DE1299363B

DE1299363B - Vorrichtung zum Erzeugen und Fuehren von Partikeln hoher Energie, insbesondere von Positronen

Info

Publication number: DE1299363B
Application number: DEV28444A
Authority: DE
Inventors: Nunan Craig Spencer
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1964-06-30
Filing date: 1965-05-11
Publication date: 1969-07-17
Also published as: US3390293A; FR1468731A; GB1082940A

Description

Strahls auf das Target, bei der ein sehr starkes, sich io der Beschleunigerapertur in Längsrichtung durch das Target hindurch und
über das Target hinaus erstreckendes homogenes
Magnetfeld vorgesehen ist, dessen Kraftlinien parallel
zur Strahlachse gerichtet sind und von dem die im

und Zj- die Brennweite

der Linse bedeutet. Der Abstand vom Konverter oder vom Target zur Mittelebene des dünnen Linsenspaltes wird für Positronen der gewünschten Energie gleich Zf gesetzt. Bei einem Aufnahmewinkel von

Target erzeugten Partikeln geführt werden, wobei ihnen 15 0,2 Steradians und einer Apertur von lern Radius eine azimutale Kreisbewegung erteilt wird (Procee- ergibt sich z_f = 4 cm. Bei einer Elektronen-Bombardings of an international conference on instrumen- dierungsenergie von 65 MeV ergibt sich eine Positation for high-energy physics, 1961, Berkeley, S. 316 tronenenergie bei optimaler Ausbeute von etwa bis 319). 8 MeV, so daß entsprechend Gleichung (1) H₀ = 32 Ki-Zur Durchführung von Forschungsaufgaben auf 20 logauß sein muß, damit die Positronen die dünne nuklearem Gebiet und im Gebiet der Elementar- Linse parallel zum Zutritt verlassen. Unter einem teilchen werden Kollisionen von Hochenergiepar- Winkel Θ = r_o/z_f bei einer abseits liegenden Energie V₁ tikeln verwendet. Beispielsweise können monoenerge- emittierte Positronen verlassen die dünne Linse mit tische Photonen mit kontinuierlich variabler Energie,
die beispielsweise zur Prüfung des Kernphotoeffekts 25 R.
benutzt werden, durch die bei der Vereinigung von
Hochenergieelektronen mit dem positiv geladenen
Antiteilchen, dem Positron, als Vernichtungsstrahlung erzeugt werden. Es ist üblich, Hochenergieelektronen durch Beschleunigung von Elektronen ₃o . . _f. .. . _w. A 4« 17 ergibt

zu erzeugen, beispielsweise in einem Linearbeschleuni- ^{woraus slcft Iur Kleme} '' ^V' »\fi ~*^υΛν ^erg'^bt< ger. In ähnlicher Weise können energiereiche Posi- wenn Λ V = V₀ — V₁ in MeV, m₀ die Ruhemasse und c tronstrahlen dadurch erzeugt werden, daß ein Target die Lichtgeschwindigkeit ist. Bei einem solchen dünnen hoher Ordnungszahl Z oder Konverter in einen Linsenaufbau ergibt sich für eine Divergenz von segmentierten Linearbeschleuniger gebracht werden, 35 +1 Milliradians und einer Positronenabgabe von das Target mit einem Elektronenstrahl vom ersten 358 MeV ein P_r = 0,7 m_oc. Für Aufnahme von 0,2 Ste-Teil des Beschleunigers bombardiert wird, um einen
Teilchenschauer vom Target zu erzeugen, und die
Positronen vom Schauer im zweiten Teil des Beschleunigers beschleunigt werden.

einem Verhältnis Radialmoment P_r zum Axialmoment

³- L Ki(I+ Ki) J'

radians ergibt sich dann

θ = 1/4 und Δ F~ 0,7 MeV .

Daraus ergibt sich, daß die Verwendung einer

Der Teilchenschauer enthält Elektronen und Posi- dünnen Linse Begrenzungen mit sich bringt, wenn

tronen, die vom Target in breiter Winkelverteilung sie in einem Hochenergie-Linearbeschleuniger ver-

und in einem breiten Energieband ausgestoßen werden. wendet wird, weil es schwierig ist, ein ausreichend

Wenn die Phase des hochfrequenten Beschleunigungs- starkes Magnetfeld zu erzeugen, mit dem die Posi-

feldes im zweiten Teil des Beschleunigers richtig ein- 45 tronen optimaler Emissionsenergie fokussiert werden

geregelt ist, werden in diesem Teil des Beschleunigers können, und weil nur eine begrenzte Energiebreite

nur die Positronen beschleunigt, und das Problem vom Konverter unter großen Winkeln aufgenommen

liegt dann darin, die Positronen in einem gewünschten wird.

Energieband auszuwählen und zu führen, die in der Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es nicht möggleichen Beschleunigerstruktur beschleunigt werden 50 Hch, eine lange Beschleunigungseinrichtung anzukönnen, schließen, mit der die Energie der erzeugten Partikeln Bei einem Target hoher Ordnungszahl und opti- erhöht werden kann, wie es Aufgabe der Erfindung maler Dicke, das mit beschleunigten Elektronen ist. Bei der bekannten Vorrichtung konvergieren die bombardiert wird, hat die Positronabgabe pro MeV Wege der Partikeln sehr stark, so daß eine Beschleuni- und Raumwinkeleinheit (sterad.) ein breites Maximum 55 gung in axialer Richtung praktisch nicht möglich ist. bei etwa ein Achtel der Energie der auftreffenden Durch die Erfindung soll eine Vorrichtung zum Elektronen, wie in F i g. 5 der Zeichnung dargestellt Erzeugen von Partikeln geschaffen werden, mit der ist. Die Positronenausbeute pro Kilowatt auftreffender ein maximaler Positronenstrom bei einer gegebenen Strahlleistung steigt merklich mit der Elektronen- Ausgangsemittanz und einer gegebenen maximalen energie im Bereich von 10 bis 60 MeV und bleibt 60 Ausgangsenergiebreite erzielt werden kann und bei oberhalb 60 MeV relativ konstant, wie in F i g. 6 der praktisch verwirklichbare Magnetfelder verwendet erkennbar ist. werden.

Es ist bekanntgeworden, die Positronen, die Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird die eingangs

schauerartig von einem mit Elektronen bombardier- bezeichnete Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch

ten Target austreten, durch Verwendung einer dünnen f>s verbessert, daß das axial gerichtete Magnetfeld so

magnetischen Linse einzufangen, die hinter dem Auf- lang ist, daß die erzeugten Partikeln im gewünschten

fänger angeordnet ist, um einen bestimmten Winkel Energieband auf ihrem Weg in diesem Magnetfeld

erzeugter Positronen in die folgenden Beschleuniger- sich in azimutaler Richtung um einen mittleren Winkel

von 180° bewegen und daß an das axial gerichtete Magnetfeld anschließend ein kurzer Ubergangsbereich vorgesehen ist, in dem ein radial nach außen gerichtetes Magnetfeld vorhanden ist, und daß sich daran ein langer Bereich mit geringerer Magnetfeldstärke anschließt, in dem das Magnetfeld wieder axial gerichtet ist und der eine Beschleunigungseinrichtung für die erzeugten Partikeln enthält.

Zweckmäßigerweise ist die Beschleunigungseinrichtung ein Wanderwellen-Linearbeschleuniger, und gemäß einer speziellen Ausbildung der Erfindung erfolgt der übergang vom homogenen, axial gerichteten Magnetfeld zum radial gerichteten diskontinuierlich, um die Wirkung auf die erzeugten Partikeln günstig zu gestalten.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigt

F i g. 1 eine verkürzte schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Erzeugen und Führen von Partikeln,

F i g. 2 einen Schnitt durch den in F i g. 1 mit 2-2 umgrenzten Teil der Vorrichtung,

F i g. 3 eine schematische Ansicht der Konverteranordnung zur Veranschaulichung der schraubenförmigen Wege der Partikeln unterschiedlicher Energie projiziert auf eine einzige Ebene quer zur Achse, F i g. 4 eine schematische Ansicht der von den Partikeln unterschiedlicher Energie in Längsrichtung des Partikelkonverters zurückgelegten Wege, projiziert auf eine Ebene parallel zur Achse,

F i g. 5 die Abhängigkeit der Positronenzahl pro MeV mal Steradians von der Elektronenenergie, die auf den Auffängerkonverter auftrifft,

F i g. 6 den Positronenstrom in Mikroampere pro

MeV Steradians pro Kilowatt Elektronenleistung in Abhängigkeit von der auftreffenden Elektronenenergie, F i g. 7 den Aufnahmewinkel in Abhängigkeit von

der Positronenenergie,

F i g. 8 die totale Aufnahme in Abhängigkeit vom schwächeren Magnetfeld H₁.

In F i g. 1 ist ein Partikelgenerator 10 zur Erzeugung von energiereichen Positronen dargestellt, der aus einer Elektronenquelle, die schematisch bei 11 dargestellt ist, beispielsweise einer Kathode zur Erzeugung eines pulsierenden Elektronenstrahls besteht. Der Elektronenstrahl wird auf eine relativistische Geschwindigkeit in einem Partikelbeschleuniger beschleunigt, beispielsweise in einer Anzahl Linearbeschleunigersektionen 12, etwa typische scheibenbelastete Hohlleiter, in denen eine hochfrequente Welle von einer HF-Quelle, beispielsweise einem nicht dargestellten Klystron, die über einen Hohlleiter 14 in den Beschleuniger eingekoppelt wird, Energie an die Elektronen abgibt, um diese zu beschleunigen. Am Ende jeder Beschleunigersektion wird restliche HF-Energie über einen Ausgangshohlleiter 15 an eine Belastung 16 abgeführt. Die beschleunigten Elektronen laufen durch eine Schalteranordnung 17, in der die Elektronen zur Verwendung in anderen Experimenten verteilt oder unmittelbar durchgelassen werden können, und zwar durch ein Paar vierpoliger Fokussiermagnete 18 in die Konverteranordnung 19, die später näher beschrieben wird.

In der Konverteranordnung 19 werden die Elektroncn auf ein Target hoher Ordnungszahl Z gerichtet, um einen Schauer von Positronen zu erzeugen, die dann in einer anschließenden BeschleunigerSektion 21 beschleunigt werden, beispielsweise einem üblichen scheibenbelasteten Beschleunigungshohlleiter. Energie zur Beschleunigung der Positronen wird von einer HF-Quelle, beispielsweise einem nicht dargestellten Klystron, über den Eingangshohlleiter 23 in die Beschleunigersektion 21 eingekoppelt. Restliche HF-Energie, die in der Beschleunigersektion 21 nicht absorbiert wird, wird über den Ausgangshohlleiter 24 an eine Belastung 25 ausgekoppelt. Typischerweise wird eine Anzahl Beschleunigersektionen 21 verwendet, ehe die beschleunigten Positronen durch ein Ausgangsfenster bei 26 zur weiteren Verwendung abgezogen werden.

Die Konverteranordnung 19 enthält ein gespaltenes Solenoid 31, mit dem ein starkes, sich in Längsrichtung erstreckendes Magnetfeld zum Einfangen von Positronen gebildet wird, die in einem Target 32 erzeugt werden, das im Mittelspalt 33 in der Spule 31 angeordnet ist. Um eine Zerstörung des Targets 32 durch den energiereichen Elektronenstrahl zu vermeiden, hat das Target die Form eines gekühlten, sich bewegenden Ringes, beispielsweise aus Wolfram, in der Dicke einer Strahlungslänge, der von einem Betätigungsarm 34 gehalten und mit einer Wasserkühlrohre am Umfang gekühlt wird. Der Betätigungsarm 34 wird durch eine Vakuumdichtung von einer Dreheinrichtung gesteuert, die allgemein bei 35 angedeutet ist, um das ringförmige Target 32 so zu bewegen, daß der auftreffende Elektronenstrahl einen Kreis um das Target beschreibt. Die Rotationsanordnung 35 bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung und wird deshalb nicht näher erläutert.

Das Solenoid 31 ist mit Eingangs- und Ausgangs-Feldumkehrplatten 36 und 37, beispielsweise aus Eisen, versehen sowie mit Eingangs- und Ausgangspolschuhen 38 bzw. 39, die mit öffnungen für die Elektronen bzw. Positronen versehen sind und die ein gleichförmiges kräftiges Magnetfeld durch das Target 32 erzeugen, das in der Achse des Solenoids 31 angeordnet ist.

Der Eingangspolschuh 38 ist an einen Kollimator 41 gekoppelt, der den nicht fokussierten Teil des beschleunigten Elektronenstrahls aufnimmt, wenn der Elektronenstrahl auf einen Fleck minimaler Größe auf dem Target 32 mit Hilfe der vierpoligen Magneten 18 fokussiert wird. Die vierpoligen Magneten 18 sind gegeneinander um 90° versetzt, um den Elektronenstrahl auf das Target 32 zu fokussieren. Der Ausgangspolschuh 39 des Solenoids 31 ist an die Beschleunigersektion 21 gekoppelt, und ein wassergekühlter Partikelabsorber 42, beispielsweise aus Wolfram, ist zwischen dem Target 32 und der Beschleunigersektion 21 angeordnet, um Röntgenstrahlen, Elektronen und Positronen zu absorbieren, die außerhalb des gewählten maximalen Raumwinkels emittiert werden.

Der Ausgangspolschuh 39 umfaßt den Partikelabsorber 42 eng, um die Richtung der Magnetfeldlinien des Solenoids 31 abrupt von sich in Längsrichtung axial erstreckenden Linien auf sich in radialer Richtung erstreckende Linien umzuwandeln, um das Azimutalmoment der Positronen am Ende des Solenoids in ein Axialmoment umzuwandeln. Ein Beschleunigungs-Hohlleiter-Magnet 43, der ein schwächeres Feld liefert, als das Feld des Solenoids 31 ist, umgibt die Beschleunigersektion 21 und reicht bis zum Eingangshohlleiter 23. Eine Hilfsspule 44 ist zwischen dem Solenoid 31 und dem Beschleuniger-

Eingangshohlleiter 23 angeordnet, um das Feld des Beschleunigermagneten 43 effektiv bis zum Polschuh 39 des Solenoids 31 auszudehnen. Die Beschleunigungsleiter und die Vorrichtung zur Begrenzung der Partikelstrahlwege werden in üblicher Weise durch nicht dargestellte Vakuumpumpen evakuiert.

In F i g. 3 sind, projiziert in eine Ebene quer zur Achse des Solenoids 31, die schraubenförmigen Wege dargestellt, die Positronen verschiedener Energie zurücklegen, die im Target 32 erzeugt werden. Weil die auf der Beschleunigerachse unter einem Winkel zu dieser emittierten Positronen Kraftlinien des Solenoid-Magnetfeldes kreuzen, wird ihnen ein Rotationsmoment erteilt, so daß sie schraubenförmige Wege in Längsrichtung des Solenoids 31 zurücklegen, wobei die Schraubenachse parallel zur Beschleunigerachse ist. An der Emissionsstelle ist das Radialmoment des Positrons ein Maximum und das Azimutalmoment ist Null. Nachdem das Positron eine Zyklotron-Halbperiode entsprechend einer Rotation um 180° des Schraubenlinienzyklus durchlaufen hat, haben Positronen der gewünschten Synchronenergie, beispielsweise 10 MeV, wie in F i g. 3 dargestellt, ihre äußerste Radiallage erreicht, wo das Radialmoment Null und das Azimutalmoment ein Maximum und gleich dem Radialmoment bei der Emission ist.

Das Solenoid 31 ist so ausgelegt, daß das Ende des Magnetfeldes bei dieser Zyklotron-Halbperiode erreicht ist, d. h. nachdem die Positronen der gewünschten synchronen Energie ein Radialmoment Null haben, so daß das Azimutalmoment der Positronen in ein Axialmoment umgewandelt wird, wenn diese Positronen durch das radiale Magnetfeld am Ausgangsende des Solenoids 31 hindurchlaufen. Positronen höherer und niederer Energiestufen, jedoch mit gleichem anfänglichem Radialmoment, beispielsweise Positronen mit Energien von 7,5 und 13,3 MeV, haben eine geringere oder stärkere Rotation durchgemacht. Das Radialmoment dieser Partikeln bleibt unbeeinflußt, wenn sie das Magnetfeld des Solenoids verlassen, ihr Azimutalmoment wird jedoch in ein Axialmoment umgewandelt.

Der Strom f₊ aus Positronen um 10 MeV, der in einem Konverter richtiger Länge erzeugt wird, beträgt:

worin i₊ Spitzen-Positronstrom, der zur Beschleunigung aufgenommen wird, in Mikroampere, k der Koeffizient aus F i g. 5 (k ~ 1 bei 30, 1,2 bei 40, 1,5 bei 60 MeV und höher), J V die Energiebreite, innerhalb derer eine Beschleunigung erfolgt, in MeV und P die Spitzen-Elektronenleistung am Konverter in MW bedeutet.

Ein Aufnahmeraumwinkel von 0,2 Steradians mit einer Apertur von 1 cm Radius erfordert eine axiale Länge des Solenoids von 6,2 cm vom Target bis zum Halbzyklus der Schraubenlinie. Das Radialmoment P_r von Positronen abseits liegender Energie, die ein Solenoid ohne Beschleunigung verlassen, beträgt:

Der Aufnahmeraumwinkel U₀ steht mit dem Apertur-Radius r₀, der gewählten Gesamt-Positronenenergie V_T und dem Magnetfeld des Solenoids H₁ wie folgt in Beziehung:

Sl₀=^n

10~⁸ rl

2 .

Beispielsweise ergibt sich für r₀ = 1 cm, F₇- = 8,5 MeV

ίο und Q₀ = 0,2 Steradians ein Wert von H₁ = 14 300 Gauß.

Ein Vergleich der Gleichungen (1) und (2) mit den Gleichungen (4) und (5) zeigt, daß für gleichen Raumwinkel und gleiches Radialmoment das System mit einem kurzen Solenoidmagnetfeld, das den Targetkonverter umgibt, die doppelte Energiebreite aufgenommen wird wie beim System mit dünnen Linsen, das oben beschrieben worden ist, und daß ein praktisch leichter erzielbares Magnetfeld benötigt wird.

Wird eine Beschleunigung mit konstantem Gradienten hinter dem Solenoid angenommen und keine Beschleunigung im Solenoid, ändert ein Positron, das das Solenoid mit der Energie V₀ und unter einem radialen Winkel Θ verläßt, das über die Länge L auf eine Endenergie V_f beschleunigt wird, seine radiale Entfernung von der Achse um

Beispielsweise ergibt sich für L = 4000 cm,

V_f = 358 MeV und V₀ = 8 MeV Für L_rel = 348 cm.

Für Ar — 2cm, d.h. beim Kreuzen der Apertur, ergibt sich θ = 0,0057 und P_r = 0,0057 · 16,5 =. 0,095 m,c. Dadurch wird Δ V für 0,2 Steradians auf 0,19 MeV begrenzt. Wenn ein solcher Beschleuniger auf niedrigere Energie abgestimmt wird, werden das übertragene Radialmoment und die Energiespreizung herabgesetzt. Beispielsweise ergibt sich für V_f = 100 MeV, P_r = 0,038 W₀C und Δ V = 0,076 MeV für 0,2 Steradians.

Es wird dafür gesorgt, daß die Positronen durch das Feld des Beschleunigermagneten 43 während ihrer Beschleunigung laufen, nachdem sie einen Halbzyklus einer Schraubenlinie im kurzen, starken SoIenoidfeld 31 am Targetkonverter 32 beschrieben haben, um eine größere Energiebreite zu übertragen und zu erreichen, daß diese übertragene Energiebreite unabhängig von der Abstimmung des Beschleunigers über den vollen Ausgangsenergiebereich ist. Die Stärke des Feldes des Beschleunigermagneten 43 wird so gewählt, daß es dem nutzbaren Radialmoment P_To am Beschleunigerausgang 26 angepaßt

ist. Aus dieser Bedingung ergibt, sich für das Magnetfeld H₂ des schwächeren Beschleunigermagneten 43:

	worin die	Ar =	<->Kel,
30		relativistische	Länge ist:
		KeI = -	¹¹¹I₀ ¹
		λ/
35	*f J*
	V₀

P_r = θ P. cos ( ~ -J^

K-) W

₌ 2(PJm₀C) ₌ ² r_o(e/m_oc)

r₀ \m_QcJ'

in Einheiten von m_oc.

Beispielsweise ergibt sich für einen Aperturradius

Claims

7 8

r₀ = 1 cm und P_r = 0,7 Hi₀C¹ entsprechend eine Di- Für einen bestimmten maximalen Raumwinkel

vergenz von ± 1 Milliradians bei 358 MeV für vom Konverter und eine bestimmte Aufnahme im

H₂ = 24(X) Gauß. Phasenraum am Ausgang des Beschleunigers zeigen

Positronen mit abseits liegender Energie, die in F i g. 7 und 8, daß die Gesamtaufnahme in MeV

der Achse emittiert werden, beschreiben Wendeln 5 Steradians etwa umgekehrt proportional zum Apertur-

mit kleinerem Durchmesser im kräftigen Feld des radius und relativ unabhängig von der gewählten

Solenoids 31 als im schwächeren Feld des Magne- Positronenenergie im Konverter ist. Um also einen

ten 43, weil sie ihr Radialmoment beim übergang maximalen Gesamt-Positronenstrom zu erhalten, wird

vom starkem zum schwachen Magnetfeld behalten. der Aperturradius sehr klein gewählt, indem das Be-

Der aufgenommene Raumwinkel verringert sich also io Schleunigermagnetfeld maximal gewählt wird, jedoch

für Positronen abseits liegender Energie entsprechend begrenzt durch wirtschaftliche Erwägungen, und das

der folgenden Gleichung: Solenoidfeld wird so eingestellt, daß eine Schrauben-

(> /V/V\² linienrotation von 180° für die Positronenenergie

-"— = (—--—) (9) am Konverter erzeugt wird, die einer maximalen

^L\> \ ί.'2/c'i / _I5 Ausbeute pro MeV Steradians entspricht.

/, \2 ₌ /μ \2 / y. \ / i/ \ Ks soll noch ein Zahlenbeispiel eines belriebs-

( / ^ (~H/ ^cos2 (T v) ⁺ ^s'"² ( ^ r)' *'°' ruhigen Partikelgenerators gegeben werden:

Ausgangsemittanz bei 358 MeV K)"³ Radians cm

^wonn Aperturradius r„ 1 cm

V₁ = gewählte Gesamtenergie der Positronen ²⁰ Radialmoment auf der Achse P,_n 0,7 In₀C maximal

(180 der Wendel in Zi₁), Phasenraumbereich 0,7 .τ n^c

V — Gesamtenergie der Positronen anderer Gewählte Posilronen-Emissions-

Energiewerte, energie V₀ 8 MeV

/Z₁ = kurzes, sehr starkes Magnetfeld im Sole- Aufnahmeraumwinkel Ll₀ 0,2 Steradians

noid 31, ²⁵ Magnetfeld H₁ des Solenoids ... 14,3 kG

H₂ = langes, schwächeres Magnetfeld im Magne- Magnetfeld H₂ im Beschleuniger 2,4 kG

ten 43, Aufnahme 12 W 0,4 MeV

o, = Wendelradius in H₁, Steradians

o₂ = Wendelradius in Zi₂ Elektronenstrahl am Konverter 418 Milliampere,

bedeutet. ³° _p . _, ., _{M v} ^{65 McV}

Am Ende des Beschleunigermagneten 43 verlassen Positronen pro Elektron pro MeV

in der Achse erzeugte Positronen das Magnetfeld _c ?^terad'^dn!» · ,7......

. . , ," . μ 11 1 · η j· ι Spilzen-Positronenstrom 1,6 Milliampere

mit einem Azimutalmoment Null und einem Radial- A._tt. _n .. . . . ^l

... -U.-U 1 ·„ . ju Mittlerer Positronenstrom bei

moment, das das nicht überschreitet, was sie durch 35 ■„

den übergang vom starken Feld des Solenoids 31 TX

zum schwächeren Feld des Magneten 43 auf Grund äTmp^n^To SeiSulc ... 1,3 Mikroder abseits liegenden Energie mitgenommen haben. ' ' -imnere
Das Ausgangsradialmoment ändert sich vom Maximalwert von P_r (das Radialmoment für Apertur- 40 Die Erfindung ist in Verbindung mit der Erzeugung radius r„ und Einheiten von m_oc) auf der Achse bis von Positronen mit beschleunigten Elektronen beNull am Strahlumfang r„, und der Bereich A„ im schrieben worden; die Vorrichtung kann jedoch auch Phasenraum wird durch einen Kreis der Fläche nach entsprechender Abänderung zur Erzeugung .τ)·₍₎ · P_rx definiert. anderer Partikeln verwendet werden. Beispielsweise

Weil P_r = AJ(^r₀), ergibt sich aus Gleichung (8) .\s können beschleunigte Elektronen oder Protonen

// — 108S A ' ² mi dazu verwendet werden, ein Target zu bombardieren,

²~ ^p!'"' ' um Mesonen zu erzeugen, die dann auf die gewünschte

Der Strahl vom Beschleuniger muß in einer Aus- Energie beschleunigt werden können,
strahlung enthalten sein, die durch die magnetische

Einrichtung oder das Magnetsystem definiert ist, 50 Patentansprüche:

in die der Strahl injiziert wird. Bei einer gegebenen 1. Vorrichtung zum Erzeugen und Führen

Ausgangsenergie ist also der Bereich A₁, im Phasen- von Partikeln hoher Energie, insbesondere von

raum definiert. Der brauchbare maximale Raum- Positronen, mit einer Einrichtung zur Erzeugung

winkel Li₀ vom Konverter ist durch Fokusaberratio- eines Strahls aus geladenen Partikeln, insbesondere

nen, Phasenspreizung zwischen Bahnkurven und Ab- 55 aus Elektronen, einer Beschleunigungseinrichtung,

fall der Positronenintensität bei großen Winkeln mit der die Strahlpartikeln auf relativistische Ge-

von der Achse begrenzt. Wenn A₁, und 12₍₎ festgelegt schwindigkeiten beschleunigt werden, einem Target

sind, müssen die Positronen-Emissionsenergie V₁- und aus einem Werkstoff mit hoher Ordnungszahl

der Aperturradius r₀ so gewählt werden, daß die und einer Einrichtung zur Ausrichtung des Strahls

gesamte Aufnahme 12 1 V des abgestuften Magnet- f>o auf das Target, bei der ein sehr starkes, sich in

feldsystems maximal wird. Durch die Wahl von r₀ Längsrichtung durch das Target hindurch und

ist H₂ durch die Gleichung (10) festgelegt; die Wahl über das Target hinaus erstreckendes homogenes

von r₀ und V_T bestimmt über Gleichung (5) den Magnetfeld vorgesehen ist, dessen Kraftlinien

Wert für //,. F i g. 7 zeigt Kurven von ü in Abhängig- parallel zur Sirahlachse gerichtet sind und von

keit von der Positronenenergie V gemäß Gleichung (9). 05 dem die im Target erzeugten Partikeln geführt wer-

F" i g. 8 zeigt die gesamte Aufnahme 12 1 V in MeV den, wobei ihnen eine azimutale Kreisbewegung

Steradians in Abhängigkeit vom schwächeren Ma- erteilt wird, dadurch gekennzeichnet,

gnetfeld H₁. daß das axial gerichtete Magnetfeld so lang ist, daß

die erzeugten Partikeln im gewünschten Energieband auf ihrem Weg in diesem Magnetfeld sich in azimutaler Richtung um einen mittleren Winkel von 180° bewegen, und daß an das axial gerichtete Magnetfeld anschließend ein kurzer Übergangsbereich vorgesehen ist, in dem ein radial nach außen gerichtetes Magnetfeld vorhanden ist, und daß sich daran ein langer Bereich mit geringerer Magnetfeldstärke anschließt, in dem das Magnetfeld wieder axial gerichtet ist und der eine Be-

schleunigungseinrichtung für die erzeugten Partikeln enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungseinrichtung ein Wanderwellen-Linearbeschleuniger Lsi.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom homogenen, axial gerichteten Magnetfeld zum radial gerichteten Magnetfeld diskontinuierlich erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen