DE2501125B2

DE2501125B2 - Periodische lineare Beschleunigungsstruktur

Info

Publication number: DE2501125B2
Application number: DE2501125A
Authority: DE
Inventors: Tran Duc Bures-Sur-Yvette Tien (Frankreich)
Original assignee: Cgr-Mev Paris
Current assignee: Cgr-Mev Paris
Priority date: 1974-01-15
Filing date: 1975-01-14
Publication date: 1980-08-07
Also published as: NL7500401A; DE2501125A1; JPS50101800A; FR2258080B1; CA1053798A; US3953758A; FR2258080A1; GB1496422A

Description

- die parallel zur Rotationssymmetrieachse (X₁-X₁) der Beschleunigungs-Resonanzhohlräume (Ce) gemessene Breite der Kopplungshohlräume (Cc) im axialen Bereich, in dem die elektrische Komponente des elektromagnetischen Feldes überwiegt, ist größer als im Umfangsbereich;

- die Struktur ist gebildet aus einem Stapel von zylindrischen Elementen (E,);

- jedes zylindrische Element (E₁) enthält an seinem einen Ende eine kreisrunde Wand (P₁), die senkrecht zu der Rotatioresymmetrieachse (X.-X₂) ist;

- die kreisrunden Wandungen (P₁) von zwei aufeinanderfolgenden zylindrischen Elementen (E₁) sind einander paarweise gegenüber angeordnet und haben eine solche Form, daß nach dem Zusammenbau zwischen ihnen ein zylindrischer Kopplungshohlraum (Cc) gebildet ist;

- die kreisrunden Wandungen (P₁) sind mit einer Mittelöffnung (O₁) für den Durchgang des Teilchenbündels und mit außerhalb der Rotationssymmetrieachse (X₁-X₂) liegenden öffnungen (T₁) für die Kopplung jedes Kopplungshohlraums (Cc) mit den beiden zugehörigen Beschleunigungs-Kesonanzhohlräumen (Ca) versehen.

2. Beschleunigungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungshohlräume (Cc) im axialen Bereich eine Breite aufweisen, die vom Umfang zur Rotationssymmetrieachse (X\-X₂) hin gleichmäßig zunimmt.

3. Beschleunigungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungshohlräume (Cc) im axialen Bereich eine Breite aufweisen, die vom Umfang zur Rotationssymmetrieachse (X₁-X₂) hin ungleichmäßig zunimmt.

4. Periodische lineare Beschleunigungsstruktur zur Beschleunigung eines Bündels geladener Teilchen, mit einer Aufeinanderfolge von zylinderförmigen Beschleunigungs-Resonanzhohlräumen (Co) und zwischen jeweils zwei Beschleunigungs-Resonanzhohlräumen angeordneten, zylinderförmigen Kopplungshohlräumen (Cc), deren Radius im wesentlichen gleich dem Radius der Beschleunigungs-Resonanzhohlräume ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die parallel zur Rotationssymmetrieachse (X^-X₂) der Beschleunigungs-Resonanzhohlräume gemessene Breite der Kopplungshohlräume (Cc) im axialen Bereich, in dem die elektrische Komponente des elektromagnetischen Feldes überwiegt, ist größer als im Umfangsbereich;

- die Struktur ist gebildet aus einem Stapel von Gruppen aus zylinderförmigen Elementen (E₃, E₄, E₅);

- zwei dieser zylinderförmigen Elemente (E₃, E₄) sind einander gleich und enthalten an einem Ende eine kreisrunde Wand (P₃, P₄), die senkrecht zur Rotationssymmetrieachse (X₁-X₂) ist;

- die kreisrunden Wände (P₃, P₄) sind einander gegenüber angeordnet und haben eine solche Form, daß nach dem Zusammenbau zwischen ihnen ein zylindrischer Kopplungshohlraum (Cc) gebildet ist;

- das dritte zylinderförmige Element (E₅) enthält in seiner Mitte eine kreisrunde Wand (P₅), die senkrecht zur Rotationssymmetrieachse (X₁-X₂) angeordnet ist;

- die kreisrunden Wände (P₃, P₄, P₅) der zylinderförmigen Elemente (E₃, E₄, E₅) sind in ihrer Mitte jeweils mit einer öffnung (O₃, O,, O₅) für den Durchgang des Teilchenbündels versehen;

- die kreisrunden Wände (P₃, P₄) der einander gleichen zylinderförmigen Elemente (E₃, E₄^) sind jeweils außerhalb des Axialbereichs mit Kopplungslöchern (T₃, T₄) versehen, welche die Kopplung jedes Kopplungshohlraums (Cc) mit den beiden benachbarten Beschleunigungs-Resonanzhohlräumen (Ca) ermöglichen;

- die kreisrunde Wand (P₅) des dritten zylinderförmigen Elements (E₅) ist außerhalb ihres axialen Bereichs mit einem Loch (T₅) versehen, durch das die auf den beiden Seiten dieser kreisrunden Wand (P₅) liegenden Beschleunigungs-Resonanzhohlräume (Ca) direkt gekoppelt sind.

5. Beschleunigungsstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungshohlräume (Cc) in dem axialen Bereich eine Breite aufweisen, die vom Umfang ausgehend zur Rotationssymmetrieachse (X₁-X₂) hin gleichmäßig zunimmt.

6. Beschleunigungsstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungshohlräume (Cc) in dem axialen Bereich eine Breite aufweisen, die vom Umfang ausgehend zur Rotationssymmetrieachse (X₁-X₂) hin ungleichmäßig zunimmt.

Die Erfindung bezieht sich auf periodische lineare Beschleunigungsstrukturen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4.

Eine solche Beschleunigungsstruktur ist aus P. M. Lapostolle, A. L. Septier (Hrsg.), »Linear Accelerators«, Amsterdam 1970, S. 601-616, bekannt. In dieser Druckschrift sind ferner Beschleunigungsstrukturen mit seitlichen Kopplungshohlräamen beschrieben, bei denen die Gesamtstruktur aus einzelnen, aufeinandergestapelten Elementen gebildet ist.

Aufgabe der Erfindimg ist es, eine periodische lineare Besnhleunigungsstruktur zu schaffen, die besonders einfach hergestellt werden kann und bei der insbesondere auch die Kopplungshohlräume leicht

verwirklicht werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine periodische lineare Beschleunigungsstruktur der eingangs genannten Art, mit den Merkmalen der kennzeichnende.! Teile der Ansprüche 1 oder 4 gelost.

Die Erfindung wird mittels der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer linearen Beschleunigivngsstniktui,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer periodischen Zweielement-Beschleunigungsstruktur,

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel einer periodischen Beschleunigungsstruktur, und

Fig. 4 ein Ausfuhrungsbeispiel einer periodischen Dreielement-Beschleunigungsstruktur.

Die in Fig. 1 dargestellte Beschleunigungsstruktur enthält eine Folge von zylindrischen Beschleunigungshohlräumen Ca mit der Achse ^_x-X₂ und Kopplungshohlräume Cc, welche die gegenseitige Kopplung von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Beschleunigungshohlräumen Cu ermöglichen. Der Radius Rc dieser Kopplungshohlräume Cc ist im wesentlichen gleich dem Radius Ra der Beschleunigungshohlräume Ca.

Jeder Kopplungshohlraum Cc hat in der Mitte eine öffnung O für den Durchgang des Bündels gel adener Teilchen und außerhalb der zentralen Zone Öffnungen T, welche die Kopplung des betreffenden Kopplungshohlraums Cc mit den zugehörigen Beschleunigungshohlräumen Ca ermöglichen.

Damit eine lineare Beschleunigungsstruktur erhalten wird, die einen guten Wirkungsgrad pro Längeneinheitaufweist, müssen die Kopplungshohlräume Cc möglichst schmal sein. Je schmäler aber diese Kopplungshohlräume Cc sind, um so stärker ist die Zunahme der von den Kopplungslöchern verursachten Induktivität, und um so kleiner muß deshalb ihr Radius Rc sein, damit die richtige Resonanzfrequenz erhalten wird. Bei der Beschleunigungsstruktur nach den Fig. 1-4 sind die Radien Ra der Beschleunigungshohlräume Ca gleich den Radien Rc der Kopplungshohlräume Cc, wodurch es möglich ist, Beschleunigungsstrukturen leicht und mit guter Präzision zu fertigen; ein unzulässig großer Wert der von den Kopplungslöchern der Kopplungshohlräume Cc verursachten Induktivität wird dadurch kompensiert, daß die Breite der Kopplungshohlräume Cc im axialen Bereich vergrößert wird.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer periodischen Zweielement-Beschleunigungsstruktur nach Anspruch 4. Diese Beschleunigungsstruktur ist aus aufeinandergestapelten zylindrischen Elementen E₁ mit der Rotationssymmetrieachse X_x-X₂ gebildet, wobei jedes dieser Elemente an einem Ende eine kreisrunde Wand P₁ aufweist, die senkrecht zur Rota-

tionssymmetrieachse Xy-X₂ liegt. Diese Wände P₁ liegen einander gegenüber und haben eine solche Form, daß nach dem Zusammenbau zwischen ihnen ein zylindrischer Kopplungshohlraum Cc mit der Rotationssymmetrieachse X₁-X₂ entsteht. Der mittlere Teil der Wände hat eine größere Dicke und ist mit einer axialen öffnung O_x versehen, die den Durchgang des Bündels der zu beschleunigenden Teilchen erlaubt. Eine außerhalb der Rotationssymmetrieachse liegende öffnung T_x in jeder Wand P₁ ermöglicht die Kopplung des Kopplungshohlraums Cc mit den beiden zugehörigen Beschleunigungshohlräumen Ca. Die in den gleichen Beschleunigungshohlraum Ca führenden öffnungen T₁ sind vorzugsweise um 180° gegeneinander versetzt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Der Zusammenbau der Elemente E₁ erfolgt durch Hartlötungsverbindungen Ja und Jc.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Zunahme der Breite der Kopplungshohlräume in dem zentralen Bereich gleichförmig. Ein anderes Ausführungsbeispiel einer periodischen Zwe:- element-Beschleunigungsstruktur nach der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Sie besteht aus aufeinandergestapelten zylindrischen Elementen E₂, die jeweils an einem Ende eine kreisrunde Wand P₂ aufweisen, die mit einer Mittelöffnung O₂ und mit einer gegen die Rotationssymmetrieachse versetzten öffnung T₂ versehen ist. Die Breite des mittleren Bereichs des Kopplungshohlraums Cc nimmt ungleichförmig zu.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer periodischen Dreielement-Beschleunigungsstruktur nach der Erfindung. Diese Beschleunigungsstruktur ist durch aufeinandergestapelte Gruppen von zylindrischen Elementen E₃, E₄, E₅ gebildet. Die Elemente E₃ und E₄ sind einander gleich und haben jeweils an einem Ende kreisrunde Wände P₃ bzw. P₄, die einander gegenüberliegen. Diese Wände P₃ und P₄ sind so geformt, daß dazwischen nach dem Zusammenfügen der Elemente E₃ und E₄ ein zylindrischer Kopplungshohlraum Cc entsteht, der sich im axialen Bereich verbreitert. Die Wände P₃ und P^ sind jeweils mit einer Mittelöffnung O₃ bzw. O₄ sowie mit Kopplungslöchern T₃ bzw. T₄ versehen. Das zylindrische Element E₅ enthält in der Mitte eine kreisrunde Wand P₅, die senkrecht zur Rotationssymmetrieachse X₁-X₂ liegt und mit einer Mittelöffnung O₅ sowie mit einem außerhalb der Rotationssymmetrieachse X₁-X₂ liegenden Kopplungsloch T₅ versehen ist. Die Wände P₃, P₄ und P₅ haben eine ziemlich geringe Dicke, die im mittleren Bereich zunimmt, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Derartige Beschleunigungsstrukturen, die durch Aufeinanderstapeln von leicht zu bearbeitenden und miteinander zu verlötenden Elementen gebildet sind, können einfach und präzise hergestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Periodische lineare Beschleunigungsstruktur zur Beschleunigung eines Bündels geladener Teilchen, mit einer Aufeinanderfolge von zylinderförmigen Beschleunigungs-Resonanzhohlräumen (Qj) und zwischen jeweils zwei Beschleunigungs-Resonanzhohlräumen angeordneten, zylinderförmigen Kopplungshohlräumen {Cc), deren Radius im wesentlichen gleich dem Radius der Beschleunigungs-Resonanzhohlräume ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: