DE1255828B - Zyklotron - Google Patents

Description

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AUSLEGESCHRIFT n_ _12s58m

Aktenzeichen: C 34688 VIII c/21 g

1 255 828 Anmeldetag: 18.Dezember 1964

Auslegetag: 7. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft ein Zyklotron mit mindestens einem Paar von in einem geerdeten, evakuierten Gehäuse angeordneten, wahlweise gleichphasig oder gegenphasig erregbaren Beschleunigungselektroden (D), von denen jede einen azimutalen Öffnungswinkel 5 von weniger als 180° aufweist, und mit mindestens einem Paar geerdeter Elektroden, die zwischen je zwei aufeinanderfolgenden D angeordnet sind.

Bei Zyklotronen, die sowohl bei gleichphasiger als auch bei gegenphasiger Erregung der D betrieben werden können, müssen die diesen beiden Erregungszustände entsprechenden Resonanzfrequenzen getrennt werden, um Störungen des Zyklotronbetriebes zu vermeiden.

Es ist bereits ein Zyklotron mit zwei sich azimutal über 140° erstreckenden D bekannt, bei dem die beiden D durch einen zwischen ihnen angeordneten sektorförmigen Kondensator gekoppelt sind, der gegen Masse isoliert ist. Dieser als Elektrode wirkende Kondensator liegt jedoch zwischen den D, und seine Kapazität gegenüber jedem der D ist relativ klein, während seine vollständig parallel zu den Wänden des evakuierten Gehäuses verlaufende Oberfläche mit dieser eine erhöhte Kapazität bildet, die hochfrequenzmäßig gesehen eine gute Erdung darstellt. Das hierbei erzielte Verhältnis zwischen den beiden Kapazitäten liegt praktisch bei etwa 0,1. Die erwünschte Frequenztrennung wäre wesentlich größer, wenn dieses Verhältnis größer wäre. Mit einem Wert von 0,1 kann man in der Praxis nur eine Trennung erzielen, die, bezogen auf die mittlere Betriebsfrequenz, etwa l°/o oder weniger beträgt. Dieser Betrag ist unzureichend.

Da außerdem bei dieser bekannten Anordnung keine galvanisch mit Masse verbundenen Elektroden vorgesehen sind, ergibt sich eine Reihe von Nachteilen für den allgemeinen Zyklotronbetrieb.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Zyklotron der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die Resonanzfrequenztrennung beträchtlich größer ist als bei der bekannten Anordnung, und gleichzeitig deren Nachteile vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zur elektrischen Kopplung der beiden D des Paares mindestens eine Hilfselektrode vorgesehen ist, die gegen das Gehäuse elektrisch isoliert ist und sich parallel zu den D zwischen deren Flächen und der Innenwand des Gehäuses erstreckt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird ein Verhältnis der Kapazität zwischen Elektrode und D zu der Kapazität zwischen Elektrode und Masse von Zyklotron

Anmelder:

CSF-Compagnie Generale de Telegraphic
Sans Fil, Paris

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore, Dipl.-Ing. H. Gralfs
und Dr. rer. nat. G. Manitz, Patentanwälte,
München 22, Robert-Koch-Str. 1

Als Erfinder benannt:

Jean Claude Schnuriger, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 19. Dezember 1963 (957 735)

etwa 0,7 erreicht, was einer Trennung der Frequenzen der beiden Erregungszustände von etwa 3 °/o entspricht. Diese Trennung ist somit wesentlich stärker als die bei der bekannten Vorrichtung erzielte.

Die Form und Anordnung der Koppelelektrode kann derart gewählt sein, daß dadurch die Kapazität zwischen dieser Elektrode und den D relativ zu der Kapazität zwischen dieser Elektrode und dem Gehäuse erhöht wird.

Nach einer Ausführungsform weist die Koppelelektrode vollflächige Teile auf, die den D gegenüberliegen und im wesentlichen gleiche Umrisse wie diese haben, und es sind Verbindungen zwischen diesen vollen Teilen vorgesehen, deren relativ verkleinerte leitende Fläche außerhalb der Oberfläche der D der Wandung des Gehäuses gegenüberliegt.

Die Koppelelektrode kann die Form einer rechteckförmigen Platte haben, in der eine schmetterlingsförmige Öffnung ausgeschnitten ist, oder die vollen Teile können im wesentlichen die Form zweier Dreiecke haben, und es kann von jedem Dreieck mindestens eine Seite mit der symmetrisch gegenüberliegenden Seite des anderen Dreiecks durch Metallstreifen verbunden sein.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das an Hand der Zeichnung beschrieben wird; in dieser zeigt

Fi g. 1 einen Längsschnitt eines Zyklotrons,

Fig. 2 einen Querschnitt nach LinieII-II der Fig. L

709 707/470

Claims (9)

