DE2810057A1

DE2810057A1 - Stehwellen-linearbeschleuniger

Info

Publication number: DE2810057A1
Application number: DE19782810057
Authority: DE
Inventors: Albert Harry Mceuen; Victor Aleksey Vaguine
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1978-03-08
Publication date: 1978-09-28
Also published as: FR2384418B1; US4146817A; JPS53113996A; FR2384418A1; GB1592036A; CA1087310A

Description

welle wird in jeder Unterstruktur geführt, wobei die Welle in Jeder Unterstruktur mit Bezug auf die Welle in Jeder anderen Unterstruktur eine solche Phasenlage hat, daß der Partikelstrahl über seinen ganzen Weg durch den Beschleuniger maximale Energieaufnahme erfährt. Ein geschlitzter Eingangskoppler ist mit dem Beschleuniger verbunden, um jede der Unterstrukturen individuell zu treiben.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung stellt eine weitere Entwicklung der Technik von über Seitenhohlräume gekoppelten Beschleunigern dar, wie sie von E.A. Knapp, B.C. Knapp und J.M. Potter in einem Artikel "Standing Wave High Energy Linear Accelerator Structures", 39 Review of Scientific Instruments 979 (1968) und der US-PS 3 5^-6 524- beschrieben sind. Insbesondere stellt die Erfindung eine Verbesserung der Treibkopplung für die ineinander geschachtelte Anordnung von über Sextenhohlräume gekoppelten Unterstrukturen dar, wie sie in dem Hauptpatent beschrieben und beansprucht ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Beschleunigungshohlräume von zwei unabhängigen, über Seitenhohlräume gekoppelten Unterstrukturen sind ineinander geschachtelt, um eine einzige Gesamt-Beschleunigerstruktur zu bilden, wobei jede Unterstruktur mit Hochfrequenzleistung in Phasenbeziehung zu der anderen Unterstruktur erregt wird. Diese Anordnung erlaubt Betrieb bei höheren Leistungspegeln ohne HochfrequenzZusammenbrüche, und erhöht den Teil des Strahlweges, längs dessen

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das hochfrequente Feld auf den Strahl wirkt, verglichen mit einem über Seitenhohlräume gekoppelten Beschleuniger mit einer einzigen Unterstruktur, wie er in dem erwähnten Artikel von Knapp und anderen beschrieben ist. Jede Unterstruktur wird vorzugsweise im T/2-Modus betrieben. Der ^ bedeutet, daß jeder Seitenhohlraum phasenmäßig

um 90° gegen jeden der Beschleunigungshohlräume versetzt ist, mit dem er gekoppelt ist, und benachbarte Beschleunigungshohlräume in ein und derselben Unterstruktur phasen·= mäßig 180° versetzt sind. Die vorangegangene Struktur ist im Hauptpatent beschrieben. Gemäß der Erfindung ist ein geschlitzter Eingangskoppler vorgesehen, um jede Unterst ruktur unabhängig mit elektromagnetischer Sehwingungs·= energie zu erregen.

Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, einen Beschleuniger zu schaffen, der aus ineinander geschachtelten, über Seitenhohlräume gekoppelten Unterstrukturen besteht und eine verbesserte Anordnung siar Einkopplung der Eingangsleistung in die beiden Unterstruktiaren von einer einzigen Quelle aufweist»

Eine weitere Aufgabe ist es, eine Eingangs-Kopplungs-Anordnung zu schaffen, die eine amsgezeiennete Kopplimgs·= anpassung an jede der Unterstniktursn ergibt ₀ im ein© Verstimmung der Unterstrukturen zu vermeiden_o

Weiter soll durch die Erfindung eine Eingangs-Kopplungs-Anordnung geschaffen werden, die die korrekte Phasen= beziehung zwischen jeder der Unterstrukturen über ein relativ breites Frequenzband ergibt»

