DE2953877C2

DE2953877C2 - Device for deflecting a bundle of charged particles

Info

Publication number: DE2953877C2
Application number: DE2953877A
Authority: DE
Inventors: Gennadij Ivanovi&ccaron; Leningrad Razin; Dmitrij Sergeevi&ccaron; Valtman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1985-01-03
Also published as: DE2953877A1; WO1981001228A1; JPS56501381A; CH652553A5

Description

At < At <

2/, L 2 /, L

und W >and W>

worin:wherein:

d — Durchmesser des Bündeis geladener Teilchen, d - diameter of the bundle of charged particles,

/ι — Längsablenkungsfrequenz,/ ι - longitudinal deflection frequency,

h — Querablenkungsfrequenz, h - transverse deflection frequency,

L — Größe der maximalen Ablenkung des Bündels über die Länge des Austrittsfensters bedeutet. L - means the size of the maximum deflection of the beam over the length of the exit window.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Wechselverzögerungseinheit (7) dem Ausgang der Treiberstufe (9; des Längsablenkstromgenerators (5) zugeschaltet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the input of the change delay unit (7) the output of the driver stage (9; the longitudinal deflection current generator (5) switched on is.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zwischen dem Ausgang des Längsablenkstromgenerators (5) und dem Eingang der Wechselverzögerungseinheit (7) eingeschalteten Former (11) synchronisierender Impulse enthält, der zur Erzeugung der synchronisierenden Impulse in Zeitpunkten dieni, wenn der Strom in den Wicklungen des Elektromagnets (1) zur Längsablenkung seinen maximalen Wert erreicht.3. Device according to claim 1, characterized in that it has a between the output of the Longitudinal deflection current generator (5) and the input of the alternating delay unit (7) switched on Former (11) contains synchronizing pulses, which is used to generate the synchronizing pulses in Points in time are used when the current in the windings of the electromagnet (1) is used for longitudinal deflection maximum value reached.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselverzögerungseinheit (7) einen Impulszähler (15), dessen Zähleingang gleichzeitig als Eingang der Wechselverzögerungseinheit (7) dient, einen den Ausgängen des Impulszählers (15) zugeschalteten Dechiffrator (16) und Elemente (17) der fixierten Verzögerung, die zwischen den Ausgängen des Dechiffrators (16) und dem Ausgang der Wechselverzögerungseinheit (7) eingeschaltet sind, enthält.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the change delay unit (7) a pulse counter (15), the counting input of which also serves as the input of the change delay unit (7) is used, a decoder connected to the outputs of the pulse counter (15) (16) and elements (17) of the fixed delay, between the outputs of the decipherer (16) and the output of the change delay unit (7) are turned on.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselverzögerungseinheit (7) einen Impulszähler (15). dessen Zähleingang gleichzeitig als Eingang der Wechselverzögerungseinheit (7) dient, einen den Ausgängen5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the change delay unit (7) a pulse counter (15). its counter input at the same time as the input of the change delay unit (7) serves, one of the outputs

des Impulszählers (15) zugeschalteten Dechiffrator (16), einen Integrator (23), dessen Eingang über eine ODER-Schaltung (22) mit den Ausgängen des Dechiffrators (16) verbunden ist, und einen Komparator (24), dessen Eingang mit dem Ausgang des Integrators (23) in Verbindung steht und sein Ausgang gleichzeitig als Ausgang der Wechselverzögerungseinheit (7) dient, wobei den Ausgängen des Dechiffrators (16) Zener-Dioden (26) zugeschaltet sind, die sich durch den Wert der Stabilisierungsspannung voneinander unterscheiden, aufweistof the pulse counter (15) connected decoder (16), an integrator (23), the input of which has a OR circuit (22) is connected to the outputs of the decipherer (16), and a comparator (24), the input of which is connected to the output of the integrator (23) and its output at the same time serves as the output of the changeover delay unit (7), the outputs of the deciphering device (16) Zener diodes (26) are switched on, which are determined by the value of the stabilization voltage differ from each other, has

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welche aus der FR-PS 12 51 686 bereits bekannt istThe invention relates to a device according to the preamble of claim 1, which from FR-PS 12 51 686 is already known

Vorangehender Stand der TechnikPrior art

Im Gegensatz zu den fur die wissenschaftliche Forschung bestimmtem Beschleunigern müssen die industriellen Beschleuniger, die z. B. zur Bestrahlung von Materialien verwendet werden, Bestrahlungsfelder bedeutender Ausdehnung gewährleisten, die mindestens der Breite des der Bestrahlung unterliegenden Materials gleich ist Die Bearbeitung der gesamten Oberfläche des Materials wird mittels einer Verschiebung des Materials längs dessen Länge durch das Bestrahlungsfeld erreicht.In contrast to accelerators intended for scientific research, industrial accelerators Accelerators z. B. used to irradiate materials, irradiation fields more important Ensure expansion that is at least the width of the material subject to the irradiation The machining of the entire surface of the material is carried out by means of a displacement of the material along its length achieved by the irradiation field.

Die Bildung von ausgedehnten Bestrahlungsfeldern durch die Formierung eines Bündels mit einem Querschnitt entsprechender Ausdehnung unmittelbar in der Beschleunigungsstruktur des Beschleunigers bietet große Schwierigkeiten und wird zur Zeit praktisch nicht verwendet. Die größte Verbreitung hat das Verfahren zur Formierung von ausgedehnten Bestrahlungsfeldern erhalten, das auf der Ablenkung geladener Teilchen beruht, d. h. auf der Verschiebung eines Bündels geringen Querschnitts über die zu bestrahlende Oberfläche durch die Ablenkung desselben mittels eines zeitlich modulierten Felds, z. B. eines magnetischen Felds.The formation of extensive radiation fields through the formation of a bundle with a cross-section corresponding expansion directly in the acceleration structure of the accelerator offers great Difficulty and is practically not used at the moment. The process is most widespread for the formation of extensive radiation fields, which is based on the deflection of charged particles, d. H. on the displacement of a bundle of small cross-section across the surface to be irradiated the deflection of the same by means of a time-modulated field, e.g. B. a magnetic field.

Die minimale Frequenz des Ablenkstroms wird aufgrund von zwei Kriterien gewählt: Erstens müssen die Bahnen des Bündels auf dem zu bestrahlenden Materia! bei der Bewegung des letzteren einander überdecken bzw. mindestens einander berühren, da anderenfalls verschiedene Punkte des zu bestrahlenden MaterialsThe minimum frequency of the deflection current is chosen on the basis of two criteria: First, they must Tracks of the bundle on the materia to be irradiated! overlap with the movement of the latter or at least touch each other, otherwise different points of the material to be irradiated

so unterschiedliche Bestrahlungsdosen erhalten werden. Daraus folgt, daß je höher die Bewegungsgeschwindigkeit des zu bestrahlenden Materials und je geringer der Durchmesser des Bündels sind, desto größer die Frequenz dessen Ablenkung sein muß.thus different radiation doses can be obtained. It follows that the higher the speed of movement of the material to be irradiated and the smaller the diameter of the bundle, the greater the frequency whose distraction must be.

Zweitens wird beim Durchlaufen der beschleunigten Teilchen durch die Folie, aus der das Austrittsfenster ausgeführt ist, ein Teil ihrer Energie verloren und in Wärme umgewandelt, die die Folie erwärmt. Bei der Bewegung des Bündels über die Folie überschreitet !'c lokale Folientemperatur an der Stelle, wo das Bündel die Folie durchdringt, die mittlere Temperatur der Folie um so mehr, je geringer die Bewegungsgeschwiridigkeit des Bündels über die Folie ist. Die lokale Überhitzung der Folie ist gefährlich sowohl aus dem Gesichtspunkt deren eventuellen Aufschmelzung als auch aus dem Gesichtspunkt der ständig wirkenden VViiimevcrformungen der Folie, die zu einer Zerstörung derselben bei Temperaturen führen, die ihre Schmelztemperatur wc-Second, when the accelerated particles pass through the film, from which the exit window is carried out, some of its energy is lost and converted into heat, which heats the film. In the Movement of the bundle over the foil exceeds! 'C local film temperature at the point where the bundle penetrates the film, the mean temperature of the film the more the lower the speed of movement of the bundle over the film. The local overheating the film is dangerous both from the point of view of its eventual melting and from the point of view of the constantly acting Viiimevcrformations of the film, which lead to its destruction at temperatures that wc-

sentlich unterschreiten. Daraus folgt, daß zur Vermeidung lokaler Oberhitzungen der Folie die Ablenkungsfrequenz möglichst hoch sein muß. significantly below. It follows that to avoid it local overheating of the film, the deflection frequency must be as high as possible.