F i g. 3 eine Vorderansicht einer Koppelelektrode und Fig. 4 eine Abwandlung der Ausführungsform nach F i g. 3. Nach den F i g. 1 und 2 weist das Zyklotron zwei 5 Dl und 2 auf, deren azimutale Öffnung etwa 90° beträgt und die durch zwei Elektroden 3 und 4 voneinander getrennt sind, deren Form der der Dl und 2 ähnlich ist, die jedoch zwei inaktive D bilden und mit der Wand des evakuierten Gehäuses 5 Ieitend verbunden sind. Die D1 und 2 werden von Trägern 6 und 7 getragen, die an den nicht dargestellten Hochfrequenzkreis des Zyklotrons angeschlossen sind. Zur Zeichnungsvereinfachung sind die Polstücke des Zyklotrons weggelassen. Gemäß der Erfindung erfolgt die Kopplung zwischen den Dl und 2, die durch die inaktiven D 3 und 4, welche galvanisch an Masse liegen, entkoppelt sind, durch die Hilfselektroden 8 und 9, die gegen ao das Gehäuse 5 elektrisch isoliert sind und parallel zu den D zwischen diesen und den Innenwänden des evakuierten Gehäuses 5 angeordnet sind. Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht der Koppelelektrode 8 bzw. 9. Diese Elektroden bestehen aus je einer rechteckförmigen Platte, die derart ausgeschnitten und so angeordnet sind, daß sie mit den D eine relativ große, mit dem evakuierten Gehäuse jedoch eine relativ kleine Kapazität bilden. Bei dieser Ausführungsform hat die Koppelelektrode 8 bzw. 9 die Form einer rechteckförmigen Platte, in der eine schmetterlingsförmige Öffnung ausgeschnitten ist. Die dreieckförrnigen Teile 10 und 11 liegen den Sektorflächen der D1 und 2 gegenüber. Diese Teile sind an den Ecken der Dreiecke durch Streifen 12 und 13, deren der Wand zugekehrte Oberfläche relativ klein ist, derart verbunden, daß die Kapazität zwischen der Koppelelektrode 8 bzw. 9 und den D1 und 2 relativ zu der Kapazität der Elektrode 8 und dem Gehäuse 5 erhöht wird. Bei der Abwandlung nach Fig. 4 sind die Seiten der Dreiecke 10 und 11 untereinander durch schmale Streifen 12' und 13' verbunden. Auf diese Weise erzielt man eine weitere relative Verringerung der Kapazität zwischen den Verbindungsstreifen und dem Gehäuse. Berechnungen und Versuche haben ergeben, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung ein Verhältnis der Kapazität zwischen Elektrode und D zu der Kapazität zwischen Elektrode und Masse von etwa 0,7 erreicht werden kann, was einer Trennung der Frequenzen der beiden Resonanzzustände von 3% entspricht. Patentansprüche:

1. Zyklotron mit mindestens einem Paar von in einem geerdeten, evakuierten Gehäuse angeordneten, wahlweise gleichphasig oder gegenphasig erregbaren Beschleunigungselektroden(D), von denen jede einen azimutalen öffnungswinkel von weniger als 180° aufweist, und mit mindestens einem Paar geerdeter Elektroden, die zwischen je zwei aufeinanderfolgenden D angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrischen Kopplung der beiden D (1, 2) des Paares mindestens eine Hilfselektrode (8, 9) vorgesehen ist, die gegen das Gehäuse (5) elektrisch isoliert ist und sich parallel zu den D (1, 2) zwischen deren Flächen und der Innenwand des Gehäuses (5) erstreckt.

2. Zyklotron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Form und Anordnung der Koppelelektrode (8,9) derart gewählt sind, daß dadurch die Kapazität zwischen dieser Elektrode und den D (1,2) relativ zu der Kapazität zwischen dieser Elektrode (8,9) und dem Gehäuse (5) erhöht wird.

3. Zyklotron nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelelektrode (8,9) vollflächige Teile (10,11) aufweist, die den D (1, 2) gegenüberliegen und im wesentlichen gleiche Umrisse wie diese haben, und daß Verbindungen (12, 13 bzw. 12', 13') zwischen diesen vollen Teilen (10,11) vorgesehen sind, deren relativ verkleinerte leitende Fläche außerhalb der Oberfläche der D der Wandung des Gehäuses (5) gegenüberliegt.

4. Zyklotron nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelelektrode (8, 9) die Form einer rechteckförmigen Platte hat, in der eine schmetterlingsförmige öffnung ausgeschnitten ist (Fig. 3).

5. Zyklotron nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vollen Teile (10, 11) im wesentlichen die Form zweier Dreiecke haben und daß von jedem Dreieck mindestens eine Seite mit der symmetrisch gegenüberliegenden Seite des anderen Dreiecks durch Metallstreifen (12', 13') verbunden ist (F i g. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Buch von J.J. Livingood, »Cyclic Particle Accelerator«, 1961, S. 145 bis 147;

Proceedings der »International Conference on Sector-Focused Cyclotrons and Meson Factories«, CERN, 23. bis 26. 4.1963, CERN 63-19, S. 279 bis 284.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 707/470 11.67 © BundesdruckereiBerlin