Weiter soll durch die Erfindimg eine Eingangs-Kopplyags-Anordnung geschaffen werden, die eine korrekte Leistuags·= aufteilung zwischen den Uaterstr«kturen ergibt_o

Veiter soll durch die Erfindung eine Eingangs-Kopplungs-Anordnung geschaffen werden, die dafür sorgt, daß von den lint er strukturen zurückreflektierte Leistung von der Treibquelle zu einer Ersatzlast abgeleitet wird.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht eines Stehwellen-Linearbeschleunigers für Partikel mit zwei unabhängigen, über Seitenhohlräume gekoppelten, ineinander geschachtelten Unterstrukturen nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2; Fig. 4· einen Schnitt längs der Linie 4—4- in Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Eingangskopplers

entsprechend der Linie 5-5 in Fig. 2, wobei die Seitenwand zum größten Teil weggeschnitten ist, um eine innere gemeinsame Wand zu zeigen; und

Fig. 6 einen Schnitt durch den Eingangskoppler entsprechend der Linie 6-6 in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Schrägansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Stehwellen-Linearbeschleunigers für Partikel nach den Lehren der Erfindung. Der Beschleuniger 1 weist zwei ineinander geschachtelte, über Seitenhohlräuise gekoppelte Stehwellen-Unterstrukturen auf, wobei die Seitenhohlräume jeder Unterstruktur orthogonal mit Bezug auf die Seitenhohlräume der anderen Unterstruktur längs einer gemeinsamen Achse 8 angeordnet sind. Die Achse 8 definiert auch den Weg des Strahls aus geladenen Partikeln

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durch den Beschleuniger 1«, Jede Unterstruktur besteht aus einer Reihe von Beschleunigungshohlräumen, wobei die Beschleunigungshohlräume einer Unterstruktur mit den Beschleunigungshohlräumen der anderen Unterstruktur verschachtelt sind, wie in Verbindung mit Figo 2 und 3 beschrieben wird. Für jede Unterstruktur sind die Beschleunigungshohlräume induktiv über Seitenhohlräume gekoppelte Die Seitenhohlräume sind in Figo 1 als Projektionen aus der allgemein zylindrischen Gesamtform des Beschleunigers erkennbar«, Die Beschleunigungshohlräume einer Unterstruktur sind jedoch elektromagnetisch von den Beschleu·= nigungshohlräumen der anderen Unterstruktur entkoppelt_o

In Fig. 1 ist auch ein Hochfrequenz-Leistungs-Eingangs·= koppler in Form eines geschlitzten Hybrid-Hohlleiters 9 dargestellt, mit dem jede der Stehwellen-Unterstrukturen erregt xfird. Der Eingengskoppler wird später noch näher beschrieben. Eine konventionelle Quelle für geladene Partikel, beispielsweise eine Elektronenkanone, nicht dargestellt, injiziert einen Strahl aus geladenen Partikeln durch eine Strahleingangsöffnung 51 in den Beschleuniger 1 längs der Achse 8 von links nach rechts, gesehen in Fig. 1, 2 und 3° Die geladenen Partikel, die mit dem Beschleunigungsfeld in dem ersten Beschleunigungshohlraum in Phase sind, werden gefangen und gebündelte Das gebildete Bündel aus geladenen Partikeln läuft dann durch jeden der folgenden Hohlräume während eines Zeitintervalls, in dem die beschleunigende elektrische Feldstärke in diesem Hohlraum ein Maximum hat, wenn die Phasenlage zwischen den Unterstrukturen richtig ausgex-zählt ist, wie noch erläutert wird.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Beschleuniger 1 längs der Achse 8 des Partikelstrahls„ In der speziellen dar=

ο ο ο /5

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gestellten Ausführungsform sind elf Beschleunigungshohlräume 11, 12, 13, 1*, 15, 16, 17, 18, 19, 20 und 21 vorgesehen. Die ungeradzahligen Beschleunigungshohlräume 11, 13, 15, 17, 19 und 21 sind elektrisch mit Seitenhohlräumen 21, 23, 25, 27 und 29 miteinander gekoppelt, um eine Stehwellen-Unterstruktur zu bilden. Fig. 3 zeigt einen weiteren Schnitt durch den Besehleuniger 1 längs der Achse 8 dss Partikelstrahls, jedoch orthogonal zum Schnitt in Fig. 2. Gemäß Fig. 3 sind die geradzahligen Beschleunigtmgshöhlräuias 12«, 14, 16, 18 und 20 elektrisch mit Seitenholilräumen 22, 24, 26 und 28 miteinander gekoppelt, um sine weitere Stehwellen-Unterstruktur zu bilden. Jeder der Besohleunigungshohlräume 11 bis 21 ist zylindrisch gsfopst und alle diese Beschleunigungshohlräume sind koaxial ilags der Achse 8 ausgefluchtet.

Der erste HoIiIraum 11 hat eine Eingangswand 31, die sidi senkrecht zur Strahlasiise 8 erstreckt und eine kreisförmige Strahleingangsöffnung 53- aufweist, die koaxial zur Strahlaehse 8 angeordnet ist» Eine zweite Wand 32, die ebenfalls senkrecht sur Strahlaehse 8 liegt, dient als gemeinsame Wand zwischen !©e Bssslilsunigungshohlraum 11 und dem Beschleimigimgslicslilraiia 12. Die Wand 32 weist ebenfalls eine zentral® kreisförmige Öffnung 52 auf, die koaxial längs der Stralilachss 8 axt der Öffnung 51 ausgefluchtet ist. Die beiden ünter-str-iilcturen müssen in der Lage sein, phasenmäßig gsgsaslnanasr versetzt au arbeiten, und deshalb sollte isGine Merkliche Kopplung durch die Strahl-Öffnung 52 vorhanden sein. ¥enn eine spezielle Ausführungsform unerwünschte Kopplung durch die Strahlöffnung zeigt, kann diese auf einfaeli® Weise ausgelöscht werden. So weist gemäß Fig. 2 die gemeinsame Wand 32 zusätzlich ein Paar magnetised Eoppltiagsöffnungen 62 und 62' auf, die symmetrisch smeiiiasdQS¹ auf entgegengesetzten Seiten der

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Zentralöffnung 52 angeordnet sindo Diese magnetischen Kopplungsöffnungen sind nahe dem Außenumfang der Wand lokalisiert, angrenzend an die Bereiche in den Hohlräumen

11 und 12, wo sich das Magnetfeld einem Maximalwert nähert und das elektrische Feld sehr klein ist= Im Prinzip könnt© eine magnetische Kopplung zwischen den Hohlräumen 11 und

12 durch ein einzelnes Kopplungsloch geschaffen werden, oder durch eine Vielzahl von Kopplungslöchern, die beispielsweise in Form eines Ringes um den Außenumfang der Wand 32 herum angeordnet sein könnten« Es wurde jedoch festgestellt, daß zwei diametral einander gegenüberliegend© Kopplungsöffnungen 62 und 62" gemäß Figo 2, deren Größe in der gleichen Größenordnung liegt wie die Größe der zentralen Strahlöffnung 52, für eine adäquate magnetisch® Kopplung zwischen den benachbarten Hohlräumen 11 und 12 sorgen,, um eine unerx-srunschte elektrische Kopplung durch die zentrale öffnung 52 zu kompensieren_o Der Nettoeffekt einer Kopplung von Energie vom Hohlraum 11 in den Hohlraum 12 durch die öffnung 52 wird effektiv durch die gleichzeitige Kopplung von Energie vom Hohlraum 12 zurück in den Hohlraum 11 durch die magnetischen Kopplungsöffnungen 62 land-62' aufgehoben» Wie in Figo 2 und 3 dargestellt ist, sind die Kanten der öffnungen 51 und 52 abgerundet, um den elektrischen Feldgradienten an diesen öffnungen auf einen niedrigeren Wert zu reduzieren, als er sich ergeben würde, wenn Driftrohre oder nicht abgerundete Blendenöffnungen vorgesehen wären„

Der Beschleunigungshohlraum 12 weist eine ure it ere Wand auf, die als gemeinsame Wand zi-Jischen dem Hohlraum 12 und dem nächsten Beschleunigungshohlraum 13 dient» Die Wand 33 weist eine Zentralöffnung 53 auf₉ die koaxial zur Strahlachse 8 liegt, und zx*ei magnetische Kopplungs= öffnungen 63 "und 63'« die symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Zentralöffnnng 53 angsordnet sind,

O O o/8

um für eine magnetische Kopplung zwischen den Hohlräumen 12 und 13 zu sorgen, so daß eine mögliche elektrische Kopplung zwischen diesen Hohlräumen durch die Zentralöffnung 53 kompensiert wird. Die Kanten der öffnung 53 sind abgerundet, wie oben in Verbindung mit öffnungen 51 und 52 besprochen, um den elektrischen Feldgradienten an den Blendenöffnungen zwischen benachbarten Beschleunigungshohlräumen zu reduzieren.

Die Hohlräume 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 und 21 weisen gemeinsame Wände 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 bzw. 41 auf, die zwischen benachbarten Hohlräumen angeordnet sind, so daß alle Hohlräume längs der Strahlachse 8 ausgefluchtet sind. Die gemeinsamen Wände 34, 35, 36., 37, 38, 39, 40 und 41 weisen jede eine von mehreren zentralen Strahlöffnungen 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 bzw. 61 auf, die ebenfalls koaxial miteinander längs der Strahlachse 8 ausgefluchtet sind. Jede der Wände 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 und 41 weist zusätzlich zwei magnetische Kopplungsöffnungen 64 und 64', 65 und 65', 66 und 66', 67 und 67', 68 und 68', 69 und 69', 70 und 70' bsw. 71 und 71' auf, die symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Zentralöffnungen 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 bzw., 61 angeordnet sind und dazu dienen, die benachbarten Beschleunigungshohlräume 13 und 14, 14 und 15, 15 und 16, 16 und 17, 17 und 18, 18 und 19, 19 und 20 bzw. 20 und 21 zu koppeln. Diese magnetische Kopplung benachbarter Hohlräume kompensiert eine elektrische Kopplung, die durch die zentralen Strahlöffnungen in den Wänden erfolgt, die die benachbarten Hohlräume trennen. Die Strahlöffnungen 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 und 61 sind in ähnlicher Weise abgerundet, um den elektrischen Feldgradienten an den Blendenöffnungen zwischen benachbarten Beschleunigungshohlräumen zu reduzieren. Eine Austrittswand 42 mit einer zentralen Strahlausgangsöffnung 80, die mit der Strahlachse 8 ausgefluchtet ist,

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ist auf der der Wand A-I gegenüberliegenden Seite des Besclileunigungshohlraums 21 angeordnet und dient dazu, dis Beschleunigungshohlraumstruktur zu vervollständigen„ Es ist zu erwähnen, daß der Beschleuniger 1 eine evakuierte Struktur ist ο Für die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform ist es notwendig, daß die Strahleingangsöffnung 51 und die Strahlausgangsöffnung 80 mit Fenstern abgeschlossen sind, die für Gas undurchlässig sind, damit die vakuumdichte Integrität der Struktur aufrechterhalten werden kann, die jedoch für die Strahlpartikel bei den Energien durchlässig sind, bei der diese Partikel in den Beschleuniger 1 eintreten, bzx-Jo aus diesem austreten» Eine alternative Anordnung hinsichtlich der Strahleingangs= öffnung 51 besteht darin, eine Vorbeschleunigerstruktnr, oder die Quelle für geladene Partikel, unmittelbar der Öffnung 51 benachbart anzuordnen, beispielsweise durch eine vakuumdichte Flanschverbindung, und zxtfar in der Heise, daß geladene Partikel direkt durch die öffnung 51 in gL®& evakuierten Beschleuniger injiziert werden können, ohne daß irgendein Fenstermaterial die Öffnung 51 abdecken außo In einer Eöntgenanordnung würde die Abschlußwand für die öffnung 80 ein Röntgenstrahlen erzeugendes·Target tragen, auf das der durch die Öffnung 80 hindurchtretende Strahl auftrifft ο Wenn der Beschleuniger nur für geladene Partikel verwendet wird, die in einen sehr engen Strahl kollimiert werden können, ist es möglich, daß die sentralan Strahlöffnungen so klein gemacht werden, daß eine elektrische Kopplung zxtdschen benachbarten Beschleunigungs= hohlräumen vernachlässigbar ist» In diesem Falle sind die magnetischen Kopplungsöffnungen nicht notwendig rad können x^eggelassen xferden«

