DE1539847A1

DE1539847A1 - Vorrichtung zur Teilung von durch Teilchenbeschleuniger erzeugten Strahlen

Info

Publication number: DE1539847A1
Application number: DE1966C0040989
Authority: DE
Inventors: Roger Jean
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1965-12-27
Filing date: 1966-12-16
Publication date: 1969-12-18
Also published as: DE1539847B2; US3492592A; NL6617205A; FR1469111A; GB1115299A

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL.-Ing. GRALFS Dr. MANITZ

PATENTANWÄLTE j Q 3 9 Q 4

C 770 - Fi/pö

CSF-COMPAGNIE GENERALE DE TELEGRAPHIE SAlIS FIL 47, Rue Dumont d'Urville, Paris 16, Frankreich

Vorrichtung zur Teilung von durch Teilchenbeschleuniger erzeugten Strahlen

Die Erfindung betrifft Teilchenbeschleuniger und insbesondere die Ausnutzung der von hochfrequenzgespeisten Beschleunigern erzeugten Strahlen.

Die von einem Beschleuniger gelieferte Teilchenmenge ist im allgemeinen erheblich größer, als sie in der Mehrzahl der einen Strahl beschleunigten Teilchen erfordernden Versuche benötigt wird. Es ist daher äußerst wünschenswert, eine Möglichkeit zur Teilung eines von einem Beschleuniger kommenden Teilchenstrahls in mehrere Teilchenstrahlen geringerer Intensität, die sich in verschiedenen Richtungen ausbreiten, zu schaffen, damit die ggf. in verschiedenen Räumen arbeitenden Anwender ihre jeweiligen Experimente gleichzeitig durchführen können.

Es wurde vorgeschlagen, den aus einem Beschleuniger aus-

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tretenden Strahl in Impulse zu zerschneiden und diese . mittels elektrostatischer oder elektromagnetischer Ablenkorgane, welche mit Impulsen gespeist werden, nacheinander in verschiedene Richtungen zu führen. Des weiteren wurde vorgeschlagen, den übertragenen Strahl mittels einer sich drehenden Abdeckeinrichtung zu unterbrechen, die auf einem Teil ihrer Oberfläche einen Auffänger aufweist. Schließlich ist es noch bekannt, einen Strahl in physikalischer Welse dadurch zu trennen, daß man ihn auf ein in der Strahlachse angeordnetes dünnes Plättchen (Scheidewand) treffen läßt und auf diese V/eise zwei Bereiche abgrenzt, in denen ein elektrisches Feld erzeugt wird, das ein Auseinanderlaufen des so zerteilten Strahles in zwei verschiedene Richtungen bewirkt.

Diese Systeme weisen zahlreiche Nachteile auf. Die Trennung durch Impulse hat zur Folge , daß erhöhte Leistungen erforderlich sind und daß unabhängig von der bei der Herstellung des Systems aufgewandten Sorgfalt zwischen den Zuständen des abgelenkten und nicht abgelenkten Strahls eine Übergangsperiode vorhanden ist, während der der Strahl den Zwischenraum überstreicht und auf die Wände der Leitungen auftrifft, wo er Sekundärstrahlungen erzeugt, die die Messungen stören. Des weiteren treten bei einer Bestrahlung durch diskrete Impulse nicht unbedingt die gleichen Wirkungen wie bei einer kontinuierlichen Bestrahlung mit momentan geringerer Intensität auf. Der gleiche Einwand kann bei

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dem sich drehenden System erhoben werden, bei dem ebenfalls störende Sekundärstrahlungen-entstehen. Bei diesem letzteren System ist ferner die Schwierigkeit vorhanden, die sich drehende Anordnung im Vakuum so anzuordnen, daß die Möglichkeit besteht, die Auffänger einzuführen und geeignet zu kühlen. Das mit Scheidewand arbeitende Trennsystem erzeugt ebenfalls Sekundärstrahlungen, und außerdem ist die praktische Ausführung dieses Systems mit großen Schwierigkeiten verbunden. Da der Eingang der Scheidewand nur möglichst wenig des einfallenden Strahles absorbieren darf, muß die Scheidewand einen möglichst geringen Querschnitt aufweisen und trotzdem geeignet gekühlt sein. In der Praxis tritt sehr schnell eine Erosion auf, und die Nutzlebensdauer dieses Elementes ist daher sehr gering. Schließlich muß die Scheidewand beweglich angebracht sein, damit die Möglichkeit bestehen bleibt, den direkt durchgehenden Strahl zu verwenden.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Strahlaufteilung, die ohne die angeführten !lachteile bei "den mit einer Beschleunigungs-Wechselspannung betriebenen Beschleunigern arbeitet, d.h. bei Cyclotrons, Synchrotrons, Synchrocyclotrons, Linearbeschleunigern mit progressiven oder stationären Wellen usw.

Unter Ausnützung der Tatsache, daß bei den Beschleunigern

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der angeführten Art der erzeugte Strahl aus einer Folge von Teilchengruppen im Verhältnis einer Gruppe pro Zyklus dei¹ Beschleunigungsspannung besteht, werden gemäß der Erfindung elektrostatische Einrichtungen zur Ablenkung der aufeinanderfolgenden Teilchengruppen vorgesehen, wobei diese Ablenkung abwechselnd in zwei verschiedene Richtungen in der Weise erfolgt, daß in diesen Richtungen zwei Strahlen gebildet werden, von denen jeder eine Intensität aufweist, die etwaji gleich der Hälfte des ursprünglichen Strahles ist.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Teilung eines Strahles von Teilchen geschaffen, die von einem mit einer Wechselspannung der Frequenz F gespeisten Beschleuniger beschleunigt werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie zwei beiderseits des zu teilenden Strahles angeordnete ebene Elektroden, eine mit diesen Elektroden verbundene Wechselspannungsquelle der Frequenz F/2 und einen Phaseiwe*»ßchieber aufweist, der die Regelung der Phasenverschiebung zwischen den Spannungen F und F/2 gewährleistet.

Bei einer geeignet eingestellten Phasenverschiebung treten die höchsten der abwechselnd positiven und negativen Werte des zwischen den zwei Elektroden vorhandenen elektrischen Wechselfeldes der Frequenz F/2 genau zwischen den Zeitintervallen auf, bei denen die aufeinanderfolgenden Teilchen

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gruppen den Raum zwischen den Elektroden durchlaufen, wodurch diese Gruppen abwechselnd gegen die eine oder die andere der Elektroden abgelenkt werden und auf diese Weise zwei neue Strahlen mit verschiedenen Richtungen entstehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung, und
Fig. 2 eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anordnung besteht aus einem Teilchenbeschleuniger 1, der einen gestrichelt dargestellten Strahl 2 erzeugt, einem Generator 3 mit der Frequenz F, der die zum Betrieb des Beschleunigers

1 erforderliche Beschleunigungsspannung liefert, einem Frequenzteiler 4, der aus der Spannung des Generators mit der Frequenz F eine Wechselspannung der Frequenz F/2 erzeugt, einem Phasenschieber 5, der die Regelung der Phase der Spannung F/2 bezüglich der Spannung F gewährleistet, einem Hochfrequenztransformator 6 mit einer Primärwicklung 6¹ und einer Sekundärwicklung 6" und zwei Ablenkelektroden 7 und 8, die beiderseits des Strahles

2 angeordnet und mit den beiden Klemmen der Sekundärwicklung

6" verbunden sind.

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» Im Betriebsfall durchquert der Strahl 2 (in stoßförmiger Weise), der aus mit der Frequenz P aufeinanderfolgenden Gruppen oder Paketen von Teilchen besteht, den Raum zwischen den Elektroden 7 und 8. Durch geeignete Einstellung der Phase der Spannung P/2 mittels des Phasenschiebers 5 werden die abwechselnd positiven und negativen Maximalwerte in dem zwischen den Elektroden 7 und 8 aufgebauten elektrischen Wechselfeld genau während der Zeitintervalle erreicht, zu denen sich die beschleunigten Teilchengruppen Ln diesem Raum befinden. Bei diesen Bedingungen werden
die Teilchengruppen abwechselnd in Richtung der einen
und der anderen Elektrode abgelenkt, und somit verlassen diese Teilchengruppen die Elektroden in zwei verschiedenen Richtungen 2' und 2". Zusätzlich kann noch einer der
Strahlen 2¹ und 2" mit Hilfe magnetischer Ablenkeinrichtungen abgelenkt werden. Selbstverständlich können auch
für beide Strahlen Ablenkexnrichtungen vorgesehen sein.
In der Pig. 1 ist eine derartige Ablenkeinrichtung bei 9 schematisch dargestellt, wo die Richtung des Strahlen 2" nach 2"' abgelenkt wird.

Es kann selbstverständlich jeder der Teilstrahlen wieder in zwei neue Strahlen mit unterschiedlichen Richtungen
unterteilt werden. Dieser Vorgang kann entsprechend wiederholt werden,

In der in Pig. 2 dargestellten Ausfuhrungsform der Erfindung

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durchqueren die von dem Ablenkorgan I₃ 8 kommenden Strahlen 2¹ und 2" jeweils zusätzliche elektrostatische Ablenkeinrichtungen 11 und 12, die Jeweils aus einem Plattenpaar (II¹ und 11", 12' und 12") bestehen, zwischen denen mfc Hilfe einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle ein elektrisches Gleichfeld aufgebaut ist.

Es ist festzustellen, daß mittels der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen je nach Bedürfnis entweder die zwei Teilstrahlen 2' und 2" verwendet werden können, oder daß allein der ursprüngliche Strahl 2 verwendet werden kann. In diesem Falle genügt es, die Spannung F/2 wegzunehmen, so daß der Strahl 2 die Elektroden 7 und 8 ohne Ablenkung passieren kann.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Teilung eines Strahles beschleunigter Teilchen, die von einem mit einer Beschleunigungswechselspannung der Frequenz P gespeisten Beschleuniger ausgesandt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ebene Elektroden beiderseits des zu unterteilenden Strahles angeordnet sind, daß diese zwei Elektroden mit einer Wechselspannungsquelle der Frequenz F/2 verbunden sind und daß ein Phasenschieber zur Einstellung des Phasenunterschiedes zwischen F und F/2 vorgesehen ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeich'-η e t, daß zusätzliche Ablenkeinrichtungen für eine weitere Ablenkung des einen Teilstrahles oder für beide Teilstrahlen vorgesehen sind.

Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur weiteren Unterteilung des einen oder beider Teilstrahlen vorgesehen sind.

Teilchenbeschleuniger, der von einer Beschleunigungswechselspannung gespeist ist, dadurch gekennzei chnet, daß er zur Unterteilung eines aus dem Beschleuniger austretenden Strahles beschleunigter Teilchen mit einer Ein-

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richtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 versehen ist.

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