DE1589037A1

DE1589037A1 - Verfahren zum Beschleunigen von geladenen Partikeln und Linear-Beschleuniger zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1589037A1
Application number: DE19661589037
Authority: DE
Inventors: Jacob Maimson; Nunan Craig S
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1965-10-29
Filing date: 1966-10-26
Publication date: 1970-01-02
Also published as: US3375396A; DE1589037B2; DE1589037C3; JPS4825000B1; GB1142707A

Description

Verfahren zum Beschleunigen von geladenen Partikeln und linear-Besehleuniger zur Durchführung dieses

Priorität: 29. Oktober 1965 Vereinigte Staaten Ser. No. 505 630

Die Erfindung betrifft ein Beschleunigungsverfahren und einen Beschleuniger, und insbesondere die lineare Besehleu-* nigung von geladenen Partikeln mit einer hochfrequenten Wanderwelle, die längs des Weges der geladenen Partikel läuft.

Eines der Grundprobleme bei der Konstruktion und beim Aufbau eines linearen Partikelbeschleunigers zur Beschleunigung von geladenen Partikeln, wie beispielsweise Elektronen oder Positronen, besteht darin, ein Verfahren und eine Struktur aufzubauen, mit der die geladenen Partikel längs des linearen Weges in richtiger Wechselwirkungsbeziehung mit einer hochfrequenten Schwingung laufen können, um die geladenen Partikel effektiv von den Feldern der hochfrequen-

909881/0827 _/o

1589CU7

ten. Schwingung zu erfassen una diese zu ballen una zu beschleunigen, wenn aie Partikel und aie Schwingung gemeinsam laufen.

Typische Wanaerfeld-Linearbeschleuniger haben die Form von scheibenbelasteten Hohlleitern, bei denen mit einer Mittelöffnung versehene Scheiben periodisch längs eines hohlzylindrischen Hohlleiters angeordnet sind, so daß eine Reihe von axial ausgefluchteten gekoppelten Hohlräumen gebildet wird, durch die eine hochfrequente elektromagnetische Schwingung in Wanderfeld-Wechselwirkung mit einem Impuls von geladenen Partikeln läuft, um die geladenen Par tikel auf relativistische Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Der Abstand der Scheiben längs des Hohlleiters wird so gewählt, daß die längs des Hohlleiters laufenden geladenen Partikel maximalen Beschleunigungsfeldern ausgesetzt sind, die innerhalb jedes Hohlraums existieren, wenn die einzelnen Partikel durch den Hohlraums hindurchtreten. 2u diesem Zwecke werden Beschleuniger im allgemeinen so konstruiert, daß der Abstand L zwischen den Quer-Mittelebenen der Hohlräume längs der Beschleunigungsstruktur durch die folgende Formel bestimmt ist:

wo /I gleich ν /ο,^ die Wellenlänge der wandernden elektromagnetischen Schwingung, N die Anzahl der Scheiben, die in axialer Richtung längs des Hohlleiters pro Wellenlänge X angeordnet sind (N ist typischerweise gleich drei oder vier)?

909881/0827 ·*·/3

BAD ORIGINAL

ν die Phasengeschwinctigkeit aer längs des Hohlleiters laufenden elektromagnetischen Schwingung, und c die Lichtgeschwindigkeit bedeuten. Die Schwierigkeit, die Schwingung und aie geladenen Partikel in die richtige Phasenbeziehung zu bringen, tritt am deutlichsten am Eingangsende der Beschleunigungsstruktur auf, wo die Partikel mit einer relativ geringen Anfangsgeschwindigkeit injiziert werden.

Allgemein sind zwei Techniken üblich gewesen, aie injizierten Partikel niedriger Geschwindigkeit anfänglich zu fangen und zu ballen. Bei einem Verfahren wird eine Beschleunigungestruktur mit gleichförmiger Phasengeschwindigkeit ν gleich der Lichtgeschwindigkeit c verwendet, wobei der Impuls aus geladenen Partikeln bezüglich des Inipulses der hochfrequenten Schwingung so eingestellt wird, daß er während und vor der Umkehr des elektrischen Feldes der nochfrequenten Schwingung in den Hohlleiter eintritt. Bei diesem Verfahren rutschen aie Partikel, die langsamer laufen als die Phasengeschwindigkeit der Welle, rexativ zur Welle zurück, so daß sie auf den Wellenberg oder die maximale Feldstärke der Schwingung kommen, sobala die Partikel einen Kurzen Weg aurchlaufen haben und genügend Energie aufgenommen haben, um synchron mit der Welle zu werden. Bei einer anderen Technik wird eine Besehleunigungsetruktur mit veränaerlicher Phaeengeacnwindigkeit verwendet, so daß ia Anfangsteil der Beechleunigungsstruktur die Schwingung ait einer Phasengeschwindigkeit läuft, die kleiner ist als

909881/0827 _/iL

BAD Original

die Lichtgeschwindigkeit, und die Phasengeschwindigkeit der Welle längs der Beschleunigungsstruktur ansteigt, so daß der Unterschied zwischen der Anfangsphasengeschwindigkeit der Schwingung und der Anfangsgeschwindigkeit der injizierten Partikel kleiner ist als bei einer Struktur mit konstanter Phasengeschwindigkeit. Bei dieser Technik ist es möglich, Partikel aufzunehmen, die in einem breiteren Bereich von Phasenlagen der hochfrequenten Schwingung injiziert worden sind als das mit einer Beschleunigungsstruktur möglich wäre, die eine konstante Phasengeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit hat·

Diese beiden Techniken sind bisher verwendet worden und waren auch einigermaßen wirksam, wenn Hochfrequenz-Beschleuniger verwendet wurden, die beispielsweise mit hochfrequenten Scnwingungen im Frequenzband S arbeiten. Wenn bei solchen Strukturen der Abstand der Scheiben länge der Beschleunigerachse so gewählt ist, daß drei oder vier Hohlräume pro Wellenlänge der HF-Schwingung im freien Raum vorgesehen sind, sind die von den geladenen Partikeln im Hohlraum durchlaufenen Distanzen kurz, und es ergibt sich ein vernünftig großer Freiheitsgrad bei der Injektion der Partikel zur richtigen Phasenlage bezüglich des Spitzenwertes des Beschleunigungsfeldes im Hohlleiter. Bei Beschleunigern für niedrigere Frequenzen, beispielsweise ia L-Band, werden jedoch die vom Partikel in jedem Hohlraun zu durchlaufenden Distanzen größer, und die richtige Phasenlage der Partikel bezüglich der Spitzenfelder der Schwingungen

909881/0827

BAD ORIGINAL

wird kritischer. In einigen Fällen bei niederfrequentem Aufbau werden tatsächlich langsamere Partikel verzögernden Feldern ausgesetzt, entweder am Eingang des ersten Hohlraums oder am Ausgang des ersten Hohlraums, wenn sie so injiziert werden, daß sie während eines anderen Teils ihres Laufs durch den ersten Hohlraum mit einem starken Beschleunigungsfeld in Wechselwirkung treten. Die gewünschte Beschleunigung durch die Feldspitze kann auf diese Weise verlorengehen.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren und ein Beschleuniger zur Beschleunigung von geladenen Partikeln auf relativistische Geschwindigkeiten verfügbar gemacht werden, bei dem die gewünschte Phasenbeziehung zwischen den injizierten Partikeln und der maximalen Feldstärke vom hochfrequenten Beschleunigungsfeld am Eingangsende des Beschleunigers aufrechterhalten werden.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die geladenen Partikel im Strahl dem elektromagnetischen Feld längs des Weges erstmalig an einer Stelle zwischen dem genannten Scheibenpaar ausgesetzt werden, und zwar in einem Abstand s von der nächsten Ebene, die um den Abstand L von der Quer-Mittelebene des in Laufrichtung der Partikel nächsten Hohlraumes entfernt ist, der sich ergibt aus der Formel:

909881/0827

.bei diesem Aufbau, gleichgültig ob die Beschleunigungsstruktur auf konstante Phasengeschwinciigkeit oder variable Phasengeschwindigkeit ausgelegt ist, kann die Distanz, über der aie Partikel den hochfrequenten Feldern ausgesetzt werden, vom normalen Maximalwert der vollen Hohlraumlänge auf einen niedrigeren Wert herabgesetzt werden, der bis zu einer Hälfte der normalen Hohlraumlänge betragen kann.

Bei einer speziellen Ausführungsform eier Erfindung ist der erste Hohlraumresonator der Beschleunigungsstruktur mit einer Eingangs-Triftröhre ausgestattet, die die in den ersten Hohlraum injizierten Partikel gegen die Wirkungen merklicher elektromagnetischer Felder im Hohlraum schützt, bis die Partikel über einen Weg gelaufen sind, der zwischen der Innenseite der Eingangsscheibe und der Mittelebene des Hohlraums endet.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die axiale Länge des ersten Hohlraumresonators der Beschleunigerstruktur gegenüber der normalen Länge verringert, und zwar auf eine Länge, die irgendwo^ zwischen der normalen Länge und der Hälfte der normalen Länge der übrigen Hohlraumresonator en der Beschleunigerstruktur liegt.

Die Effekte der Schwingungen auf die geladenen Partikel .. im ersten Hohlraumresonator der Beechleunigerstruktur können so betrachtet werden, daß die Feldeffekte als typische

909881/0827 ,_

• · «/7

BAD ORIGINAL

Effekte einer stehenden Welle in der ersten Hälfte des ersten Hohlraums betrachtet werden, und als die typischen Effekte einer wandernden Welle von der Mittelebene des ersten Hohlraums durch den Rest der Beschleunigerstruktur. Wenn die Beschleunigungseigenschaften der Felder so betrachtet werden, wird es erwünscht, die Effekte der Felder der stehenden Welle auf die Partikel herabzusetzen oder auszunutzen·

Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Besenreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:

Figur 1 A einen schematischen Längsschnitt, teilweise in Form eines Blockschaltbildes, eines üblichen Linear-Beschleunigers;

Figur 1 B schaubildlich die relative elektrische Feldstärke (Em) in Abhängigkeit von der axialen Weglänge (z) länge der Beschleunigerstruktur nach Figur 1 A; Figur 1 C die Abhängigkeit der Phasenverschiebung (θφ) in Abhängigkeit von der axialen Weglänge längs der Beschleunigerstruktur nach Figur 1 A zur Darstellung der Phasengeechwindigkeit (v ) einer HF-Welle, die längs der Struktur nach Figur 1 A läuft;

Figur 2 einen Schnitt durch eine Ausführungβform der Erfindung; und

Figur 3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

.../8 909881/0827

In Figuren 1 A, 1 B und 1 C ist ein üblicher Linear-Beschleuniger für Partikel mit Kurven einiger Eigenschaften dargestellt. Gemäß Figur 1 A besteht der Partikelbeschleuniger aus einer Partikel-Erzeugungs-Anordnung A, mit der geladene Partikel, beispielsweise Elektronen oder. Positronen, in das Eingangsende und durch eine Beschleunigerstruktur B geschickt werden, in der eine hochfrequente Schwingung, die durch einen Eingangskoppler G eingekoppelt ist, so wandert, daß sie zur Beschleunigung der geladenen Partikel mit diesen in Wechselwirkung treten kann. Im Falle von Elektronen kann die Partikel-Erzeugungs-Anordnung A irgendeine übliche Anordnung sein, beispielsweise kann sie eine Kathode zur Erzeugung eines Elektronenstrahls enthalten und einen Zerhacker- und/oder Vorballungs-Hohlraum oder eine Strahl-Ablenkungs-Anordnung zum Sammeln des Strahles außerhalb der zeitlich voneinander entfernten Impulse von geladenen Partikeln, die durch eine Öffnung 10 in das Eingangsende der Beschleunigeretruktur B eingelassen werden.

Die .öescnleunigerstruktur B besteht aus einem scheibenbelasteten Hohlleiter mit einer hohlzylindrischen Seitenwand und einer Anzahl von mit Öffnungen versehenen Scheiben 12, die in axialem Abstand innerhalb der Wand 11 angeordnet sind, wobei die öffnungen im wesentlichen Bit der Längsachse der Wand 11 ausgefluchtet sind. Die Seitenwand 11 und je zwei benachbarte Scheiben12 bilden einen Hohlraumresonator D, durch den der Impuls aus geladenen Partikeln unter Wechselwirkung mit einer hochfrequenten Schwingung

909881/0827

hindurchläuft, die effektiv längs der Beschleunigerstruktur B läuft, indem sie durch die Öffnungen in den Scheiben. 12 von Hohlraum zu Hohlraum gekoppelt wird.

Me hochfrequente Schwingung wird in den ersten oder Eingangs- Hohlraumresonator D₁ von einem rechteckigen Hohlleiter 21 über eine Blendenöffnung 22 angekoppelt. Üblicherweise hat der Hohlleiter 21 rechteckigen Querschnitt und arbeitet im Modus TE₁₀, und ist mit der Blende an den ersten oder Eingangs-Hohlraum D₁ derart angekoppelt, daß im Hohlraum S₁ der Radialmodus erster Ordnung durch magnetische Kopplung erregt wird, und der gewünschte Modus IMq₁ wird längs des scheibenbelasteten Hohlleiters entlassen.

Um die gewünschte Phasenbeziehung zwischen den geladenen Partikeln, die längs des Hohlleiters laufen, aufrechtzuerhalten, ao daß die Partikel durch jeden Hohlraumresonator in Wechselwirkung mit dem maximal möglichen Beechleunigungsfeld laufen, wenn die Partikel die ganz« Struktur durchqueren, wird der Längaabstand L von der Mitteleben· eines Hohlraums bis zur Mittelebene dea folgenden Hohlräume oder von der Mitttlebent einer Soheib· *ur ffitttl-•btn« der nächsten Scheibe durch folgtnd· fora·! beetim«ti

in d«rΔ gleich *_ρ/ο, \ di· Wellenläng· der wanderndem elektromagnet!»ohen Schwingung im freien Eau«, I di· Zahl

der pro Wellenläng· /\ läng· d·· Hohlleiter· aag«odJMt«m 909881/0827

. ./10 ^BAD ORIGINAL

\ifc T

Scheiben und typischerweise gleich drei oder vier, ν die Phasengeschwindigkeit der längs des Hohlleiters laufenden elektromagnetischen Schwingung und c die Lichtgeschwindigkeit sind./£_Q ist typischerweise gleich ens. Es ist ebenso typischerweise gleich oder etwa gleich/£, wobei/j · gleich ^v _üar/^{c un<i V}T)ar gleich der Geschwindigkeit der geladenen Partikel, beispielsweise Elektronen, ist.

Erfindungsgemäß wird der Abstand "β" zwischen der Stelle, an der die Partikel des Partikelstrahls erstmalig einem merklichen Feld im ersten Hohlraumresonator ausgesetzt wer den, und der nächsten Ebene, die den Abstand L von der Quer-Mittelebene des zweiten Hohlraumresonators des Hohlleiters hat, durch die Formel

gewählt, um eine günstige Phasenbeziehung der geladenen Partikel zu der wandernden hochfrequenten Welle längs der Beschleunigerstruktur zu erhalten, so daß die geladenen Partikel nur gewünschten feldern ausgesetzt werden, wenn sich ein großer Unterschied zwischen der Geschwindigkeit dt? Partikel und der Phastngssehwindigkeit der wandernden hochfrequenten Schwingung ergibt.

Der in Figur 2 dargestellte B#schltunigungehobll»ittr B¹, der Boheibenbelaetet ist und drti Scheiben 12* pro Wellenll»ft A aufweist, ist »it einer hohleylindriech·» Triftröhrt 31 vtrsehtη, dit ua dlt öffnung 10* in der Eingangt-

909881/0827 ..»/ti

•BAD ORIGINAL

wand 23 dee Eingangshohlleiters D₁ angeordnet ist und sich axial in den ersten Hohlraumresonator D₁ , bis zu einer Stelle erstreckt, die zwischen der Innenseite der Eingangswand 23' und etwa der Mittelebene des Hohlraumresonators D₁, liegt· In ausgezogenen Linien ist dargestellt, daß das Innenende der Triftröhre 31 zwischen der Innenseite der Eingangswand 23¹ des ersten Hohlraumes I)₁, liegt, und s hat dann einen endlichen Wert kleiner als — . In Phantomdarstellung ist eine Triftröhre 31 dargestellt, die sich bis zur Mittelebene des Hohlraums erstreckt, und in diesen Falle wäre s' gleich 0.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die in Figur 3 dargestellt ist, ist der Eingangs-Kopplernohlraum D₁,, des Beschleunigungshohlleiters B¹¹ axial längs des Beschleunigers B¹' verkürzt, so daß aie effektive Wecnselwirkungslänge zwischen den in den ersten Hohlraumresonator injizierten Partikeln und merklichen elektromagnetischen Feldern, die von der hochfrequenten Schwingung, die durch den Eingangshohlleiter 21·' eingekoppelt ist, im ersten Hohlraumresonator aufgebaut werden, verkürzt wird. Wie im Falle der Figur 2 zeigt die in ausgesogenen Linien dargestellte Struktur den Fall, in dem der Abstand s größer ist als null, aber kleiner als — » während die in Phantom dargestellte Struktur den Fall zeigt, daß der Abstand a> gleich null ist. Wie in Figuren 1 A und 1 B dargestellt ist, reichen elektromagnetische Felder kleiner Intensität tutsächlich teilweise in die Partikel-Eingangsöffnung 10

909881/0827

.../12

OBtGiNAL

hinein. Bei der Definition von s wird deshalb darauf Bezug genommen, daß die Partikel "merklichen" elektromagnetische^ Feldern unterworfen sein sollen.

Eine Möglichkeit, die Vorteile der Erfindung und die Betriebseigenschaften eines Wanderfeld-Linearbeschleunigers zu analysieren, besteht darin, von einer Theorie auszugehen, die die im Eingangs- oder ersten Hohlraumresonator aufgebauten Felder nach Art der Felder einer stehenden Welle betrachtet, soweit die Strecke s vom Injektionspunkt der geladenen Partikel bis zur nächsten Ebene betrachtet wird, die den Abstand L von der Quer-Mittelebene des zweiten Hohlraumresonators hat.

Diese Theorie ist auf die Ergebnisse von Versuchen anwendbar, die durchgeführt wurden, um die relative elektrische Feldstärke E™ und die totale Phase Q^ zu bestimmen, die bei tatsächlichen Wanderfeld-Linearbeschleuniger-Hohlräumen gemäß Figur 1 A durchgeführt wurden. Die Versücheergebnisee sind in Figuren 1 B und 1 C zusammengestellt. Die Werte der Figuren 1 B und 1 C wurden durch Störexperimente gemaBsen, die in einem kurzen Stück eines Beschleuniger-Hohlraums für das S-Band mit gleichförmiger Impedanz auegeführt wurden, der eine Phasenverschiebung von =-ß— pro Hohlraumresonator aufwies und folgende Abmessungen hatte: I = 34,981 mm (1,3772^W); 2a = 20,338 mm (0,8007")J 2b « 83,238 mm (3,2771") und t « 5,842 mm (0,2300").

909881/0827 .../!3

ffür diese Versuche wurde der Hohlleiter B am Eingang und Ausgang mit symmetrischen Feldblendenkopplern ausgestattet, beispielsweise Anordnung C, wobei der Ausgangskoppler mit einer angepaßten Last abgeschlossen wurde, um Wanderfeld-Betriebsbedingungen nachzuahmen. Eine kleine dielektrische Perle, die von einem gespannten Nylonfaden gehalten wurde, wurde längs der Achse der Beschleunigerstruktur B bewegt, und gleichzeitig wurde der Reflektionskoeffizient (Q ) und die Reflektionsphase (θ^) in Abhängigkeit vom Weg (z) aufgezeichnet. Da die elektrische Feldintensität (E^) proportional ist der Quadratwurzel aus dem Reflektionskoeffizienten (y), wurde die Maximalamplitude während des Hochfrequenzzyklus des gesamten elektrischen Feldes (Εφ) an jedem Punkt ζ berechnet und aus der erhaltenen Information aufgetragen.

Die Messungen zeigen, daß die Feldintensität (E^) etwa sinusförmig von einem Grenzwertpunkt (z ) außerhalb des ersten Hohlraumresonators auf ein erstes Maximum (Ew) in der Quer-Mittelebene des Eingangshohlraums D₁ ansteigt. Danach zeigt die Darstellung der FeIdintensität (E^) gemäß Figur 1 B ein periodisches Muster, wobei die Maxima (E_M) in den Mittelebenen der Hohlräume (ζ * 0,L, 21, usw.) zeigt, während die Minima von etwa 4-0 % Ej₁ in der Mittelebene der Scheiben 12 (z * L , 3L usw.) liegen·

Die Gesamtphasenlage (Q^ > ist in Figur 1 0 aufgetragen und kann als Wanderfeld betrachtet werden, das eine fluk-

909881/0827

.«»/14

tuierende Wandergeschwindigkeit mit einer periodischen Schwingung von 120° um die mittlere Phasengeschwinüigkeit des Hohlleiters zeigt, die als gerade Linie dargestellt ist, und die in diesem Falle gleich der Lichtgeschwindigkeit c ist. So ist die Phasendivergenz zwischen der Q_m-Kurve für die Gesamtfeldphasenlage una die gerade Linie für ν gleich c eine Anzeige dafür, dais im Mittelbereich der Hohlräume die Wanderungsgeschwindigkeit ν größer ist als die Lichtgeschwindigkeit c. In gleicher Weise ist in der Nähe der Scheiben 12 die Geschwindigkeit merklich kleiner als c, und nur an den parallelen Tangentenpunkten, wo

ζ gleich ist JL und 5L, ist ν gleich c. 8 8 ^p

Der Verlust der Periodizität der ©„,-Kurve gegen den erwarteten Verlauf, der in Figur 1 C in unterbrochenen Linien von X bis 0 dargestellt ist, im Vergleich mit dem gemessenen Verlauf von Y bis 0 über die erste Hälfte des Eingangs-Koppler-Hohlraums D. kann als Anzeige dafür verstanden werden, daß in der ersten Hälfte dieses Hohlraums eine Schwingung mit unendlicher Geschwindigkeit vorhanden ist und unterstützt die Annahme einer vorherrschenden stehenden Welle in diesem Bereich. Die kleine gegenläufige Phasenverschiebung, die sich in diesem Hohlraum vom Punkt Ϊ bis zum Punkt 0 ergibt, und die sich von einer rein horizontalen Linie unterscheidet, zeigt an, daß die Kopplerfelder nicht einwandfrei angepaßt waren, was bei konstan- ■ tta Om der Fall gewesen wäre·

909881/0827 "·^/15

BAD ORIGINAL

Diese stehende Welle in der ersten hälfte aes iiingangs-Koppler-Hohlraums D₁ führt zu einem Fehler bei der Verwendung üblicher Wanderfeld-Konstruktionen zur Strahlanalyse in der ersten Hälfte des Eingangs-Koppler-Hohlraums D₁. Durch diesen Unterschied zwischen der tatsächlich vorherrschenden stehenden Welle und dem angenommenen vorherrschenden Wanderfeld ergibt einen Phasenfehler von 60 für ein Partikel mit Lichtgescnwinüigkeit, aas annahmegemäß während eines Höchstwertes aes Feldes eintritt. In einen 120° langen Hohlraum muß also ein Partikel von Lichtgeschwinaigkeit 60 früher injiziert werden, wenn es am Gipfel des Wanüerfeldes in Phase sein soll. Eine so frühe Injektion wira jeaoch eine Verzögerung aes Partikels bewirken. Besonders im Falle starker ütrahlströme würde eich daraus eine erhebliche Kntballung durch Raumladungekräfte ergeben, die stärker wirksam sind, wenn die Partikel auf Grund einer solchen Verzögerung verringerte Energie haben.

909881/0827 BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Beschleunigen von geladenen Partikeln auf relativistische Geschwindigkeiten, bei dem ein Partikelstrahl in eine Wellen-Partikel-Wechselwirkungsstruktur geacnickt wird, die aus einer Anzahl längs eines linearen Weges angeordneter gelochter Scheiben besteht, die eine Reihe vcn gekoppelten Hohlraumresonatoren bilden, wobei uie Länge L zwischen Quer-Mittelebenen von praktisch allen benachbarten Hohlraumresonatoren durch die Formel

^L ' I N

bestimmt ist, in der//« gleich ν /c ist,/^ die Wellenlänge der elektromagnetischen Schwingung im freien Raum, N die Zahl aer Scheiben längs des Wechselwirkungsweges pro Wellenlänge /ι , ν die Phasengeschwindigkeit der Schwingung längs des Wechselwirkungsweges und c die Lichtgeschwindigkeit, und eine hochfrequente elektromagnetische Schwingung zwischen zwei der Scheiben in die Wechselwirkungestruktur eingekoppelt wird, um elektromagnetische Felder längs des Weges aufzubauen, aus denen ein hochfrequentes elektromagnetisches Wanderfeld aufgebaut wird, das länge des Wechselwirkungsweges wandert, dadurch gekennzeichnet, daß die geladenen Partikel in Strahl dem elektromagnetlachen

909881/0827 .../A 2

BAD ORIGINAL

Feld längs des Weges erstmalig an einer Stelle zwischen dem genannten Scheibenpaar ausgesetzt werden, und zwar in einem Abstand s von der nächsten Ebene, die um den Abstand L von der Quer-Mittelebene des in Laufrichtung der Partikel nächsten Hohlraumes entfernt ist, der sich ergibt aus der Formel:

O £ s i-AA_
^/2N *

2. Wanderfeld-Linearbeschleuniger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem scheibenbelasteten Hohlleiter, der eine Anzahl von Hohlraumresonatoren enthält, die einen Partikelstrahl vom Eingangsende zum Ausgangsende des Hohlleiters hindurchlassen können, der innerhalb des Hohlleiters mit einem hochfrequenten elektromagnetischen Wanderfeld in Wechselwirkung treten und dadurch beschleunigt werden kann, wobei jeder der Hohlraumresonatoren aus einer hohlzylindrischen Wand und mit Öffnungen versehenen Eingangs-und Ausgangs-Scheiben besteht, die die beiden gegenüberliegenden Enden der Zylinderwand abschließen und die Öffnungen in den Scheiben im' wesentlichen in der Achse des Hohlleiters liegen und sowohl den Partikelstrahl hindurchtreten lassen als auch elektromagnetische Energie zwischen benachbarten Hohlraumresonatoren koppeln, und bei dem im wesentlichen jeder Hohlraum mit Ausnahme des ersten Hohlraumresonators am Eingangeende des Hohlleiters so bemessen ist, daß der Abstand I» von einer Quer-Mittelebene eines Hohlraum» zur Quer-Mitteleben· *i-

909881/0827 ···/* 3

nes benachbarten Hohlraumresonators gegeben ist durch die Formel:

L -

wobei/?_w * ^vr/^c> ^ ^die Wellenlänge des elektromagnetischen Wanderfeldes im freien Raum, N die Anzahl der Scheiben, die pro Wellenlänge λ axial im Hohlleiter angeordnet sina, ν die Phasengeschwindigkeit der längs des Hohlleiters laufenden elektromagnetischen Schwingung und c die Lichtgeschwindigkeit bedeuten; einem Koppler, mit dem hochfrequente elektromagnetische Schwingungen in den ersten Hohlraumresonator eingekoppelt werden, und einer Einrichtung, mit der der Partikelstrahl in den ersten Hohlraumresonator so geschickt werden kann, daß er durch den Hohlleiter hindurchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hohlraumresonator so aufgebaut ist, daß der Abstand s von der Stelle, an der die Partikel des Partikelstrahles erstmalig den Feldern im ersten Hohlraumresonator ausgesetzt sind, zu der nächsten Ebene, die den Abstand L von der Quer-Mittelebene des zweiten Hohlraumresonators des Hohlleiters hat, gegeben ist durch die Formel:

0 < 8 < / '"gjj -

5. Linear-Beschleuniger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Eingangs-Hohlrauaresonator eine hohlzylindrische Triftröhre enthält, die um die Öffnung in der Eingangsscheibe des ersten Hohlraumresonators angeordnet ist und sich in axialer Richtung in den Hohlraumresonator hinein-

909881/0827

erstreckt, wobei das innere Ende aer Triftröhre die Stelle definiert, an der die Partikel erstmalig den Peluern im ersten Hohlraumresonator ausgesetzt sind·

Linear-Beschleuniger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle, an der die Partikel erstmalig den Feldern der hochfrequenten elektromagnetischen Wanderwelle ausgesetzt sind, an der Öffnung der Eingangssciieibe des ersten Hohlraumresonators liegt.

909881/0827

, -2ο ~

Leerseite