Der Beschleunigungshohlraum 11 ist über einen Seiten= hohlraum 21 induktiv mit dem Beschleunigungshohlraua 13

Vio

gekoppelt, wie in Fig. 2 dargestellt. Ein zweiter Seitenhohlraum 22, in Fig. 3 dargestellt, ist 90° um die Strahlachse 10 vom Seitenhohlraum 21 entfernt angeordnet und sorgt für eine ähnliche induktive Kopplung zwischen den beiden Beschleunigungshohlräumen 12 und 14. Ein dritter Seitenhohlraum 23 (Fig. 2) ist 90° um die Strahlachse 8 weiter vom Seitenhohlraum 22 angeordnet und sorgt für eine Kopplung zwischen den beiden Beschleunigungshohlräumen 13 und 15· Ein vierter Seitenhohlraum 24 ist 90° um die Strahlaehse 8 herum jenseits des Seitenhohlraums angeordnet und sorgt für eine Kopplung zwischen den beiden Beschleunigungshohlräumen 14 und 16. In ähnlicher Weise ist ein fünfter Seitenhohlraum 25 90° um die Strahlaclisa 8 weiter als der Seitenhohlraum 24 angeordnet, so daß er mit dem Seitenhohlraum 21 ausgefluchtet ist, und sorgt für eine Kopplung zwischen den beiden BeschleunigiiEgshohlräumen 15 und 1?. In ähnlicher Weise ist ein sechster Seitenhohlraum 26 90° um die Strahlachse 8 jenseits des Seitenhohlrausis 25 angeordnet und mit dem Seitenhohlratsa 22 ausgefluchtet; er sorgt für eine Kopplung zwischen den beiden Beschleunigungshohlräumen 16 und 18. Ein siebter Seitenhohlraum 27 ist weitere 90 um die Strahlachse 8 herum versetzt in Ausfluchtung mit dem Seitenhohlraum 23 angeordnet und sorgt für eine Kopplung zwischen den Beschleunigungshohlräumen 17 und 19· In ähnlicher Weise ist ein achter Seitenhohlraum 28 weitere 90° um die Strahlachse 8 weiter als der Seitenhohlraum 27 angeordnet und mit dem Seitenhohlraum 24 ausgefluchtet; er sorgt für eine Kopplung zwischen den beiden Beschleunigungshohlräumen 18 und 20. Ein neunter Seitenhohlraum 29 ist weitere 90° um die Strahlachse 8 herum angeordnet und mit den Seitenhohlräumen 21 und 25 ausgefluchtet; er sorgt für eine Kopplung zwischen den beiden Beschleunigungshohlräumen 19 und 21.

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Im Prinzip könnten die Seitenhohlräume 21 bis 29 in der üblichen Weise aufgebaut sein, wie sie beispielsweise in dem oben erwähnten Artikel von E.A. Knapp und anderen beschrieben ist. Es ist jedoch vorzuziehen, den konventionellen Aufbau der Seitenhohlräume zu modifizieren, um die Zwischenschaltung eines unabhängig erregten Beschleunigungshohlraums zwischen je zwei gekoppelten Beschleunigungshohlräumen zu berücksichtigen. So ist der Aufbau der Seitenhohlraums 22, wie am besten aus Fig. 3 erkennbar ist, so gewählt, daß die Zwischenschaltung des Beschleunigungshohlraums 13 zwischen dem Beschleunigungshohlraum 12 und 14- berücksichtigt ist, die mit dem Seitenhohlraum 22 elektrisch gekoppelt sind. Insbesondere ist der Hohlraum 22, statt daß er als einzelner Zylinder in üblicher Weise aufgebaut ist, als eine Kombination von drei koaxialen Zylindern 2, 3 und 2' aufgebaut. Ein Ende des Zylinders 2 ist teilweise durch eine Wand 4- begrenzt, und das andere Ende steht in offener Verbindung mit dem Zylinder 3· Der Zylinder 3 ist koaxial mit den Zylindern 2 und 2', hat jedoch einen kleineren Durchmesser als diese, und steht an jedem Ende mit den Zylindern 2 und 2' in offener Verbindung, um die Innenkammer des Seitenhohlraums 22 zu bilden. Der Zylinder 2' hat den gleichen Durchmesser und die gleiche axiale Länge wie der Zylinder 2 und wird teilweise durch eine Wand 4·' auf dem dem Zylinder 3 entgegengesetzten Ende begrenzt= Die axiale Länge des Zylinders 3 ist gleich dem Abstand zwischen den Außenflächen der Wände 33 und 34- des Beschleunigungshohl= raums 13, wie in Fig. 3 zu erkennen ist» Der Durchmesser des Zylinders 3 ist kleiner als der Durchmesser der Zylinder 2 und 2' um einen Betrag, der ausreicht, um den Zylindern 2 und 2' zu erlauben, einen konventionell bestimmten Durchmesser zu haben, und gleichzeitig dem Besehleunigungshohlraum 13 erlaubt, koaxial mit den

n 12 und 14· zu sein und die

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gleichen Abmessungen zu haben wie diese. Ein metallner Pfosten 5» der von der Wand 4· vorsteht, und ein metallner Posten 5', der von der Wand 4-¹ vorsteht, sind symmetrisch längs der gemeinsamen Achse der Zylinder 2, 3 und 2' angeordnet, so daß der Spalt zwischen den Pfosten 5 und 5¹ die Kapazität liefern kann, die notwendig ist, um den Seitenhohlraum 22 auf die gleiche Frequenz abzustimmen wie die Beschleunigungshohlräume 12 und 14. Fig. M-zeigt im Detail einen Schnitt durch den Beschleunigungshohlraum 13 und den Seitenhohlraum 22. Der Seitenhohlraum 22 steht mit dem Beschleunigungshohlraum 12 über eine Blende 6 in Verbindung, und mit dem Beschleunigungshohlraum 14- über eine Blende 6¹, wobei die Blenden 6 und 6¹ induktive Koppiungsblenden sind. Die anderen Seitenhohlräume 24·, 26 und 28 Q?ig. 3) und die Seitenhohlräume 21, 23, 25, 27 und 29 (Fig. 2) sind in der gleichen Weise aufgebaut,wie oben für den Seitenhohlraum 22 beschrieben. Die Beschleunigungshohlräume und die seitlichen Kopplungshohlräume einer bestimmten Unterstruktur sind alle so abgestimmt, daß sie im wesentlichen bei der gleichen Frequenz in Resonanz kommen. Für praktische Anwendungsfälle wird in Betracht gezogen, daß die Hohlräume bei Frequenzen im S-Band in Resonanz kommen.

Gemäß Fig. 2, 5 und 6 werden die beiden Unterstrukturen mit einem Hochfrequenz-Leistungs-Eingangskoppler in Form eines geschlitzten 3 dB-Hybrid-Hohlleiters 9 angetrieben, der mit den Beschleunigungshohlräumen 11 und über Kopplungsblenden 101 bzw. 102 verbunden ist. Grundsätzlich besteht der Koppler 9 aus benachbarten Hohlleiterpassagen 105 und 106, die durch breite Wände 108, 109, relativ schmale Wände 110, 111 und eine gemeinsame Wand 114- gebildet sind. Die gemeinsame Wand 114- ist mit einem oder mehreren Schlitzen wie Schlitzen 115 und 116

..»/13

versehen. Das äußere Ende der Hohlleiterpassage 106 bildet eine Einlaßöffnung 118 zur Einführung von Hochfrequenzleistung von einer nicht dargestellten üblichen HF-Quelle ο Das äußere Ende der Hohlleiterpassage 105 ist vorzugsweise rechtwinklig abgebogen, um eine HF-Last«=- Sektion 120 zu bilden, die eine Ersatzlast in Form eines sich verjüngenden, verlustbehafteten Keramikblocks enthält«, Der Betrieb des beschriebenen Eingangskopplers ist SO₉ daß an der Öffnung 118 eingeführte HF-Leistung sich an den Schlitzen 115 ^n<3- 116 gleichmäßig aufteilt, um jeden der Hohlräume 11 und 12 zu treiben» Die geschlitzt© Anordnung arbeitet in der Weise, daß dafür gesorgt wird, daß die elektromagnetische Schwingung durch die Blende phasenmäßig 90° gegen' die elektromagnetische Schwingung durch Blende 101 versetzt ist, so daß die Hohlräume und 12 mit 90° Phasenversetzung getrieben werden. Falls irgendein Problem auftritt, das dafür sorgt, daß Leistung von den Unterstrukturen zurückreflektiert wird, wird diese durch die Kopplerstruktur so abgelenkt, daß sie die Einlaßöffnung 118 nicht erreicht und vollständig an die Ersatzlastsektion 120 übertragen wird, so daß die HF-Treibquelle gegen Schaden geschützt wird» Der Enti-mrf von speziellen Hybrid-Ansehlüssen wie Koppler 9 ist bekannt, z.B. aus LJ» Rib let, "The Short-slot Hybrid Junction", Proc. I.R=E„,Band 40, So 180-184 (Februar 1952); E. Hadge, "Compact Top-Wall Hybrid Junction", IRE Trans« Microwave Theory & Technique, Band 1, S₀ 29-30 (1953) R. Levy "Directional Couplers" (in Advances in Micro·= waves, Band 1), 1966, z»B_e S₀ 150=152_o

Wie oben angegeben, ist die Stehwellen-Unterstruktur, die aus den ungeradzahligen Beschleunigungshohlräumen 11, 13, 15, 17, 19 und 21 und Seitenhohlräumen 21, 23, 25, und 29 besteht, nicht mit der Stehwellen-Unterstruktur gekoppelt, die aus den geradzahligen Beschleunigungshohlräumen und geradzahligen Seitenhohlräumen besteht,

O O O / X^¹V*

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und so können die Unterstrukturen phasenmäßig gegeneinander versetzt betrieben werden. Vie ebenfalls oben erwähnt, arbeitet jede der Unterstrukturen im ίΤ/2-Modus, so daß benachbarte Beschleunigungshohlräume in der ungeradzahligen Unterstruktur, etwa die Hohlräume 11 und 13, phasenmäßig um 180° versetzt sind, und benachbarte Beschleunigungshohlräume in der geradzahligen Unterstruktur, etwa die Hohlräume 12 und 14, ebenfalls 180° phasenmäßig gegeneinander versetzt sind. Die benachbarten Beschleunigungshohlräume in jeder Unterstruktur haben einen solchen Abstand längs des Strahlweges, daß ein geladenes Partikel, das maximale Beschleunigung in einem Hohlraum der Unterstruktur erfahren hat (beispielsweise in Hohlraum 11),sich in jedem anderen Hohlraum der gleichen Unterstruktur (etwa Hohlraum 13) dann befindet, wenn das Feld darin seine maximale Beschleunigung liefert. Da benachbarte Beschleunigungshohlräume innerhalb jeder der unabhängigen Unterstrukturen 180° phasenversetzt sind, ist es notwendig, daß die Phasenverschiebung zwischen den Beschleunigungshohlräumen einer Unterstruktur und den benachbarten Beschleunigungshohlräumen der anderen Unterstruktur 90° beträgt. Mit anderen Worten, wenn der Strahl vom Beschleunigungshohlraum 11 zum Beschleunigungshohlraum 13 in der Zeit läuft, die für eine Phasenverschiebung von 180° benötigt wird, durchläuft er die halbe Distanz, d.h., die vom Beschleunigungshohlraum 11 zum Beschleunigungshohlraum 12, in der halben Zeit und damit muß die Phasenverschiebung zwischen Beschleunigungshohlräumen 11 und 12 zur maximalen Beschleunigung halb so groß sein wie die Phasenverschiebung zwischen Beschleunigungshohlräumen 11 und 13· Die Unterstrukturen müssen also um 90° phasenversetzt angetrieben werden, und eine solche Phasenlage wird durch den Eingangskoppler 9 geschaffen.

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Claims

Vl P4-73

Patentansprüche

Stehwellen-Linearbeschleuniger mit einer wenigstens zwei durch außerhalb des Strahlweges angeordnete Kopplungseinrichtungen gekoppelte, in Strahlrichtung aufeinanderfolgende Hohlraumresonatoren aufweisenden Beschleunigungsstrecke, bei dem zwischen je zwei miteinander gekoppelten Hohlraumresonatoren wenigstens ein zusätzlicher, auf die gleiche Frequenz abgestimmter Hohlraum angeordnet ist, der getrennt von den benachbarten Hohlräumen mit Anregungsenergie versorgt wird., so daß die Stehwelle in den miteinander gekoppelten Hohlraumresonatoren unabhängig sein kann von der Stehwelle in dem zusätzlichen Hohlraumresonator bzw. den zusätzlichen Hohlraumresonatoren, nach Patent ... (Patentanmeldung P 24- 50 131°3), dadurch gekennzeichnet, daß an einen der miteinander gekoppeltes Hohlraumresonatoren und den dazwischen geschalteten zusätzlichen Hohlraumresonator ein Eingangskoppler angeschlossen ist, der aus einem Hohlleiter-Hybrid-Anschluß mit zwei benachbarten Hohlleitersektionen mit einer gemeinsamen Wand besteht, die einen Koppel=· schlitz aufweist, wobei ein Ende der beiden Hohlleitersektionen jeweils mit einem Hohlraumresonator auf verschiedenen Seiten der gemeinsamen Hand verbunden ist«

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2. Beschleuniger nach Anspruch 1 mit mehr als zwei miteinander gekoppelten Hohlräumen und mit mehreren zusätzlichen Hohlräumen, von denen je einer zwischen zwei miteinander gekoppelten Hohlräumen angeordnet ist, bei dem die zusätzlichen Hohlräume ebenfalls durch außerhalb des Strahlwegs angeordnete Kopplungseinrichtungen miteinander gekoppelt sind, so daß zwei ineinander geschachtelte Unterstrukturen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskoppler mit aneinandergrenzenden Beschleunigungshohlräumen verbunden ist.
J. Beschleuniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die'miteinander gekoppelten Hohlräume mit in Resonanz befindlichen Kopplungshohlräumen gekoppelt sind, die sich außerhalb der Beschleunigungshohlräume befinden.
4-. Beschleuniger nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskoppler die Eingangswelle in zwei phasenmäßig um 90° gegeneinander versetzte Wellen aufteilt.
5. Beschleuniger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskoppler einen rechteckigen Innenquerschnitt hat und die gemeinsame Wand zwei Koppelschlitze aufweist.
6. Beschleuniger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Hohlleitersektionen an eine Ersatzlast angeschlossen ist.

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