Wicklung für die Auffächerung des Elektronenstrahles 4 trägt. Der umgelenkte und aufgefächerte Elektronenstrahl 4 tritt durch ein am Ende eines Tubus 5 sitzendes Strahlaustrittsfenster 6 nach außen und trifft auf Bestrahlungsgut 7, welches auf einem nicht dargestellten Transportband senkrecht zur Zeichenebene am Strahlaustrittsfenster 6 vorbeibewegt wird. Zwischen dem Strahlaustrittsfenster 6 und dem Bestrahlungsgut 7 sind zwei Sonden 8 und 8' angeordnet, deren Lage entsprechend der Breite des Bestrahlungsgutes 7 gleichzeitig und symmetrisch zum Zentralstrahl in Richtung der Doppelpfeile von Hand einstellbar ist. Die Anordnung der Sonden 8 und 8' ist dabei so getroffen, daß sie bei richtiger, der Breite des Bestrahlungsgutes 7 entspre-

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chender Lage und Breite des aufgefächerten Elektro- Vorstehende Betrachtungen gelten für alle die Fälle, nenstrahles 4 nur zur Hälfte überstrahlt sind und wo der aufgefächerte Elektronenstrahl 4 zwar symin diesem Falle den Sollwert ihrer Ausgangsspan- metrisch zum Zentralstrahl liegt, die Umlenkung also nungsimpulse erreichen. Zwischen den Sonden 8 90° beträgt, jedoch für die betreffende Einstellung und 8' und dem Bestrahlungsgut 7 sind geerdete me- 5 der Sonden 8 und 8' bzw. für die Breite des Betallische Blenden 26 und 26' gemeinsam mit den strahlungsgutes zu. wenig oder zu viel aufgefächert Sonden 8 und 8' einstellbar angeordnet. Diese Blen- ist.

den 26 und 26' überdecken nur die dem Bestrah- Der Gleichstrom für die Umlenkung des Elektrolungsgut 7 zugewandten Flächen der Sonden 8 und 8' nenstrahles 4 wird von einem Gleichstromgenerator und halten einmal die aus dem Bestrahlungsgut 7 io 15 erzeugt, der über eine Entkopplungsdrossel 16 austretenden Sekundärelektronen von den Sonden ab die Gleichstromwicklung des Elektromagneten 3 und führen zum anderen die durch den Elektronen- speist. Die Größe dieses Gleichstromes ist von der strahl auf das Bestrahlungsgut 7 aufgebrachte elek- Energie, die die Elektronen auf ihrem Wege durch irische Ladung, sofern es sich bei dem Bestrahlungs- das Beschleunigungsrohr 2 erhalten, also von der gut 7 um einen Isolierstoff handelt, zur Erde ab. 15 Beschleunigungsspannung des Teilchenbeschleunigers Die Ausgangsimpulse der Sonden 8 und 8' werden abhängig. Der durch einen schematisch angedeuteten nun je einem Gleichrichter- und/oder Glättungs- Spannungsteiler 17 des Hochspannungserzeugers 1 glied 9 und 9' zugeführt und dort gleichgerichtet fließende Strom ist der Beschleunigungsspannung und/oder geglättet. Die somit erhaltenen Gleichspan- direkt proportional. Die über einem Teil dieses nungen gelangen sowohl an den Eingang eines er- 20 Spannungsteilers 17 abfallende Spannung wird einem sten Regelverstärkers 10 als auch an den Eingang elektronischen Stellglied 18 des Generators 15 zugeeines zweiten Regelverstärkers 11. In dem ersten führt, welches in Abhängigkeit von der jeweils ein-Regelverstärker 10 wird die Summe der von den gestellten Beschleunigungsspannung die Größe des Gleichrichter- und/oder Glättungsgliedern 9 und 9' Gleichstromes für die Umlenkung des Elektronenkommenden Spannungen einer von einer Vergleichs- 25 Strahles bei dieser Beschleunigungsspannung selbstspannungsquelle 12 gelieferten konstanten Spannung tätig einstellt.

entgegengeschaltet. Die Summe der Sollwerte der Die gleichgerichteten und/oder geglätteten Ausgleichgerichteten und/oder geglätteten Ausgangs- gangsspannungen der Sonden 8 und 8' werden, wie spannungen der Sonden 8 und 8' entspricht der bereits erwähnt, auch dem zweiten Regelverstärker Größe der Spannung der Vergleichsspannungsquelle 30 11 zugeführt und an dessen Eingang gegeneinander-12, so daß für den Fall, daß beide Sonden 8 und 8' geschaltet. Weicht nun die Umlenkung des Elektrogleichmäßig zur Hälfte von dem aufgefächerten Elek- nenstrahles 4 infolge nicht immer zu vermeidender tronenstrahl 4 überstrahlt sind, die Differenz zwi- Schwankungen der Beschleunigungsspannung von sehen der Summe der von den Gleichrichter- und/ 90° ab, dann wird bei richtiger Fächerbreite des oder Glättungsgliedern 9 und 9' kommenden Span- 35 Elektronenstrahles 4 entweder die Sonde 8 mehr und nungen und der Spannung der Vergleichsspannungs- die Sonde 8' weniger überstrahlt, oder umgekehrt. In quelle Null ist. Am Ausgang des als Differenzver- beiden Fällen ergibt sich am Eingang des Regelverstärker arbeitenden Regelverstärkers 10 besteht also stärkers 11 eine Spannungsdifferenz mit positiven kein Regelbefehl. oder negativen Vorzeichen, die verstärkt am Aus-Werden die Sonden 8 und 8' infolge eines zu 40 gang des Regelverstärkers 11 erscheint und als wenig aufgefächerten Elektronenstrahles 4 nicht Regelbefehl für das Stellglied 18 dient, welches den oder weniger als zur Hälfte überstrahlt, dann ist die Gleichstrom des Generators entweder erhöht oder Summe der gleichgerichteten und/oder geglätteten verringert, und zwar so lange, bis beide Sonden 8 Ausgangsspannungen der Sonden 8 und 8' Null, bzw. und 8' wieder überstrahlt werden, d. h. bis die Spansie liegt unter dem Sollwert. Am Ausgang des Regel- 45 nungsdifferenz am Eingang des Regelverstärkers 11 Verstärkers 10 erscheint also die volle verstärkte Null ist.

Spannung der Vergleichsspannungsquelle 12 bzw. die Um zu verhindern, daß sich die beiden beschrieverstärkte Differenz mit beispielsweise positivem Vor- benen Regelkreise bei gleichzeitigem Auftreten sozeichen als Regelbefehl. Dieser Regelbefehl wird wohl einer Unsymmetrie als auch einer Veränderung einem elektronischen Stellglied 13 des einen verzerr- 50 der Breite des aufgefächerten Elektronenstrahles 4 ten sinusförmigen Stromes für die Auffächerung des gegenseitig beeinflussen und dadurch Instabilitäten Elektronenstrahles 4 erzeugenden Wechselstrom- bzw. Regelschwingungen hervorrufen, sind die Zeitgenerators 14 zugeleitet, welches seinerseits die Am- konstanten der beiden Regelkreise unterschiedlich plitude dieses Stromes so lange vergrößert, bis die groß ausgelegt. Außerdem ist zur Sicherung der Sta-Sonden 8 und 8' zur Hälfte überstrahlt werden und 55 bilität des Regelkreises für die Umlenkung des Elekdie Differenz der Spannungen am Eingang des Re- tronenstrahles vom Ausgang des Generators 15 nach gelverstärkers 10 wieder Null ist. dem Eingang des Regelverstärkers 11 eine elektrische

Der gleiche Regelvorgang läuft mit umgekehrtem Rückführung 19 vorgesehen.

Vorzeichen ab, wenn die Sonden 8 und 8' vollkom- Sowohl der Wechselstromgenerator 14 als auch der men oder mehr als zur Hälfte überstrahlt sind. Die 60 Gleichstromgenerator 15 arbeiten gemeinsam auf Summe der gleichgerichteten und/oder geglätteten eine Schutzschaltung 20, die bei Ausfall eines oder Spannungen der Sonden 8 und 8' ist dann größer als beider Generatoren 14 bzw. 15 den Teilchenbedie Spannung der Vergleichsspannungsquelle 12. Am schleuniger, d. h. die Beschleunigungsspannung abAusgang des Regelverstärkers 10 erscheint die ver- schaltet.

stärkte Differenz mit negativem Vorzeichen, und das 65 In F i g. 2 sind zwischen dem Strahlaustrittsfenster

Stellglied 13 verkleinert die Amplitude des sinus- und dem Bestrahlungsgut 7 zwei gemeinsam und

förmigen Stromes des Generators 14 so lange, bis die symmetrisch zum Zentralstrahl in Richtung der Dop-

Sonden 8 und 8' wieder zur Hälfte überstrahlt sind. pelpfeile von Hand einstellbare Sondenpaare 8, 8'

und 81, 81' angeordnet. Die Anordnung der Sonden 8 und 81 bzw. 8' und 81' ist hier so getroffen, daß die Sonden 8 und 8' bei richtiger, der Breite des Bestrahlungsgutes 7 entsprechender Lage und Breite des aufgefächerten Elektronenstrahles 4 vollkommen überstrahlt sind, während die Sonden 81 und 81' dann nur teilweise überstrahlt sind und alle vier Sonden 8 und 8' bzw. 81 und 81' in diesem Falle den Sollwert ihrer Ausgangsimpulse ,erreichen. Die Ausgangsimpulse der Sonden 8 und 8' werden dem Eingang eines Anzeigeverstärkers 21, die Ausgangsimpulse der Sonden 81 und 81' dem Eingang eines zweiten Anzeigeverstärkers 22 zugeführt. Beide Anzeigeverstärker 21 und 22 sind mit Abstimmanzeigeröhren bestückt, die über magische Fächer 23 und 24 die Überstrahlung der Sonden 8 und 8' bzw. 81 und 81' sichtbar werden lassen. An Hand der optischen Anzeige dieser magischen Fächer 23 und 24 kann die bedienende Person die Übereinstimmung der Breite des aufgefächerten Elektronenstrahles mit der Einstellung der Sondenpaare 8 und 8' bzw. 81 und 81', d. h. mit der Breite des Bestrahlungsgutes 7, leicht kontrollieren und eventuell notwendige Korrekturen bzw. die Einstellung des Elektronenstrahles 4 auf die Breite des Behandlungsgutes 7 an einem Stellglied 25 des Wechselgenerators 14 von Hand vornehmen.

Die Ausgangsspannungsimpulse der Sonden 8 und 8' werden außerdem dem Gleichrichter und/oder Glättungsglied 9' zugeführt, wonach die gleichgerichteten und/oder geglätteten Ausgangsspannungen der Sonden 8 und 8' am Eingang des als Differenzverstärker arbeitenden zweiten Regelverstärkers 11 gegeneinandergeschaltet werden. Der Ablauf der Regelung der Umlenkung des Elektronenstrahles wurde bereits zu F i g. 1 beschrieben, er vollzieht sich in diesem Ausführungsbeispiel analog, nur daß hier die Sonden 8 und 8' erst bei voller Überstrahlung den Sollwert ihrer Ausgangsspannung erreichen. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, an Stelle der Ausgangsspannungen der voll überstrahlten Sonden 8 und 8' die gleichgerichteten und/oder geglätteten Ausgangsspannungen der nur teilweise überstrahlten Sonden 81 und 81' zur Differenzbildung im ersten Regelverstärker 10 und damit zur Bildung des Regelbefehles für das Stellglied 18 des Generators 15 her-, anzuziehen. Die Regelung wird dann für Abweichungen des aufgefächerten Elektronenstrahles 4 aus seiner symmetrischen Lage empfindlicher.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung der Ablenkung des Elektronenstrahlbündels eines Teilchenbeschleunigers in horizontaler Bauweise, mit einem am austrittsseitigen Ende des Beschleunigungsrohres vorgesehenen Elektromagneten mit zwei Erregerwicklungen, dessen Kraftlinien senkrecht auf der Stellachse stehen, und dessen eine Wicklung zur Umlenkung des Elektronenstrahlbündels aus der Horizontalen in die Vertikale durch einen Gleichstrom erregt wird, während seine andere Wicklung zur Auffächerung des Elektronenstrahlbündels von einem niederfrequenten sinus-, dreieck- oder sägezahnförmigen Strom erregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der den Gleichstrom für die eine Wicklung liefernde Generator (15) ein vorzugsweise elektronisches Stellglied (18) aufweist, welches einerseits von einer der Beschleunigungsspannungen des Teilchenbeschleunigers proportionalen elektrischen Größe und andererseits in Abhängigkeit von der Größe der Ausgangsspannungen einer vor dem Strahlaustrittsfenster (6) außerhalb des Teilchenbeschleunigers angeordneten Sondenanordnung (8, 8'; 81, 81') regelbar ist, und daß der den niederfrequenten Strom für die andere Wicklung liefernde Generator (14) hinsichtlich der Amplitude des von ihm erzeugten Stromes über ein weiteres Stellglied (13; 25) in Abhängigkeit von der Größe der Ausgangsspannungen der Sondenanordnung (8, 8'; 81, 81') regelbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Strahlaustrittsfenster (6) des Teilchenbeschleunigers zwei gegenläufig bewegliche und symmetrisch zum Zentralstrahl einstellbare Sonden (8, 8') derart angeordnet sind, daß sie bei richtiger Größe und Lage des aufgefächerten Elektronenstrahles nur teilweise, vorzugsweise zur Hälfte, überstrahlt sind und in diesem Falle den Sollwert ihrer Ausgangsspannung erreichen und daß die Sonden (8,8') über je ein Gleichrichter- und/oder Glättungsglied (9, 9') elektrisch derart mit zwei als Differenzverstärker arbeitenden Regelverstärkern (10, 11) verbunden sind, daß in dem einen Verstärker

(10) die Summe der gleichgerichteten und/oder geglätteten Ausgangsspannungen beider Sonden (8, 8') der konstanten Spannung einer Vergleichsspannungsquelle (12) entgegengeschaltet ist und die verstärkte Differenz dieser Spannungen, falls sie von einem festgelegten Sollwert abweicht, das vorzugsweise elektronische Stellglied (13) des den sinus-, dreieck- oder sägezahnförmigen Strom für die Auffächerung des Elektronenstrahls liefernden Generators (14) im Sinne der Vergrößerung oder Verkleinerung der Amplitude dieses Stromes beeinflußt, während in dem anderen Verstärker

(11) die gleichgerichtete und/oder geglättete Ausgangsspannung der einen Sonde (8) der der anderen Sonde (8') entgegengeschaltet ist und die verstärkte Differenz dieser Spannungen, falls auch sie von einem festgelegten Sollwert abweicht, gemeinsam mit der der Beschleunigungsspannung des Teilchenbeschleunigers proportionalen elektrischen Größe das Stellglied (18) des den Gleichstrom für die Umlenkung des Elektronenstrahls liefernden Generators (15) im Sinne der Erhöhung oder Verringerung dieses Stromes beeinflußt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Strahlaustrittsfenster (6) des Teilchenbeschleunigers zwei gegenläufig und symmetrisch zum Zentralstrahl einstellbare Sondenpaare (8,81 und 8', 81') in seitlichem Abstand nebeneinander und derart angeordnet sind, daß die dem Zentralstrahl am nächsten liegenden Sonden (8, 8') eines jeden Sondenpaares (8, 81) und 8', 81') vollkommen überstrahlt, die weiter außen liegenden Sonden (81, 81') eines jeden Sondenpaares (8, 81 und 8', 81') dagegen nur teilweise überstrahlt sind und in diesem Falle den Sollwert ihrer Ausgangsspannungen erreichen, und daß die dem Zentralstrahl am nächsten liegenden Sonden (8, 8') wie auch die weiter außen liegenden Sonden (81, 81') mit je einem Verstärker (21, 22), der die Überstrahlung der

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betreffenden Sonden (8, 8' bzw. 81, 81'), beispielsweise über Abstimmanzeigeröhren sichtbar macht, elektrisch verbunden sind, und vorzugsweise die dem Zentralstrahl am nächsten liegenden Sonden (8, 8') außerdem über ein Gleichrichter- und/oder Glättungsglied (9') mit einem als Differenzverstärker arbeitenden Regelverstärker (11) derart elektrisch verbunden sind, daß die gleichgerichtete und/oder geglättete Ausgangsspannung der einen Sonde (8) der der anderen Sonde (8') entgegengeschaltet ist und die verstärkte Differenz dieser Spannungen, falls sie von einem festgelegten Sollwert abweicht, gemeinsam mit der der Beschleunigungsspannung proportionalen elektrischen Größe das Stellglied (18) des den Gleichstrom für die Umlenkung des Elektronenstrahles liefernden Generators (15) im Sinne der Erhöhung oder Verringerung dieses Stromes beeinflußt.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ausgang des den Gleichstrom für die Umlenkung des Elektronenstrahles liefernden Generators (15) nach dem Eingang des das Stellglied

(18) dieses Generators (15) beeinflussenden Regelverstärkers (11) eine elektrische Rückführung

(19) vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Strom für die Auffächerung des Elektronenstrahles liefernde Generator (14) einen beispielsweise durch nichtlineare Schaltelemente verzerrten sinusförmigen Strom erzeugt.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Gleichstrom für die Umlenkung des Elektronenstrahls liefernde Generator (15) und der den Strom für die Auffächerung des Elektronenstrahles liefernde Generator (14) gemeinsam auf eine Schutzschaltung (20) arbeiten, die bei Ausfall eines oder beider Generatoren den Teilchenbeschleuniger abschaltet.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte der gleichgerichteten und/oder geglätteten Ausgangsspannungen der Sonden (8, 8') gleich groß sind und daß die Summe der Sollwerte der Ausgangsspannungen der Sonden (8, 8') gleich ist der Größe der konstanten Spannung der Vergleichsspannungsquelle (12).

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Sonden (8, 8' und 81, 81') und dem Bestrahlungsgut (7) gemeinsam mit diesen einstellbare geerdete Blenden (26, 26') derart angeordnet sind, daß sie die dem Bestrahlungsgut (7) zugewandten Flächen der betreffenden Sonden (8, 8') und 81, 81') überdecken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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