DE2122434C3 - Einrichtung zur Ablenkung von geladenen Elementarteilchen oder Ionen und Verfahren zum Betreiben dieser Einrichtung - Google Patents

Description

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D₂) leitend ist. 45 Ablenkung von Elementarteilchen oder ionen zu

3. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch ge- schaffen, für deren Herstellung wesentlich geringere kennzeichnet, daß als Schalter (5, und 5.,) an sich Aufwendungen erforderlich sind und gleichwohl zum bekannte elektronische Schalter, wie steuerbare Betreiben eine geringere Leistung benötigt, fnsbe-Rohren, Transistoren, Thyristoren oder derglei- sondere soll ermöglicht werden, daß die Einrichtunp Chen verwendet werden. 50 zur Ablenkung von Elementarteilchen oder ionen mit

4 Verfahren zum Betreiben der Einrichtung einer Spannung, db etwa bei 100 bis 250 V liegt, benach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn- trieben werden kann.

zeichnet, daß die Schalter (5, und S₁) mittels eines Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch impulsgenerators so gestei-ert werden, daß sie in gelöst, daß ein Speicherkondensator in Serie mit der Ί""^a"^s'^SKe" ^{von acr} aogegebenen veränderlichen 55 Spannungsquelle und zusammen mit einer die vorbe-Ablenkspannung im Wechsel geschlossen werden, stimmte Größe der über den Ablenkplatten liegenden jedoch wahrend des Polantätswechsels der Ab- Ablenkspannung bestimmenden Teilwicklune je einer lenkspannung geöffnet sind, und daß während der Spulenhälfte in /wci Stromkreisen, in denen je eine Ofinungsdauer infolge der auf Grund der nach Erreichen einer vorgegebenen Hochstspannung Änderung des magnetischen Flusses in einer der 60 i„ vorgegebener Abhängigkeit von der jeweiligen die boden ^wicklungen (L₁ und L₁) der Spule (L) unipolaren Schalter im Wechsel stromleitenden eine der Dioden (D₁ oder D₄) mit der Wirkung Diode liegt, wobei die Schalter mit einer an sich beleiteiKl wird daß die infolge Gleichriclilerwirkung kannten Steuerung so verbunden sind, daß nach c er UiocleriiD, und D₂) über dem Speicherkon Sperrung der jeweils stromdurchflossenen Diode der (icnsator (C _?fl) entstehende Gleichspannung durch 65 aus einer Spuicnhälfle, der Spannungsquelle und dem transformative Wirkung an die Ableiikplatlcn (A) Kondcßsator gebildete Stromkreis geschlossen wird gelegt wird. Dadurch, daß die Spannungsquelle und der Speicherkondensator in Serie geschaltet sind und daß auf dem

Spe.cherkondeusator wahrend des Lk-iiiebcs der t.irrichtung gemäß der Frliiutuiig ständig cine Gleichspannung liegt, wird erreicht, daß die in der Schaltung wirksame Gleichspannung um die über dem Speicherkondensator liegende Spannung erhöht wird. Das bedeutet, daß die zum Betreiben der Einrichtung gemäß der Erfindung erforderliche Spannung erheblich reduziert wird. Ein weiterer sehr wesentlicher Vorzug der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß der durch die Ablenkplatten während des zur vorgesehenen Anc'-rrunn des /wischen den Ablenkplatten gebildeten Feldes erforderlichen Pularitätswechsels fließende kapazitive Strom in dem auf diese Weise gebildeten Schwingkreis als Blir· 'strom fließt. Dadurch, daß der Speicherkniuknsaior je.-.i'üs nach dem Polaritätswechsel der über .Ln V-ienkn: tun liegenden Spannung die in der Spule bei....1Iu Inergie aufnimmt und daß die somit \r. d.m V. icherkondensator gespeicherte Energie- n:.it .,,.erren der Dioden zusammen mit der Energie. >' '!er Spannungsquelle entnommen vird, - ich jeweiliuem Schließen eines Schalters wieder in u<... aus den Ablenkplatten gebildeten Kondensator und der Spule bestehenden Parallelschwingkreis eingespeist wird, sind die I.eistungsverluste auf ein Minimum beschränkt. Das heißt, Verluste entstehen lediglich durch den I.eistungsbedarf der Schaltelemente und durch den ohmschen Widerstand der Spule und die thsterese im Kemmau-rial der Spule.

Sehr zweckmäßig ist es. daß die über den Ablenkplatten liegende Spannung konstant ist. wenn einer der unipolaren Schalter geschlossen oder eine der Dioden leitend ist. Das wird dadurch erreicht, daß die Welligkeit der Gleichspannung so gering wie möglich gehalten wird. Dies geschieht dadurch, daß die Kapazität des Speicherkondensuiors möglichst groß gewählt wird.

Eine weitere sehr \orteilhafu· Ausführungsform ist, d.iß als Schalter an sich bei innte elektronische Schalter, wie steuerbare Röhren, Transistoren, Thyristoren oder dergleichen verwendet werden.

Die Einrichtung gemäJ der Erfindung wird zweckmäßig so betrieben, daß die Schalter mittels eines Impulsgenerator so gesteuert werden, daß sie in Abhängigkeit von der abgegebenen veränderlichen Ablcnkspannung geöffnet sind, und daß während clct Offnungsdauer infolge der auf Grund der Anderimg des magnetischen Flusses in einer der beiden Teilvvicklungen der Spule eine der Dioden mit der Wirkung leitend wird, daß infolge Gleichrichterwirkung der Dioden über dem Speicherkondensator entstehende Gleichspannung durch transformative Wirkung an die Ablenkplatten gelepi wird.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zei

Kullert:

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Ablenkplatten/1 zur Ablenkung (kr geladenen FkmentitJk'ilihcn oder Ionen in einem evakuierten metallischen Rohr, das beispielweise aus Muminium be-•ulieii k.inn, mit Abstand zu den Rohrwandungen •in ! zu den Röhrenden angeordnet Dabei bilden die MMenkplatten ί einen Kondensator und ind mit . ι.' r Spule Λ πι einem Parallelschwingkreis msamm.'ige.!.halte! Die Spule / besieht aus zwei gleichen Teilen /., und / ,. B icle ' pulenleile sind - wie in der Zeichnung nicht 'large<telii ist — nebeneinander uul dem einen Schenkel eine:- aus lerrimagnetrschen Werkstoff bestehenden Kerns gewickelt. Beide Spuknhälften L₁ und /.., sind so miteinander verbunden daß ihre magnetischen Flüsse sich addieren. Die Vei ό biiulimgsstelle der beiden Spulenhälften L, und I ist mit einer eine Gleichspannung liefernden F.iit richtung jeweils über einen elektrischen Schalter S odei V, mit den freien Enden der Spulenhäliten L₁ und L., verbunden. Als elektrische Schalter S₁ und S. ίο sind Rohren, Transformatoren, ausschaltbare Thyristoren oder dergleichen geeignet. Die eine Glenhspannung liefernde Einrichtung besteht aus einer h kannten Gleichspannungsi|uelle U_s und einen m · dieser in Serie geschalteten Speicherkondensator C ij großer Kapazität. Der Speicherkondensator < .„ ist dabei zugleich mit je einem Teil m, oder nu em. r SpuknhäH'te L₁ oder L, über je eine Diode P₁ oiler />, in zwei Stromkreisen so geschaltet, daß der in di seit Stromkreisen fließende Strom den Aufbau einci ao Gleichspannung über den Speicherkondensator f.. erwirkt. Durch die Größe der Teilern, und m.. der ><> diesen Stromkreisen geschalteten Spincnhalnen /., oder L., ist bei vorgegebener Spannung ''. r Span nungsquelle i/_s die Amplitude der über den Ablenk· platten A liegenden trapezförmigen Ablenkspannung bestimmbar. Die Schalter 5, und S, werden mittels von einer — in der Zeichnung nicht dargestellten — Steuereinrichtun_c im Wechsel abgegebener Impuls.' geöffnet beziehungsweise geschlossen. Das hat zur Folge, daß bei geschlossenem Schaller S₁ über der Spulenhälfte L₁ die von der Spannungsquelle li\ sowie die von dem Kondensator C_sp gelieferten Spannungen liegen. Wegen der Symmetrie der Einrichtung gemäß der Etfindung ist die infolge Transformationswirkung in der Spulenhälfte L., induzierte Spannung dann ebenso groß wie die über der Spulenhälfte L₁ liegende Spannung. Die Summe beider Spannungen entspricht den Amplituden der an den Ablenkplatten A liegenden Ablenkspannung. Sobald der Schalier-S', geöffnet wird, schwingt der von der Kapazität der Ablenkplatten A und der Induktivität der Spule L gebildete Parallelschwingkreis so lange frei aus, bis wegen der während dieses Vorganges zur Geltung kommenden Sperrwirkung der Dioden D₁ und D₁, infolge der in dem Teil der Spulenhälfte L₂ mit dem die Diode D., in einem Stromkreis liegt, induzierten Spannung die Diode D₂ leitend wird. Das hat zur Folge, daß die in dem Kondensator C_s„ gespeicherte Spannung an den Teil m., der Spulenhälfte L₂ gelegt So wird, der mit der Diode D₂ in einem Stromkreis geschaltet ist. Das hat wegen der magnetischen Kopplung der Teile der Spulenhülsen L₁ und L₂ zur Folge, daß zwischen den freiet. Snden O₁ und b₂ der Spule I. eine zeitlich konstante Spannung induziert wird, die der Amplitude der nn den Ablenkplatten A liegenden Sp_Lmmin.i entspricht, wobei die nunmehr an dem Teil »Μ, der Sp'iil.-nhälfteL,, liegende Spannung der bei geschlossenem Schalter S₁ an der Spulenhäifte L₁ liegenden Spannung .."'tgegein'erichtet ist. Der Schalter .S, wird nun ilu'ih cititn von der in der / iclinun'/nii-lit dait'esl' Uten Steuereinrichtung abgegebenen Impuls geschlossen. Da in dein Zeitabschnitt, wall enddesstu die Diode D, leitend ist, die «n dem Teil >·ι., der Spule, dij mit der Diode D₂ in einem gesclili.-sent-n Stromkreis liegt, und ν ihrcnd d:s nach dui> ήίϊιι. 11 des Schalters 5, ufol_:;ei fen Spannungsabfall. ■'!·!■-um.1 Ite Energie in den Kondensator ( MiiuiklKi'.t. kommt die Sperrwirkung der

Diode D₁ infolge der sich ändernden Stromrichtung zur Geltung.

Die in der Zeichnung nicht dargestellte Steuereinrichtung ist so ausgelegt, daß der Schalter 5, zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist, so daß nunmehr über der Spulenhälfte L₂ die von der Spannungsqucllc U_s *und dem Kondensator C,_p gelieferte Spannung mit der Wirkung liegt, daß aus dem von der Spannungsquelle U₃ und von dem Speicherkondensator C_s/) gebildeten Spannungsversorgungssystem eine Energie in die Spulenhälfte L₂ fließt.

Durch die stete Umwandlung drr in der Spule gespeicherten Energie ist im Mittel für den Betrieb der Einrichtung gemäß der Erfindung lediglich eine geringe Leistung erforderlich, die von der Spannungsquelle nachgeliefert werden kann. Denn in der Praxis entstehen lediglich auf Giund der in der Schaltung enthaltenen Widerstände Verluste. Da es ohne weiteres möglich ist, die Verlustwiderständc klein zu halten, kann die Einrichtung gemäß der Erfindung

ίο mithin mit sehr geringem Leistungsaiifwand betrieben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. 2 12? 434

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur

   Patentansprüche: Ablenkung von geladenen Elementarteilchen oder 1. Einrichtung zur Ablenkung von geladenen Ionen, bei der zwei einen Kondensator bildende Elementarteilchen oder Ionen, bei der zwei einen Ablenkplatten in einem an den Enden verschlos-Kondensator bildende Ablenkplatten in einem 5 senen. evakuierten Rohr mit Abstand zu den Rohran den Enden verschlossenen, evakuierten Rohr wandungen und Rohrenden angeordnet sind, wobei mit Abstand zu den Rohrwandungen und Rohr- die Ablenkplatten mit einer die von einem Impulsenden angeordnet sind, wobei die'Ablenkplatten generator erzeugten Spannungsimpulse mit einer in mit einer die von einem Impulsgenerator erzeug- \crbestimmter Weise die Spannung zeitlich veränten Spannungsimpulse mit einer in vorbestimmter i° dernden Schaltung in der Weise verbunden sind, daß Weise die Spannung zeitlich verändernden Schal- die Ablenkplatten mit einer Spule, mit deren Mitteltung in der Weise verbunden sind, daß die Ab- punkt und je einem der beiden Enden eine Spanlenkplatten mit einer Spule, mit deren Mittelpunkt nungsquelle über einen steuerbaren, unipolaren Schal- und je einem der beiden Enden eine Spannungs- ter so verbunden ist, daß der magnetische Fluß in quelle über einen steuerbaren, unipolaren Schal- 15 einer Spule in vorgegebener Weise zeitlich veränderter so verbunden ist, daß der magnetische Fluß bar, abwechselnd entgegengesetzt gerichtet ist, einen in einer Spule in vorgegebener Weise zeitlich \e.-- die Ablenkplatten unter eine zeitlich veränderliche änderbar, abwechselnd entgegengesetzt aerichtet Ablenkspannung seizenden Schwingungskreis Hegt, ist, einen die Ablenkplatten unter eine zeitlich sowie auf ein Verfahren zum Betreiben dieser Einveränderliche Ablenkspannung cetzenden Schwin- ^ richtung.

   gungskreis liegt, sowie auf ein Verfahren zum JJe- Derartige Ablenkeinrichtungen dienen dazu, clek-

   treiben dieser Einrichtung, dadurch gekenn- trisch geladene Teilchen in einer vorbestimmten

   zeichnet, daß ein Speicherkondensator (C,,,) Weise abzulenken, beispielsweise um einen Elektro-

   in Serie mit der Spannungsquelle (£/_s) und zusam- ncnstrahl in einer den jeweils gewünschten Anfor-

   men mit einer die vorbestimmte Größe der über *5 derungen entsprechenden Weise über eine lumines-

   den Ablenkplatten(A) liegenden Ablenkspannung zierende Fläche zu führen.

   bestimmenden Teilwicklung je einer Spulenhälft. Zum bekannten Stand der Technik gehören bereits

   (L₁ oder L₂) in zwei Stromkreisen, in denen je Einrichtungen zur Ablenkung vor. geladenen Elemen-

   eine nach Erreichen einer vorgegebenen Höchst- tarteilchen oder Ionen, bei denen die Ablenkung mit-

   spannung in vorgegebener Abhängigkeit von der 3° tels eines /wischen zwei Ablenkplatten erzeugten

   jeweiligen die unipolaren Sc .alter im Wechsel elektrischen Feldes erfolgt. Bei diesen bekannten

   stromleitenden Diode (D₁ oder D₂) liegt, wobei Einrichtungen waren die Ablenkplatten zusammen

   die Schalter (S₁ oder S₂) mit einer an sich 'jekani mit einer Spule in einen Parallelscriwingungskreis ge-

   ten Steuerung so verbunden sind, daß nach Spe - schaltet. Dabei wurde dem Schwingungskreis die Ab-

   rung der jeweils stromdurchflossenen Diode*(D, 35 lenkspannung dadurch zugeführt, daß über zwei uni-

   oder D.,) der aus einer Spulenhälfte (L, oder L₂), polare wechselseitig arbeitende Schalter eine Gleich-

   der Spannungsquelle (f.'_s) und dem Kondensator spannung an die Ablenkspannung gelegt wurde. Zur

   (Cp) gebildete Stromk. eis geschlossen wird. Erzeugung dieser Gleichspannung war dabei die An-
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Ordnung eines Hochspannungsnetzgerätes erforder kennzeichnet, daß der Speicherkondensator (C_sp) 4° lieh. Die Herstellung dieses Gerätes war daher sehr ein·; solche Kapazität aufweist, daß die über den aufwendig. Ein weiterer Nachteil bestand darin, daß Ablenkplatten (A) liegende Spannung konstant der zum Betreiben erforderliche Leistungsaufwand ist, wenn einer der unipolaren Schalter (5, oder sehr groß war.