Bei einer genügend hohen Ablenkungsfrequenz, wenn eine lokale Überhitzung praktisch fehlt, hängt die stationäre Folientemperatur vom Verhältnis des Stromwerts des Bündels geladener Teilchen zur Fläche der Folie, über die das Bündel zerstreut wird, ab.With a sufficiently high deflection frequency, when local overheating is practically absent, the stationary film temperature from the ratio of the current value of the bundle of charged particles to the area of the Foil over which the bundle is scattered.

Die Bahn des Bündels auf dem Austrittsfenster stellt bei der Verwendung der beschriebenen Einrichtung einen schmalen Streifen dar, dessen Breite dem Durchmesser des Bündels gleich ist und dessen Länge durch -die Ausmaße der zu bestrahlenden Gegenstände bestimmt wird. Demzufolge, daß die Stromdichte an der Achse des Bündels bedeutend höher als in dessen Randgebiet ist, trägt dabei die größte Wärmebeanspruchung der Mittelteil der Folie über ihre Breite, wo die Wärmeableitung besonders erschwert ist Die ungleichmäßige Verteilung der Wärmebeanspruchung über die Folie kann zur Überhitzung einzelner Folienabschnitte und zum Ausfall der Folie führen.The path of the bundle on the exit window provides one with the use of the device described narrow strips, the width of which is equal to the diameter of the bundle and the length of which is equal to -The dimensions of the objects to be irradiated are determined. As a result, the current density at the The axis of the bundle is significantly higher than in its edge area and bears the greatest thermal stress the middle part of the film across its width, where the heat dissipation is particularly difficult The uneven Distribution of the thermal stress over the film can lead to individual film sections and overheating lead to failure of the film.

Außerdem steigt mit dem Anstieg der Stromdichte des Bündels die Wärmebeanspruchung der Folie an, und es ist erwünscht, zwecks deren Verminderung die Fläche des Austrittsfensters, über die das Bündel zerstreut wird, zu vergrößern. In der beschriebenen Einrichtung ist jedoch wegen der Ablenkung des Bündels nur in einer Richtung die Arbeitsfläche der Folie, d. h. die Fläche, die vom Bündel durchdrungen wird, gering, und es f\ — Längsablenkungsfrequenz, fi — Querablenkungsfrequenz.In addition, as the current density of the bundle increases, so does the thermal stress on the film, and it is desirable, in order to reduce it, to increase the area of the exit window over which the bundle is diffused. In the device described, however, because of the deflection of the bundle in only one direction, the working surface of the film, ie the area through which the bundle penetrates, is small, and it f 1 - longitudinal deflection frequency, fi - transverse deflection frequency.

L — G^röße der maximalen Ablenkung des Bündelt längs des Auslaßfensters (Länge der Längsablenkung), L - G ^r Oesse the maximum deflection of the Bundles along the Auslaßfensters (length of the longitudinal deflection),

d — Durchmesser des Bündels geladener Teilchen d - diameter of the bundle of charged particles

bedeutetmeans

Also, je geringer der Durchmesser des Bündels und je größer die erforderliche Größe der Ablenkung des Bündels längs des Austrittsfensters sind, um so größer muß das Verhältnis hlf\ sein.Thus, the smaller the diameter of the bundle and the larger the required amount of deflection of the bundle along the exit window, the larger the ratio must be.

Zur Erhöhung der Arbeitsproduktivität einer Anlage zur strahlenchemischen Bearbeitung von Materialien ist eine Vergrößerung der Stromdichte und eine Steigerung der Bewegungsgeschwindigkeit des zu bestrahlenden Materials erforderlich, und es muß also die Frequenz der Längsablenkung und damit die Frequenz der Querablenkung vergrößert werden. Dabei kann zwecks Erfüllung dr,r Bedingung des Anliegens der Bahnabschnitte eines Bündels während zwe. nacheinanderfolgenden Halbperioden der Ablenkung die Frequenz der letzteren eventuell sich so hoch ergeben, daß infolge einer Vergrößerung der sich in den Wandunger; derTo increase the work productivity of a plant for the radiation chemical processing of materials an increase in the current density and an increase in the speed of movement of the to be irradiated Material required, and it must be the frequency of the longitudinal deflection and thus the frequency of the Lateral deflection can be increased. In this case, for the purpose of fulfilling dr, r condition that the path sections are in contact of a bundle during two. successive half-periods of the deflection the frequency of the the latter possibly result so high that as a result of an enlargement of the wall in the wall; the

Vakuumkammer ausbildenden Wirbelströme die Kennlinie der Zeitänderung des Querablenkfelds verzerrt wird. Das führt zur Störung der Linearität der Verschiebung des Bündels über die Folie und damit zu einer ungleichmäßigen Erwärmung der Folie und Überhit-Eddy currents forming vacuum chambers distort the characteristic curve of the time change of the transverse deflection field will. This leads to the disruption of the linearity of the displacement of the bundle over the film and thus to a uneven heating of the film and overheating

ist also bei der Verwendung einer solchen Einrichtung 30 zung deren einzelner Abschnitte,
zur Ablenkung eines Bündels, der eine genügend hohe Außerdem führt eine Erhöhung der Querablenkungs-If such a device is used, then its individual sections are used,
to deflect a bundle that has a sufficiently high In addition, an increase in the transverse deflection

Stromdichte aufweist, eine Verminderung der Lebens- frequenz zu einer Erwärmung der Wandungen der Vadauer der Folie am Austrittsfenster unvermeidlich. kuumkammer durch die Wirbelströme und zu einemCurrent density, a decrease in the frequency of life to a warming of the walls of the Vadauer the film on the exit window is unavoidable. vacuum chamber through the eddy currents and to one

Die Erfindung geht von einer Einrichtung zur Ablen- zusätzlichen Leistungsverbrauch aus dem Querablenkkung eines Bündels geladener Teilchen aus, die in der 35 stromgenerator, so daß die Leistung des letzteren gesteigert werden muß. Die Einführung in den Aufbau der Vakuumkammer von besonderen Teilen aus Isolierstoff, z. B. aus Glas oder Porzellan, setzt jedoch die Sicherheit des Aufbaus herab, verkompliziert ihn und wird i« der 40 Praxis in der Regel nicht verwendetThe invention is based on a device for diverting additional power consumption from the transverse deflection a bunch of charged particles from that in the 35 current generator, so that the performance of the latter is increased must become. The introduction to the construction of the vacuum chamber from special parts made of insulating material, z. B. made of glass or porcelain, however, reduces the security of the structure, complicates it and becomes it 40 Usually not used in practice

Wird andererseits die Querablenkungsfrequenz auf einem Pegel eingehalten, bei dem die Wirbelstromverluste in den Wandungen der Kammer den zulässigen Wert nicht überschreiten, so kann eine Verminderung des 45 Bündeldurchmessers sowie eine Verlängerung des Austrittsfensters und eine Erhöhung der Querablenkungsfrequenz dazu führen, daß die Bündelbahn auf der Folie während jeder Halbperiode der Querablenkung an die Bündelbahn während der vorangehenden Halbperiode recht zueinander gerichteten Ablenkfeldern kann die 50 der Querablenkung nicht mehr anliegen wird, weshalb mit dem Bündel zu bestrahlende Oberfläche der Folie der durch das Bünde! bestrahlte Folienabschnitt nichtOn the other hand, the transverse deflection frequency is maintained at a level at which the eddy current losses in the walls of the chamber do not exceed the permissible value, a reduction in the 45 bundle diameter as well as an extension of the exit window and an increase in the transverse deflection frequency will result in the bundle web on the film during each half cycle of the transverse deflection to the bundle path during the previous half cycle The 50 of the transverse deflection can no longer be applied to deflection fields directed right to one another, which is why surface of the film to be irradiated with the bundle of the through the bundle! did not irradiate film section

einen durchlaufenden Streifen, sondern eine gebrochene Linie darstellen wird, deren Breite dem Bündeldurchme^ser pleach ist, und die der Form nach der Stromänderung in den Wicklungen des Elektromagnets für diewill represent a continuous stripe, but a broken line, the width of which corresponds to the diameter of the bundle pleach, and that of the shape according to the change in current in the windings of the electromagnet for the

FR-PS 12 51 686 beschrieben ist Diese Einrichtung enthält einen Elektromagnet für die Längsablenkung und einen Elektromagnet für die Querablenkung, die außerhalb der mit dem Beschleuniger der geladenen Teilchen gekoppelten Vakuumkammer angeordnet werden, sowie Generatoren des Längs- und Querablenkstroms, die den Wicklungen der entsprechenden Elektromagnete zugeschaltet sind. Der Elektromagnet für die Längsablenkung gewährleistet ein Feld, das das Bündel über die Länge des Austrittsfensters der Vakuumkammer ablenkt, und der Elektromagnet für die Querablenkung erzeugt ein Feld, das das Bündel über die Breite des Austrittsfensters ablenkt.
Infolge der Einwirkung auf das Bündel von zwei senk-FR-PS 12 51 686 is described This device contains an electromagnet for the longitudinal deflection and an electromagnet for the transverse deflection, which are arranged outside the vacuum chamber coupled with the accelerator of the charged particles, as well as generators of the longitudinal and transverse deflection currents, which the windings of the corresponding Electromagnets are switched on. The longitudinal deflection electromagnet provides a field that deflects the bundle the length of the exit window of the vacuum chamber, and the transverse deflection electromagnet creates a field that deflects the bundle the width of the exit window.
As a result of the action on the bundle of two lowering

die Form eines durchlaufenden Streifens aufweisen, dessen Länge ungefähr der Länge des Austrittsfensters gleich ist, und dessen Breite den Durchmesser des Bündels bedeutend überschreitet. Es ist einleuchtend, daß zum Erhalten einer Bahn des Bündels am Austrittsfenster in Form eines durchlaufenden Streifens ein solches Verhältnis der Frequenzen der Längs- und Querablenkung erforderlich ist, bei dem die Bündelbahn während jeder Halbperiode der Querablenkung der Bündelbahn während der vorangehenden Querablenkung anliegt oder diese sogar teilweise überdeckt, d. h. es muß der Beziehunghave the shape of a continuous strip, the length of which is approximately the length of the exit window is equal, and the width of which significantly exceeds the diameter of the bundle. It is evident that to obtain a path of the bundle at the exit window in the form of a continuous strip Ratio of the frequencies of the longitudinal and transverse deflection is required at which the bundle path during every half period of the transverse deflection of the bundle path during the previous transverse deflection or even partially cover them, d. H. it must be the relationship

L_ dL_ d

6565

genügen; worin:suffice; wherein:

Querablenkung entspricht. Die Folie des Austrittsfensters wird also in diesem Fall desgleichen ungleichmäßig erwärmt und ihre Lebensdauer wird herabgesetzt.Lateral deflection corresponds. The film of the exit window In this case, therefore, it is likewise heated unevenly and its service life is reduced.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplain the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eint Einrichtung zur Ablenkung eines Bündels geladener Teilchen zu schaffen, bei der der Generator des Querablenkstroms so wirkt, c*aß eine gleichmäßige Verteilung der Wärmebeanspruchung über die Folie des Austrittsfensters der Vakuumkammer ohne Erhöhung der Querablenkungsfrequenz gewährleistet wird.The invention is based on the object of a device to create deflection of a bundle of charged particles in which the generator of the transverse deflection current the effect is that the thermal stress is evenly distributed over the film of the exit window of the vacuum chamber without increasing the transverse deflection frequency is guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch die Einrichtung nach Anspruch 1 gelöst.This task is achieved by the device according to claim 1 solved.

Der zwischen dem Generator des Längsablenkstroms und dem synchronisierenden Eingang des Generators des Querablenkstroms eingeschaltete Wechselverzögerungsblock gewährleistet eine sich periodisch ändernde Zeitverschiebung der Impulse, die den Generator des Querablenkstroms synchronisieren, in bezug auf die Anfangsmomente der Längsablenkung in jeder Halbperio-Je derselben. Dadurch wird eine Verschiebung der Bahnen des Bündels geladener Teilchen auf der Oberfläche des Austrittsfensters erreicht. Dabei gewährleistet die angeführte Anzahl der durch den Wechselverzögerungsblock eingestellten Vezögerungszeiten sowie der angegebene Differenzwert dieser Verzögerungszeiten eine solche Verschiebung der Bündelbahnen, derzufolge sie nach Ablauf einer Zeit, die dem Produkt der Halbperiodendauer der Längsablenkung mit der angeführten Anzahl der Verzögerungszeiten gleich ist, dicht aneinander anliegen oder einander teilweise überdecken werden. The one between the generator of the longitudinal deflection current and the synchronizing input of the generator of the transverse deflection current switched on alternating delay block ensures a periodically changing time shift in the pulses that generate the Synchronize transverse deflection with respect to the initial moments of the longitudinal deflection in each half-period the same. This causes a shift in the orbits of the charged particle bundle on the surface of the exit window. The specified number of times is guaranteed by the change delay block set delay times as well as the specified difference value of these delay times such a shift in the bundle tracks, as a result of which they after a time equal to the product of the half-cycle duration the longitudinal deflection is the same with the stated number of delay times, close to each other are in contact or partially overlap each other.

Während eines im Vergleich mit der Periodendauer der Längsablenkung genügend großen Zeitintervalls werden also praktisch sämtliche Abschnitte der Folie des Austrittsfensters einer gleichen Einwirkung der geladenen Teilchen unterzogen und die Wärmebeanspruchung der Folie wird gleichmäßig über ihre Oberfläche verteilt. Demzufolge wird die Sicherheit der Folie und der Vakuumkammer im ganzen erhöht.During a sufficiently large time interval in comparison with the period of the longitudinal deflection So practically all sections of the film of the exit window are subjected to the same action of the charged Particles are subjected and the thermal stress on the film is uniform over its surface distributed. As a result, the safety of the film and the vacuum chamber as a whole is increased.

Wenn die Treiber tufe des Längsablenkstromgenerators die synchronisierenden Impulse mit einer Frequenz formiert, die dem Doppelwert der Längsablenkungsfrequenz gleich ist, kann der Eingang der Wechselverzögerungseinheit dem Ausgang der Treiberstufe des Längsablenkstromgenerators zugeschaltet werden.When the driver stage of the longitudinal deflection current generator, the synchronizing pulses with a frequency formed, which is equal to the double value of the longitudinal deflection frequency, the input of the change delay unit switched to the output of the driver stage of the longitudinal deflection current generator.

Eine solche Verbindung der Wechselverzögerungscirincii mti dem LängsäbienkstrcmgCRcrsicr !Si besonders einfach, da sie keine zusätzlichen Elemente erfordert. Such a connection of the alternating delay cirincii especially with the longitudinal abienkstrcmgCRcrsicr! Si simple as it does not require any additional elements.

Die Einschaltung des Formers synchronisierender Impulse zwischen dem Ausgang des Längsablenkstromgenerators und dem Eingang der Wechselverzögerungseinheit ist in den Fällen erforderlich, wenn die Treiberstufe des Längsablenkstromgenerators das Signal mit einer Frequenz erzeugt, die der Frequenz der Längsablenkung gleich ist, z. B. wenn als Treiberstufe des Längsablenkstromgenerators ein Multivibrator verwendet wird.The activation of the shaper of synchronizing pulses between the output of the longitudinal deflection current generator and the input of the change delay unit is required in those cases when the Driver stage of the longitudinal deflection generator generates the signal with a frequency that is the frequency of the Longitudinal deflection is the same, e.g. B. when a multivibrator is used as the driver stage of the longitudinal deflection current generator will.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutertThe invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawing

Es zeigtIt shows

Fig. 1 schematisch die Einrichtung zur Ablenkung eines Bündels geladener Teilchen;Fig. 1 schematically shows the device for deflection a bundle of charged particles;

F i g. 2 eine andere Verbindungsvariante des in der F i g. 1 gezeigten Wechselverzögerungsblocks mit dem Längsablenkstromgenerator:F i g. 2 shows another connection variant of the one shown in FIG. 1 change delay block with the Longitudinal deflection current generator:

Fig.3 eine andere Verbindung der Elemente des in der F i g. 1 gezeigten Wechselverzögerungsblocks, erfindungsgemäß; 3 shows another connection of the elements of the in the F i g. 1 change delay block according to the invention;

F i g. 4 eine andere Ausführungsform des in der F i g. 1 gezeigten Wechselverzögerungsblocks;F i g. 4 shows another embodiment of the FIG. 1 switching delay blocks shown;

F i g. 5a bis 5f Zeitdiagramme, die die Wirkung der in der F i g. I gezeigten Einrichtung veranschaulichen; undF i g. 5a to 5f are timing diagrams showing the effect of the FIG. I illustrate the facility shown; and

F i g. 6 Bewegungsbahnen des Bündels geladener Teilchen am Austrittsfenster der Vakuumkammer, die bei der Wirkung der in der F i g. 1 gezeigten Einrichtung gebildet werden.F i g. 6 trajectories of the bundle of charged particles at the exit window of the vacuum chamber, the in the effect of the in FIG. 1 are formed.

Beschreibung der besten Ausführungsiorm
der ErfindungDescription of the best execution
the invention

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Ablenkung eines Bündels geladener Teilchen enthält einen Elektromagneten 1 (Fig. 1) zur Längsablenkung des Bündels geladener Teilchen über die Länge des Austrittsfensters 2 einer Vakuumkammer 3, einen Elektromagneten 4 zur Ablenkung des Bündels geladener Teilchen über die Breite des Austrittsfensters 2 der Vakuumkammer 3. einen Generator 5 des Längsablenkstroms. einen Generator 6 des Querablenkstroms und eine Wechselvc-rxögerungseinheit7. The device according to the invention for deflecting a bundle of charged particles contains an electromagnet 1 (Fig. 1) for the longitudinal deflection of the bundle of charged particles over the length of the exit window 2 a vacuum chamber 3, an electromagnet 4 for deflecting the bundle of charged particles over the Width of the exit window 2 of the vacuum chamber 3. a generator 5 of the longitudinal deflection current. a generator 6 of the transverse deflection current and an alternating VC delay unit 7.

Der Elektromagnet 1 zur Längsablenkung und der Elektromagnet 4 zur Querablenkung sind in der Halsung der Vakuumkammer 3 angeordnet, die in Form eines sich in Richtung zum Auslaßfenster 2 aufweitenden Metalltrichters ausgeführt ist, dessen sich verjüngender Teil an die Aüstrittöffnung der Scschlcunigurigsröhre eines Beschleunigers 8 für die geladenen Teilchen angeschlossen ist. Das Austrittsfenster 2 der Vakuumkammer 3, durch das das vom Beschleuniger 8 formierte Bündel geladener Teilchen nach außen herausgeleitet wird, ist aus einer dünnen, für die geladenen Teilchen durchlässigen Metallfolie, z. B. Titan- oder Aluminiumfolie, ausgeführt.The electromagnet 1 for longitudinal deflection and the electromagnet 4 for transverse deflection are in the neck the vacuum chamber 3 arranged, which in the form of a widening in the direction of the outlet window 2 Metal funnel is executed, the tapering part of the outlet opening of the Scschlcunigurigsröhre an accelerator 8 for the charged particles is connected. The exit window 2 of the vacuum chamber 3, through which the bundle of charged particles formed by the accelerator 8 is led out to the outside is made of a thin metal foil permeable to the charged particles, e.g. B. titanium or aluminum foil, executed.

Jeder der Generatoren 5 und 6 enthält je eine Treiberstufe und je eine Gegentaktendstufe, wobei in der Fig. 1 nur die Treiberstufe 9 und die Endstufe 10 des Längsablenkstromgenerators 5 dargestellt sind.Each of the generators 5 and 6 contains a driver stage and a push-pull output stage, with the Fig. 1 only the driver stage 9 and the output stage 10 of the longitudinal deflection current generator 5 are shown.

Der Ausgang des Querablenksiromgenerators 6 ist den Wicklungen des Elektromagwets 4 zur Querablenkung zugeschaltet. Der Ausgang des Längsablenkstromgenerators 5 ist den Wicklungen des Elektromagnets 1 für die Längsablenkung zugeschaltet. Der Längsablenkstromgenerator5 ist auch mit dem Eingang der Wechselverzögerungseinheit 7 so verbunden, daß dem Eingang der Wechselverzögerungseinheit 7 Impulse in den Zeitpunkten zukommen, wenn der Strom in den Wicklungen des Elektromagnets 1 zur Längsablenkung seinen maximalen Wert erreicht. Der Ausgang des Wechselverzögerungseinheit 7 steht mit dem synchronisierenden Eingang des Querablenkstromgenerators 6 in Verbindung.The output of the Querablenksiromgenerators 6 is the windings of the electromagwets 4 for the transverse deflection switched on. The output of the longitudinal deflection generator 5 is the windings of the electromagnet 1 switched on for the longitudinal deflection. The longitudinal deflection generator5 is also with the input the change delay unit 7 connected so that the input of the change delay unit 7 pulses come at the times when the current in the windings of the electromagnet 1 for longitudinal deflection reached its maximum value. The output of the changeover delay unit 7 is linked to the synchronizing unit Input of the Querablenkstromgenerators 6 in connection.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Eingang der Wechselverzögerungseinheit 7 mit dem Ausgang der Treiberstufe 9 des Längsablenkstromgenerators 5 verbunden, wobei die Treiberstufe 9 Impulse mit einer Frequenz formiert, die dem Doppelwert der Frequenz des Längsablenkstroms gleich ist.According to one embodiment of the invention, the input of the change delay unit 7 is connected to the Output of the driver stage 9 of the longitudinal deflection generator 5 connected, the driver stage 9 pulses formed with a frequency that is equal to twice the frequency of the longitudinal deflection current.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Ausgang des Längsablenkstromgenerators 5 (F i g. 2) und dem Eingang der Wechselverzögerungseinheit 7 ein Former 11 synchronisierender Impulse eingeschaltet, der zur Erzeugung der synchronisierenden Impulse in Zeitpunkten dient, wenn der Strom in den Wicklungen des Elektromagnets 1 zur Längsablenkung seinen maximalen Wert erreicht. Der Former 11 synchronisierender Impulse enthält z. B. einen Differenzierkreis, der durch die den Ausgängen der Gegentaktstufe 10 des Generators 5 zugeschalteten Kondensatoren 12 und einen Widerstand 13 gebildet ist. sowie Trenndioden 14. Es ist zweckmäßig, diese Ausführungsform der Erfindung dann zu verwenden, wenn die Impulsfrequenz der Treiberstufe 9 des Längsablenkstromgenerators 5 der Querablenkungsfrequen/. gleich ist, ζ. B. wenn als Treiberstufe 9 des Generators 5 ein Multivibrator dient- Die Wechselverzögerungseinheit 7According to another embodiment of the invention is between the output of the longitudinal deflection current generator 5 (F i g. 2) and the input of the change delay unit 7, a former 11 synchronizing Pulses switched on, which is used to generate the synchronizing pulses at times when the Current in the windings of the electromagnet 1 for longitudinal deflection has reached its maximum value. Of the Former 11 synchronizing pulses contains z. B. a Differentiating circuit, which is connected by the outputs of the push-pull stage 10 of the generator 5 Capacitors 12 and a resistor 13 is formed. as well as isolating diodes 14. It is expedient to use this embodiment of the invention to use when the pulse frequency of the driver stage 9 of the longitudinal deflection current generator 5 of the cross deflection frequencies /. same is, ζ. B. if a driver stage 9 of the generator 5 The multivibrator is used - The change delay unit 7

ist zur Verzögerung der dem synchronisierenden Eingang des Qucrablenkstromgenerators 6 (Fig. I) zukommenden Signale in bezug auf die Zeitpunkte, in denen der Sirom in oen Wicklungen des Elektromagnets 1 /ur Längsablenkung seinen maximalen Wen hat, d. h. in bezug auf die Anfangsmomente der Längsablenkung, bestimmt, wobei die Verzögerungszeit mit dem Eintreffen d-'i- nächstfolgenden Signals an den Eingang der Wechseiverzögerungseinheit 7 selbsttätig so geändert wird, daß die Bahnen des Bündels geladener Teilchen nach Verlauf einer gewissen Zeit an dem Austrittsfenster 2 aneinander dicht anliegen oder einander teilweise überdecken. Offensichtlich ist zur Ausführung dieser Bedingung erforderlich, daß die durch die Wechselver-/ögerungseinheit 7 gewährleistete Verzögerungszeit sich diskret um einen solchen Zeitwert At ändert, in dessen Verlauf das Bündel geladener Teilchen sich um einen Abstand verschiebt, der seinem Durchmesser gleich oder geringer als sein Durchmesser ist Der Anderungsschritt At der Verzögerungszeit wird also durch folgende Beziehung bestimmt:is to delay the synchronizing input of the Qucrablenkstromgenerators 6 (Fig. I) incoming signals in relation to the times at which the Sirom in the windings of the electromagnet 1 / ur longitudinal deflection has its maximum value, ie in relation to the initial moments of the longitudinal deflection, The delay time is automatically changed with the arrival of the next following signal at the input of the alternating delay unit 7 so that the paths of the bundle of charged particles lie close to one another or partially overlap after a certain time at the exit window 2. Obviously, to implement this condition it is necessary that the delay time ensured by the change delay unit 7 changes discretely by such a time value At , in the course of which the bundle of charged particles is displaced by a distance that is equal to or less than its diameter is The change step At of the delay time is thus determined by the following relationship:

worin:wherein:

d — Durchmesser des Bündels geladener Teilchen, f\ — Längsablenkungsfrequenz, d - diameter of the bundle of charged particles, f \ - longitudinal deflection frequency,

L - Größe der maximalen Ablenkung des Bündels längs des Austrittsfensters, d. h. Länge der Längsablenkung bedeutet. L - size of the maximum deflection of the bundle along the exit window, that is, means length of the longitudinal deflection.

Dabei ist ausreichend, wenn sich die Verzögerungszeit in den Grenzen einer Periode der Querablenkung ändert, demzufolge die erforderliche Anzahl N der Verzögerungsstufen, d. h. die Anzahl der durch die Wechselverzögerungseinheit 7 gewährleisteten Verzögeruneszeiten, aus der BeziehungIt is sufficient if the delay time changes within the limits of a period of the transverse deflection, consequently the required number N of delay stages, ie the number of delay times guaranteed by the changeover delay unit 7, from the relationship

N > N >

f₇Atf ₇ at

worin h die Querablenkungsfrequenz bedeutet, bestimmt werden kann.where h is the transverse deflection frequency, can be determined.

Es sei z. B. die Länge der Längsablenkung gleich 2000 mm. der Durchmesser des Bündels gleich 3 mm, die Längsablenkungsfrequenz gleich 100 Hz und die Querablenkungsfrequenz gleich 5000 Hz. Dann ist Jt < 7,5 [is und N> 26,6, d. h. es kann N=27 angenommen werden.Let it be B. the length of the longitudinal deflection is 2000 mm. the diameter of the bundle is 3 mm, the longitudinal deflection frequency is 100 Hz and the transverse deflection frequency is 5000 Hz. Then Jt < 7.5 [is and N> 26.6, ie N = 27 can be assumed.

Beim Eintreffen an den Eingang der Wechselverzögerungseinheit 7 von N nacheinanderfolgenden Signalen ändert sich also die Verzögerungszeit mit einem Schritt Jf im Bereich von 0 bis (N-X)At Es stellt sich z. B. beim Eintreffen des ersten Signals aus dieser Folge eine Verzögerungszeit gleich Null, beim Eintreffen des zweiten Signals eine Verzögerungszeit gleich At, beim Eintreffen des dritten Signals eine Verzögerungszeit gleich 2 At und beim Eintreffen des letzten Signals eine Verzögerungszeit gleich (N-X) At ein. Für die nächste Folge aus N Signalen liegt eine ähnliche Änderung der Verzögerungszeit vor. When N successive signals arrive at the input of the changeover delay unit 7, the delay time changes with a step Jf in the range from 0 to (NX) At . B. when the first signal from this sequence arrives, a delay time equal to zero, when the second signal arrives, a delay time equal to At, when the third signal arrives, a delay time equal to 2 At and when the last signal arrives, a delay time equal to (NX) At . There is a similar change in the delay time for the next sequence of N signals.

Die minimale Verzögerungszeit kann auch nicht gleich Null sein und einem gewissen Wert to entsprechen, wobei sich die Verzögerungszeit dann von to bis ta+(N-I) At mit dem Schritt At verändern wird. Diese minimale Verzögerungszeit to muß jedoch genügend klein gewählt werden, so daß der Übergang des Bündels von einer Bahn auf die andere in den Randabschnitten des Aiistrittsfensters 2 über dessen Länge geschieht.The minimum delay time can also not be zero and correspond to a certain value to, the delay time then changing from to to ta + (NI) At with the step At . This minimum delay time to must, however, be chosen to be sufficiently small so that the transition of the bundle from one path to the other takes place in the edge sections of the exit window 2 over its length.

Es soll vermerkt werden, daß die Änderung der Verschiebung irgendeines Signals am Eingang des Querab· lenkstromgenerators 6 im Vergleich mit der Verschiebung des ihm vorangehenden Signals um den Wert At für die Gewährleistung des Anliegens der Bahnen des Bündels auf dem Austrittsfenster 2 nicht obligatorische Bedingung ist. Tatsächlich kann sich die Verzögerungszeit mit dem Eintreffen der nacheinanderfolgenden Signale an den Eingang der Wechselverzögerungseinheit 7 nicht nur in der Reihenfolge eines monotonen Anoder Abstiegs, sondern auch in jeder beliebigen Reihenfolge ändern, jedoch so, daß sich die Verzögerungszeit jedes, aus einer beliebigen Folge von N Signalen genommenen Signals von der Verzögerungszeit jedes beliebigen von den übrigen Signale derselben Folge unterscheidet. Mit anderen Worten, ist die Verzögerungszeit eines aus der Folge von N Signalen genommenen Signals dem Wert KAi(oder ro+ KAi)gleich, worin K eine ganze Zahl von Null bis (N-X) bedeutet, wobei jedem Signal in dieser Folge ein eigener Zahlenwert von K entspricht, der sich von den Zahlenwerten K für die übrigen Signale dieser Folge unterscheidet.It should be noted that the change in the displacement of any signal at the input of the transverse deflection current generator 6 in comparison with the displacement of the signal preceding it by the value At is not an obligatory condition for ensuring that the paths of the beam lie on the exit window 2. In fact, with the arrival of the successive signals at the input of the changeover delay unit 7, the delay time can change not only in the order of a monotonous rise or fall, but also in any order, but in such a way that the delay time of any one of any sequence of N Signals taken differs from the delay time of any of the other signals of the same sequence. In other words, the delay time of a signal taken from the sequence of N signals is equal to the value KAi (or ro + KAi) , where K is an integer from zero to (NX) , each signal in this sequence having its own numerical value of K which differs from the numerical values K for the other signals of this sequence.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Wechselverzögerungseinheit 7 einen Impulszähler 15, einen Dechiffrator 16 und Elemente 17 der fixierten Verzögerung, die zwischen den Ausgängen des Dechiffrators 16 und dem Ausgang des Wechselverzögerungsblocks 7 eingeschaltet sind.According to one embodiment of the invention, the change delay unit 7 contains a pulse counter 15, a decipherer 16 and elements 17 of the fixed delay between the outputs of the decipherer 16 and the output of the change delay block 7 are switched on.

Der Zähleingang des Impulszählers 15 dient gleichzeitig als Eingang der Wechselverzögerungseinheit 7. Die Anzahl der Stellen des Zählers 15 wird so gewählt, daß seine Kapazität, d. h. die maximale Anzahl der von ihm gezählten Impulse, nicht geringer als die erforderliehe Anzahl Nder von der Wechselverzögerungseinheit 7 gewährleisteten Verzögerungsstufen ist. Insbesondere für das oben jn Beirächt "ezo^ene Z3h!snbsisⁿie! kann bei der Verwendung eines binären Zählers der letztere fünf Stellen besitzen.The counting input of the pulse counter 15 also serves as the input of the change delay unit 7. The number of digits of the counter 15 is chosen so that its capacity, ie the maximum number of pulses it counts, is not less than the required number N of the change delay unit 7 guaranteed delay stages. In particular for the above mentioned "ezo ^ ene Z3h! Snbsis ⁿ ie!" When using a binary counter, the latter can have five digits.

Die Eingänge des Dechiffrators 16 sind mit den Ausgängen des Impulszählers 15 verbunden. Die Anzahl der Ausgänge des Dechiffrators 16 ist desgleichen der Anzahl N der von der Einheit 7 gewährleisteten Verzögerungsstufen gleich, wobei in der F i g. 1 nur vier, mit den Positionen 18,19, 20 und 21 bezeichnete Ausgänge des Dechiffrators 16 gezeigt sind.The inputs of the decipherer 16 are connected to the outputs of the pulse counter 15. The number of outputs of the decoder 16 is also equal to the number N of delay stages ensured by the unit 7, wherein in FIG. 1 only four outputs of the decoder 16, labeled positions 18, 19, 20 and 21, are shown.

Die Anzahl der Elemente 17 der fixierten Verzögerung ist der Anzahl der Ausgänge des Dechiffrators 16 gleich. Die Elemente 17 der fixierten Verzögerung können miteinander in Reihe, so wie das in der F i g. 1 gezeigt ist, verbunden sein, wobei in diesem Fall jedes von ihnen eine Verzögerungszeit von At gewährleistet, und zwischen jeden zwei Ausgängen des Dechiffrators 16 je ein Verzögerungselement eingeschaltet ist, während zwischen den Ausgängen des Dechiffrators 16 und dem Ausgang der Wechselverzögerungseinheit 7 verschiedene Anzahlen derselben eingeschaltet werden, und zwar ist der Ausgang 18 des Dechiffrators 16 mit dem Ausgang der Wechselverzögerungseinheit 7 direkt der Ausgang 19 über ein Element 17 der fixierten Verzögerung, der Ausgang 20 über zwei Elemente 17 der fixierten Verzögerung usw. und der Ausgang 21 über alle vorhandenen Elemente 17 der fixierten Verzögerung verbunden.The number of elements 17 of the fixed delay is equal to the number of outputs of decipherer 16. The elements 17 of the fixed delay can be connected in series with one another, such as that in FIG. 1, in which case each of them ensures a delay time of At , and a delay element is switched on between every two outputs of the decipherer 16, while different numbers of the same between the outputs of the decipherer 16 and the output of the changeover delay unit 7 are switched on, namely the output 18 of the decoder 16 with the output of the change delay unit 7 is directly the output 19 via an element 17 of the fixed delay, the output 20 via two elements 17 of the fixed delay, etc. and the output 21 via all existing elements 17 connected to the fixed delay.

Offensichtlich kann die Anzahl der Elemente 17 der fixierten Verzögerung der Anzahl der Ausgänge des Dechiffrators 16 gleich sein, wenn eine Verzögerung sämtlicher, zur Synchronisierung des Querablenkstrom-Obviously, the number of elements 17 of the fixed delay can change the number of outputs of the Dechiffrators 16 be the same if a delay of all, to synchronize the Querablenkstrom-

generators 6 eintreffenden Signale erforderlich ist. In diesem Fall muß zwischen dem Ausgang des Wechselverzögcrungsblocks 7 und dem synchronisierenden Eingang des Querablenksiromgenerators 6 ein Verzögerungselement eingeschaltet sein, das die erforderliche minimale Verzögorungszeit /₀gewährleistet.generator 6 incoming signals is required. In this case, a delay element must be connected between the output of the alternating delay block 7 and the synchronizing input of the Querablenksiromgenerators 6, which ensures _{the required minimum delay time / 0.}

In der Fig.3 ist eine andere Zuschaltungsform der Elemente 17 der fixierten Verzögerung an die Ausgänge des Dechiffrators 16 gezeigt. Die Elemente 17 gewährleisten hier verschiedene Verzögerungszeiten, die ein Vielfaches von At betragen, d. h. 0, At, 2 At... (N-X)At, wobei an jeden Ausgang des Dechiffrators 16 (mit Ausnahme des Ausgangs 18) ein Verzögerungselement 17 angeschlossen ist. Die Verzögerungselemente 17 und der Ausgang 18 des Dechiffrators 16 sind über eine Mehreingangs-ODER-Schaltung 22 mit dem Ausgang der Wechselverzögerungseinheit 7 verbunden.In FIG. 3, another form of connection of the elements 17 of the fixed delay to the outputs of the decipherer 16 is shown. The elements 17 here ensure different delay times which are a multiple of At , ie 0, At, 2 At ... (NX) At, a delay element 17 being connected to each output of the decoder 16 (with the exception of the output 18). The delay elements 17 and the output 18 of the decoder 16 are connected to the output of the changeover delay unit 7 via a multi-input OR circuit 22.

Es sind auch andere Formen der gegenseitigen Verbindung der elemente der VVeciiseiverzögerüngseinheii 7 möglich, z. B. können die Elemente der fixierten Verzögerung zwischen den einzelnen Stellen des Impulszählers eingeschaltet sein, dabei werden die Ausgänge des Dechiffrators mit dem synchronisierenden Eingang des Querablenkstromgenerators 6 über eine ODER-Schaltung verbunden.There are also other forms of interconnection of the elements of the VVeciiseiverzaschüngseinheii 7 possible, e.g. B. the elements of the fixed delay between the individual digits of the pulse counter be switched on, the outputs of the deciphering device will be connected to the synchronizing input of the Querablenkstromgenerators 6 connected via an OR circuit.

In der Fig.4 ist eine andere Ausführungsform der Wechselverzögerungseinheit 7 dargestellt, gemäß der dieser Block außer dem Impulszähler 15, dem Dechiffrator 16 und der ODER-Schaltung 22 einen Integrator 23 und einen Komparator 24 enthält. Die Ausgänge des Dechiffrators 16 sind über Begrenzungswiderstände 25 und die ODER-Schaltung 22 mit dem Eingang des Integrators 23 verbunden, der z. B. auf der Basis eines Operationsverstärkers ausgeführt ist, wobei jedem der Ausgängen des Dechiffrators 16 eine der Zener-Dioden 26, die Stabilisierungsspannungen verschiedener Größe aufweisen; zugeschaltet ist. Der Ausgang des Integrators 23 ist mit Eingang des Komparator 24 verbunden, der Impulse in Zeitpunkten gewährleistet, wenn die Spannung an seinem Eingang den Wert seiner Bezugsspannung erreicht. Der Ausgang des Komparators 24 dient gleichzeitig als Ausgang der Wechselverzögerungseinheit 7.In Figure 4 is another embodiment of the Change delay unit 7 shown, according to this block except for the pulse counter 15, the decipherer 16 and the OR circuit 22 includes an integrator 23 and a comparator 24. The outputs of the Dechiffrators 16 are via limiting resistors 25 and the OR circuit 22 with the input of the integrator 23 connected, the z. B. is carried out on the basis of an operational amplifier, each of the outputs of the decipherer 16 one of the Zener diodes 26, the stabilization voltages of various sizes exhibit; is switched on. The output of the integrator 23 is connected to the input of the comparator 24, which guarantees pulses at times when the voltage at its input reaches the value of its reference voltage. The output of the comparator 24 serves at the same time as the output of the changeover delay unit 7.

Die Einrichtung wirkt folgenderweise: Die die Form von in der Fi g. 5a gezeigten Rechteckimpulsen aufweisende Spannung wird vom Ausgang des Längsablenkstromgenerators 5 (Fig. I) den Wicklungen des Elektromagnets 1 (Fig. 1) zur Längsablenkung zugeleitet, durch die ein Strom in Form von in der F i g. 5b gezeigten symmetrischen Dreieckimpulsen zu fließen beginnt. Gleichzeitig gelangen an den Eingang des Zählers 15 (F i g. 1) synchronisierende Impulse von der Treiberstufe 9 des Längsablenkstromgenerators 5 oder vom Former 11 (Fig.2) synchronisierender Impulse, dabei erscheinen diese Impulse, wie das aus der F i g. 5c ersichtlich ist, in Zeitpunkten, wenn der Strom in den Wicklungen des Elektromagnets 1 (Fig. 1) zur Längsablenkung seinen maximalen Wert erreicht, d. h. wenn sich das Bündel geladener Teilchen in den Endlagen über die Länge des Austrittsfensters 2 befindetThe device works as follows: The the form of in Fi g. 5a having square pulses Voltage is applied from the output of the longitudinal deflection generator 5 (Fig. I) to the windings of the electromagnet 1 (Fig. 1) fed to the longitudinal deflection, through which a current in the form of in the F i g. 5b shown symmetrical triangular pulses begins to flow. At the same time arrive at the input of the counter 15 (Fig. 1) synchronizing pulses from the driver stage 9 of the longitudinal deflection current generator 5 or from the former 11 (Fig.2) synchronizing impulses appear these impulses, like the one from FIG. 5c can be seen at times when the current in the windings of the electromagnet 1 (Fig. 1) for longitudinal deflection reaches its maximum value, d. H. when the bundle of charged particles is in the end positions over the Length of the exit window 2 is located

Der Zähler 15 zählt die nacheinanderfolgend eintreffenden N Synchronimpulse, wird durch den (7V+l)-ten Synchronimpuls gelöscht udn beginnt wieder die Zählung der nächsten Folge aus N Synchronimpulsen. Dabei entspricht jeder Größe des Zählergehalts ein Signal an einem bestimmten Ausgang des Dechiffrators 16.The counter 15 counts the successively arriving N sync pulses, is deleted by the (7V + 1) th sync pulse and counting of the next sequence of N sync pulses begins again. A signal at a specific output of the decipherer 16 corresponds to each variable of the counter content.

Wenn in der ersten in Betracht gezogenen Halbperiode der Längsablenkung der Zähler 15 auf Null steht, und der Dechiffrator das Signal (s. Fig. 5d) z. B. an seinem Ausgang 18 formiert. Dieses Signal gelangt an den synchronisierenden Eingang des Querablenkstromgcncnitors 6 ohne Verzögerung in bezug auf den Ausgangsimpuls der (nicht dargestellten) Treiberstufe des Querablenkstromgenerators 6, d.h. im Zeitpunkt ii (Fig. 5c). der dem maximalen Stromwert in den Wicklungen des Elektromagnets 4 (Fig. 1) zur Querablenkung entspricht. Die Spannung am Ausgang des Querablenk-Stromgenerators 6 und der Strom in den Wicklungen des Elektromagnets 4 zur Querablenkung sind entsprechend in den Fi g. 5e bzw. 5f gezeigt. Also befindet sich das Bündel geladener Teilchen im Zeitpunkt ii (Fig. 5c) in der Endlage sowohl über die Länge als auch über die Breite des Austrittsfensters 2, das in der F i g. 6 im Plan dargestellt ist, z. B. in seinem unteren linken Winkel.If in the first considered half period of the longitudinal deflection the counter 15 is at zero, and the deciphering the signal (see Fig. 5d) z. B. on his Exit 18 formed. This signal arrives at the synchronizing input of the Querablenkstromgcncnitor 6 without delay with respect to the output pulse of the driver stage (not shown) of the transverse deflection current generator 6, i.e. at time ii (Fig. 5c). which corresponds to the maximum current value in the windings of the Electromagnet 4 (Fig. 1) corresponds to the transverse deflection. The voltage at the output of the cross deflection current generator 6 and the current in the windings of the electromagnet 4 for transverse deflection are corresponding in the Fi g. 5e and 5f respectively. So the bundle of charged particles is at time ii (Fig. 5c) in the end position both over the length and over the width of the exit window 2, which is shown in FIG. 6 on schedule is shown, e.g. B. in its lower left corner.

Unter Einwirkung der durch die Elektromagnet I (Fig. 1) und 4 aufgebrachten ablenkenden Wechselfel-Under the action of the electromagnet I (Fig. 1) and 4 applied deflecting alternating

UCl UCWCgI SICH UOJ UUIIUCI VUII IIIII13 liai.ll ICl-ItIS MIK einer konstanten Geschwindigkeit auf der Bahn 27 (Fig. 6), die eine gebrochene Linie darstellt. UCl UCWCgI SICH UOJ UUIIUCI VUII IIIII13 liai.ll ICl-ItIS MIK a constant speed on the path 27 (Fig. 6), which is a broken line.

Nach Abschluß der ersten Halbperiode der Längsablenkung (Zeitpunkt h in F i g. 5c) wird der nächste synchronisierende Impuls formiert, und der Zähler 15 (Fig. 1) steht auf Eins. Dabei bildet sich das Signal des Dechiffrators 16 z. B. an seinem Ausgang 19. Das Signal des Dechiffrators 16 gelangt an den synchronisierenden Eingang des Querablenkstromgenerators 6 über das eine Element 17 der fixierten Verzögerung, d. h. mit einer Verzögerung in bezug auf den synchronisierenden Impuls am Eingang des Zählers 15 um die Zeit Jf, wie das in der Fig.5d dargestellt ist, so daß im Zeitpunkt (ti+At) die Spannung am Ausgang des Querablenkstromgenerators 6 sein Vorzeichen ändert (s. F i g. 5e).After completion of the first half period of the longitudinal deflection (time h in FIG. 5c), the next synchronizing pulse is formed and the counter 15 (FIG. 1) is at one. The signal of the decipherer 16 is formed, for. B. at its output 19. The signal from the deciphering device 16 reaches the synchronizing input of the Querablenkstromgenerators 6 via the one element 17 of the fixed delay, ie with a delay in relation to the synchronizing pulse at the input of the counter 15 by the time Jf, such as which is shown in FIG. 5d, so that at the point in time (ti + At) the voltage at the output of the transverse deflection current generator 6 changes its sign (see FIG. 5e).

und dabei beginnt der Strom in den Wicklungen des Elektromagnets 4 zur Querablenkung sich in einer anderen Richtung zu ändern, wie das in der F i g. 5f gezeigt ist, d. h. es ändert sich das Vorzeichen seiner ersten Ableitung. and at the same time the current in the windings of the electromagnet 4 begins to transversely deflect itself in another Change direction, as shown in FIG. 5f is shown, i.e. H. the sign of its first derivative changes.

Infolge der Änderung des Vorzeichens der Ableitung des Querablenkstroms wird das Bündel gelat^v;ner Teilchen, das im Laufe der Zeit vom Zeitpunkt f; bis zum Zeitpunkt (ti +At) seine Bewegung auf der Bahn 27 (Fig. 6), jedoch in entgegengesetzter Richtung,d. h. von rechts nach links, fortsetzte, von dieser Bahn nach unten (in bezug auf die Fig. 6) verschoben udn beginnt sich auf einer anderen Bahn, die in der F i g. 6 mit der Position 28 bezeichnet ist, zu bewegen.Due to the change of the sign of the derivative of the bundle is Querablenkstroms gelat ^v; ner particles, the f over time from the point in time; until the point in time (ti + At) its movement on the path 27 (FIG. 6), but in the opposite direction, ie from right to left, continued, shifted from this path downwards (with reference to FIG. 6) and begins on another path that is shown in FIG. 6 is designated by the position 28 to move.

Im Zeitpunkt ti (F i g. 5c) gelangt an den Eingang des Zählers 15 (Fig. 1) der dritte synchronisierende Impuls. Das dem Zähler, der auf Zwei steht, entsprechende Signal des Dechiffrators 16 erscheint z. B. am Ausgang 20 und gelangt an den synchronisierenden Eingang des Querablenkstromgenerators 6 über zwei Elemente 17 der fixierten Verzögerung, d. h. mit einer Verzögerung um die Zeit 2 At in bezug auf den entsprechenden synchronisierenden Impuls am Eingang des Zählers 15, wie das in der F i g. 5d gezeigt ist. Unter Einwirkung dieses Signals ändert sich die Polarität der Spannung am Ausgang des Querablenkstromgenerators 6 (F i g. 1) und es ändert sich entsprechend das Vorzeichen der Ableitung des Querablenkstroms, wie das aus den F i g. 5e und 5f ersichtlich ist, so daß das Bündel von der Bahn 28 (F i g. 6) auf die neue Bahn 29 übergeht.At time ti (FIG. 5c), the third synchronizing pulse arrives at the input of counter 15 (FIG. 1). The signal of the deciphering device 16 corresponding to the counter, which is on two, appears z. B. at the output 20 and arrives at the synchronizing input of the Querablenkstromgenerators 6 via two elements 17 of the fixed delay, ie with a delay by the time 2 At with respect to the corresponding synchronizing pulse at the input of the counter 15, as in the F i G. 5d is shown. Under the influence of this signal, the polarity of the voltage at the output of the Querablenkstromgenerators 6 (FIG. 1) changes and the sign of the derivative of the Querablenkstromgenerators changes accordingly, as shown in FIGS. 5e and 5f can be seen, so that the bundle passes from the web 28 (FIG. 6) to the new web 29.

Beim Eintreffen der nachfolgenden synchronsierenden Impulse an den Eingang des Wechselverzögerungseinheit 7 (F i g. 1) ändert sich die Verzögerungszeit stufenweise durch die Änderung der Anzahl der ElementeWhen the following synchronizing Pulses to the input of the changeover delay unit 7 (FIG. 1), the delay time changes in stages by changing the number of elements

17 der 'ixierten Verzögerung, die zwischen dem Dechifirator 16 und dem synchronisierenden Eingang des Querablenkstromgenerators 6 eingeschaltet werden. Demzufolge geschieht eine analoge Verschiebung der Bündelbahnen am Austrittsfenster 2.17 of the 'ixed delay between the decifirator 16 and the synchronizing input of the Querablenkstromgenerator 6 are switched on. As a result, there is an analogous shifting of the bundle paths at the exit window 2.

Zwecks Übersichtlichkeit der in der F i g. 6 gezeigten Zeichnung sind in ihr nicht alle Bündelbahnen in Λ/nachcinanderfolgenden Halbperiodcn der Längsablenkung dargestellt. Außerdem sind die Bündelbahnen mit dünnen Linien eingezeichnet, während jede der Bahnen eine bestimmte Stärke besitzt, die dem Durchmesser des Bündels gleich ist.For the sake of clarity in the FIG. 6 shown In it, not all bundle paths are drawn in Λ / consecutive Half-periods of the longitudinal deflection are shown. In addition, the bundle webs are thin Lines are drawn, while each of the orbits has a certain thickness that corresponds to the diameter of the Bundle is the same.

Und schließlich bildet sich nach dem Eintreffen des ΛΖ-ten synchronisierenden Impulses das dem maximalen Stand des Zähbrs 15 (F ig. 1) entsprechende Signal z. B. am Ausgang 21 des Dechiffrators 16 aus und es wird dem synchronisierenden Eingang des Querablenkstromgenerators 6 über alle in Reihe geschalteten Elemente 17 der fixierten Verzögerung zugeleitet, wodurch sich die Bünde'bi>hn am Austrittsfenster 2 auf die »freien« Abschnitte verschiebt, die durch die Bahnen in den vorangehenden Halbperioden der Längsablenkung nicht besetzt wurden.And finally, after the arrival of the ΛΖth synchronizing impulse, the maximum is formed Status of the counter 15 (Fig. 1) corresponding signal z. B. at the output 21 of the decipherer 16 and it becomes the synchronizing input of the Querablenkstromgenerators 6 fed through all series-connected elements 17 of the fixed delay, whereby the frets on the exit window 2 on the "free" Sections shifts through the trajectories in the previous half-periods of the longitudinal deflection were not occupied.

Beim Eintreffen des (N+\)-\en synchronisierenden Impulses wird der Zähler 15 gelöscht, und das Bündel bewegt sich wieder auf der Bahn 27 (F i g. 6). Der beschriebene Zyklus wiederholt sich.When the (N + \) - \ en synchronizing pulse arrives, the counter 15 is cleared and the bundle moves again on the path 27 (FIG. 6). The cycle described is repeated.

Somit werden beim Eintreffen der synchronisierenden Impulse an den Eingang der Wechselverzögerungseinheit 7 (Fig. 1) zwischen dem eingang und dem Ausgüng dieses Blocks 0, 1, 2...(N-\) Elemente 17 der fixierten Verzögerung in Reihe eingeschaltet, wodurch sie die Verzögerungszeit mit dem Schritt At ändern. (Wie das schon oben angegeben wurde, können die Verzögerungselemente 17 auch in irgendeiner anderen Reihenfolge eingeschaltet werden, die durch das Anschließen der Ausgänge des Dechiffrators 16 an diese benimmt wird), infoige der Verschiebung des Zeitpunkts der Synchronisierung des Querablenkstromgenerators 6 in bezug auf den Zeitpunkt des Beginns der Längsablenkung in jeder Halbperiode derselben werden auch die Bündelbahnen an dem Austrittsfenster 2 verschoben, und nach Verlauf von N Halbperioden der Längsablenkung liegen die Bündelbahnen auf dem Austrittsfenster 2 dicht aneinander an und bilden am Austrittsfenster 2 einen durchgehenden breiten Streifen.Thus, when the synchronizing pulses arrive at the input of the alternating delay unit 7 (Fig. 1) between the input and the output of this block 0, 1, 2 ... (N- \) elements 17 of the fixed delay are switched on in series, whereby they change the delay time with step At . (As has already been stated above, the delay elements 17 can also be switched on in any other order, which is behaved by connecting the outputs of the decipherer 16 to them), infoige the shifting of the time of synchronization of the Querablenkstromgenerator 6 with respect to the time At the beginning of the longitudinal deflection in each half period of the same, the bundle paths at the exit window 2 are also shifted, and after the course of N half periods of the longitudinal deflection the bundle paths on the exit window 2 lie close to one another and form a continuous, wide strip at the exit window 2.

Somit werden sämtliche Abschnitte der Oberfläche des Austrittsfensters 2 einer gleichen Wärmebeanspruchung ausgesetzt.Thus, all sections of the surface of the exit window 2 are subjected to the same thermal stress exposed.

Die in der F i g. 3 gezeigte Wechselverzögerungseinheit 7 wirkt ähnlich mit der Ausnahme, daß beim Eintreffen des anfallenden synchronisierenden Impulses zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Blocks 7 je ein Verzögerungsekment 17 der Reihe nach eingeschaltet wird. Demzufolge, daß in dieser Ausführungsform der Erfindung jedes Element 17 der fixierten Verzögerung eine Verzögerungszeit hat, die ein Vielfaches von At beträgt und sich von den Verzögerungszeiten der anderen Elemente 17 unterscheidet, werden die Bündelbahnen am Austrittsfenster 2 in gleicher Weise verschoben, wie das oben beschrieben wurde.The in the F i g. The changeover delay unit 7 shown in FIG. 3 acts similarly with the exception that when the synchronizing pulse arrives between the input and the output of the block 7, a delay segment 17 is switched on one after the other. As a result of the fact that in this embodiment of the invention each element 17 of the fixed delay has a delay time which is a multiple of At and differs from the delay times of the other elements 17, the beam paths at the exit window 2 are shifted in the same way as described above became.

Bei der in der F i g. 4 dargestellten Ausführungsform der Wechselverzögarungseinheit 7 wird die Verzögerung der Ausgangssignale der Wechselverzögerungseinheit 7 in bezug auf dessen Eingangssignale durch die Zeit erreicht, in deren Verlauf die Spannung am Ausgang des Integrators 23 den Wert der Bezugsspanung des Komparators 24 erreicht, und die Änderung der Verzögerungszeit ergibt sich durch das Zuschalten der Zener-Dioden 26 an die Ausgänge des Dechiffrators 16. Wie schon oben angegeben wurde, weisen die Zener-Dioden 26 verschiedene Werte der Stabilisierungsspannung auf. so daß die Signale an den Ausgängen des Dechiffrators 16 unterschiedliche Pegel haben. Demzufolge wird die Spannung am Ausgang des Integrators 23 in jeder von den N nacheinanderfolgenden Haibperioden der Längsablenkung mit verschiedener Geschwindigkeit ansteigen, und der Zeitpunkt des Ansprechens des Komparators 24 wird also in bezug der Zeitpunkte fi, f2 und t) (F i g. 5c) des Beginns der Längsablenkung um eine verschiedene Größe verschoben. Durch eine Vorwahl der Zener-Dioden 26 (F i g. 4) mit entsprechenden Werten der Stabilisierungsspannung kann erreicht werden, daß sich die genannte Verschiebung des Apsprechzeitpunkts 24 von einer Halbperiode der Längsablenkung zur anderen um den Wert At ändern wird.In the case of the FIG. 4, the delay of the output signals of the change delay unit 7 with respect to its input signals is achieved by the time during which the voltage at the output of the integrator 23 reaches the value of the reference voltage of the comparator 24, and the change in the delay time results by connecting the Zener diodes 26 to the outputs of the decoder 16. As already indicated above, the Zener diodes 26 have different values of the stabilization voltage. so that the signals at the outputs of the decoder 16 have different levels. As a result, the voltage at the output of the integrator 23 will increase at a different rate in each of the N successive half periods of the longitudinal deflection, and the time at which the comparator 24 responds is thus with respect to the times fi, f2 and t) (FIG. 5c) the beginning of the longitudinal deflection shifted by a different amount. By preselecting the Zener diodes 26 (FIG. 4) with corresponding values of the stabilization voltage, it can be achieved that the mentioned shift of the response time 24 will change by the value At from one half period of the longitudinal deflection to the other.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die Erfindung kann eine breite Verwendung in verschiedenen industriellen Anlagen finden, die zur Bestrahlung von Objekten mit geladenen Teilchen bestimmt sind, insbesondere in Beschleunigern mit industriellem Verwendungszweck, die zur Bestrahlung von Materialien benutzt werden. Die Erfindung gewährleistet eine erhöhte Lebensdauer der Folie des Austrittsfensters der Vakuumkammer und setzt also die Be- triebskosten infolge einer Verminderung der Betriebsunterbrechungszeiten von strahlenchemischen Anlagen wegen Auswechselung der Folie und Evakuierung des Unterdruckvolumens herab.The invention can find wide use in various industrial plants for irradiation are determined by objects with charged particles, especially in accelerators with industrial Purpose that are used to irradiate materials. The invention ensures an increased service life of the film of the exit window of the vacuum chamber and thus sets the operating costs as a result of a reduction in the downtime of radiation chemical plants due to replacement of the film and evacuation of the negative pressure volume.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for deflecting a bundle of charged particles over the surface of the exit window of the vacuum chamber coupled with the accelerator of the charged particles, the electromagnets (1,4) for the longitudinal and transverse deflection of the bundle of charged particles over the length or width of the exit window ( 2) and generators (6, 5) of the longitudinal and transverse deflection currents for feeding the corresponding electromagnets, characterized in that it additionally contains an alternating delay unit (7), the output of which is connected to the synchronizing input of the transverse deflection current generator (6) and the The input is connected to the longitudinal deflection generator (5) in such a way that the input of the alternating delay unit (7) receives pulses at times when the current in the windings of the electromagnet (1) for the longitudinal deflection reaches the maximum value, and that this unit (7) N delay times guaranteed, which differ from each other by the value At and which are set in sequence when the impulses arrive at its input, whereby the values N and At are determined by the following relationships: