DE3938628A1 - Vorrichtung zum speichern von geladenen teilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Speichern geladener Teilchen, und insbesondere auf einen Ladungsträger­ speicher, wie er beispielsweise als Licht- bzw. Strahlquelle zur Erzeugung eines Synchrotronstrahlungslichts eingesetzt wird.

Der Aufbau eines herkömmlichen Ladungsträgerspeichers ist schematisch in Fig. 1 dargestellt und wird beispielsweise auf Seite 22 des TELL-TERAS ACTIVITY REPORT (1980 bis ca. 1986) beschrieben; er weist ein ringförmiges Vakuumgefäß 1, Ablenk­ magneten 2, Quadrupol-Elektromagneten 3, einen langsam gepul­ sten Elektromagneten 4, einen schnell gepulsten Elektromagne­ ten 5 und einen Hochfrequenzschlitz bzw. -hohlraum 6 auf. Diese Teile bilden zusammen einen Sammelring. Die schnellen Elektronen erzeugt dabei ein Linearbeschleuniger 7.

Fig. 2 zeigt einen geometrischen Ort eines geladenen Teil­ chens in einer Phasenebene am Ausgang des langsam gepulsten Elektromagneten 4. In dieser Fig. 2 ist auf der Abszisse die Ablenkung aus der mittleren Umlaufbahn aufgetragen, während auf der Ordinate die Neigung des Korpuskularstrahls gegenüber der Mittelachse aufgetragen ist. Dabei entspricht ein Punkt 8 der Lage eines am Ausgang des langsam gepulsten Elektromagne­ ten 4 auftreffenden geladenen Teilchens, während ein Punkt 9 den Zustand des auftreffenden geladenen Teilchens an der Po­ sition des schnell gepulsten Elektromagneten 5 bezeichnet. Ein Punkt 10 gibt den Zustand des auftreffenden geladenen Teilchens an, nachdem dieses den Impulsmagneten 5 durchlaufen hat, und ein Punkt 11 bezeichnet den Zustand des auftreffen­ den geladenen Teilchens nach dessen Rückkehr zur Position des langsam gepulsten Elektromagneten 4. Der Punkt 12 entspricht der Position des auftreffenden Teilchens, wenn dieses einen Umlauf durch den Sammelring beendet hat. Die Punkte 13 bis 17 stellen jeweils die Position gespeicherter bzw. gesammelter Ladungsteilchen dar. Eine Wandung 18 bezeichnet die Seiten­ wand des langsam gepulsten Elektromagneten 4.

Somit weist der herkömmliche Ladungsträgerspeicher den vorbe­ schriebenen Aufbau auf. Nachfolgend wird nun die Bewegung der geladenen Teilchen zum Zeitpunkt ihrer Einleitung erläutert. Die vom Linearbeschleuniger 7 erzeugte Elektronenbahn wird durch den langsam gepulsten Elektromagneten 4 so abgelenkt, daß jedes Elektron in einen Zustand übergeht, wie er bei­ spielsweise durch den Punkt 8 in Fig. 2 angegeben ist. Er­ reicht das Elektron den schnell gepulsten Elektromagneten 5, entspricht die Position des Elektrons in der Phasenebene der durch den Punkt 9 angedeuteten Lage. Zu diesem Zeitpunkt ver­ ändert sich die Schräglage des Elektrons schrittweise unter dem Einfluß des vom schnell gepulsten Elektromagneten auf­ gebauten vertikalen Magnetfeldes in einer Weise, daß sich der Zustand des Elektrons zu der durch den Punkt 10 verdeutlichten Position hin verändert. Erreicht das Elektron anschließend wieder den langsam gepulsten Elektromagneten 4, so entspricht die Position des Elektrons dem Punkt 11. Erreicht das Elektron danach den langsam gepulsten Elektromagneten 4, wobei es der vorbeschriebenen Wirkung nochmals ausgesetzt wird, entspricht die Position des Elektrons der Lage des Punkts 12. Das Elek­ tron bewegt sich unter Wiederholung dieses Zyklus in der Pha­ senebene. Stößt das Elektron erst dann gegen die Seitenwan­ dung, wenn das Magnetfeld des schnell gepulsten Elektromagne­ ten 5 nicht mehr besteht, gilt das von außen zugeführte Elek­ tron als im Ladungsträgerspeicher erfaßt. Andererseits bewegen sich die Positionen anderer, bereits gespeicherter Elektronen nacheinander vom Punkt 13 bis zum Punkt 17, wobei sie der gleichen Wirkung unterworfen sind.

Nachstehend wird dieser Vorgang näher erläutert. Der gepulste Elektromagnet 5 baut in der Umlaufbaum für den Korpuskular­ strahl ein Magnetfeld in vertikaler Richtung allein zu dem Zweck auf, die Bahn des Korpuskularstrahls in gewissem Umfang abzulenken. Der Impulsmagnet 5 ist aus folgendem Grund notwen­ dig. In dem Fall, daß nur eine einzige Magnetfeldkonstante gegenüber der Zeit auf den Strahl einwirkt, verläuft der Strahl entlang einer Linie, die beispielsweise dem Kreisbogen entspricht, der in Fig. 2 dargestellt ist und konzentrisch die Mittelachse der Phasenebene umgibt. Mit anderen Worten ver­ läuft der Strahl auf einem Kreisbogen durch den Punkt 8, wie er gestrichelt in Fig. 2 angegeben ist, worauf er in die Posi­ tion am Punkt 8 zurückkehrt. In diesem Fall kann der Strahl jedoch nicht eingelenkt werden, da er gegen die Seitenwandung 18 des langsam gepulsten Elektromagneten 4 stößt. Um den ein­ gelenkten Strahl innerhalb des Speichers zu halten, muß die Umlaufbahn des Strahls durch den Impulsmagneten 5 nur für eine bestimmte Zeit abgelenkt werden. Wird die Stromzufuhr zum ge­ pulsten Elektromagneten 5 abgeschaltet, beispielsweise nach Veränderung des eingelenkten Strahls auf die Position am Punkt 10, so verläuft der Strahl anschließend auf dem Kreisbogen, der konzentrisch zur Mittelachse aus Fig. 2 ist, wie durch die gestrichelte Linie durch den Punkt 10 angedeutet wird. Damit folgt der eingelenkte Strahl der Kreisbahn, die innerhalb der ersten Position in Fig. 2 liegt und wird nicht von dieser Bahn nach außen abgelenkt.

Dieser herkömmliche Ladungsträgerspeicher wirft jedoch in folgenden Punkten Probleme auf:

• 1) die Kreisbahnen für gespeicherte Ladungsteilchen werden dadurch gestört, daß der schnell gepulste Elektromagnet 5 das vertikale Magnetfeld gleichmäßig erzeugt;
• 2) die Kapazität der Stromquelle für den schnell gepulsten Elektromagneten ist hoch, da der mit dem aufgebauten Ma­ gnetfeld zu füllende freie Raum groß ist;
• 3) die als nächstes zu speichernden Ladungsteilchen lassen sich erst dann einbringen, wenn die veränderten Umlaufbah­ nen für die bereits gespeicherten Ladungsteilchen wieder hergestellt wurden;
• 4) aus diesem Grund kann der Speicher nicht als Synchrotron- Strahlungsquelle bei der Einbringung von Teilchen einge­ setzt werden;
• 5) eingebrachte Ladungsteilchen stoßen gegen die Seitenwan­ dung des langsam gepulsten Elektromagneten, wenn die Im­ pulsbreite beim schnell gepulsten Elektromagneten nicht klein genug ist;
• 6) deshalb ist ein weiterer Ausbau der Kapazität der Strom­ quelle erforderlich,
• 7) und schließlich durchlaufen eingebrachte Ladungsteilchen einen Punkt in großem Abstand von der mittleren Umlauf­ bahn, während es notwendig ist, den wirksamen Bereich des Magnetfeldes jedes Ablenkmagneten und des Quadrupol-Elek­ tromagneten im Sammelring zu vergrößern.

Angesichts dieser Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ladungsträgerspeicher mit schnell gepulstem Elektromagneten zu entwickeln, mit dessen Hilfe sich auftref­ fende Ladungsteilchen einlenken lassen, ohne die bereits ge­ speicherten Ladungsteilchen zu stören, während er außerdem die Möglichkeit zum Betrieb mit Impulsen größerer Impulsbrei­ te und mit einer Stromquelle geringerer Kapazität bietet, während der Ladungsträgerspeicher selbst beim Einlenken gela­ dener Teilchen als Strahlungsquelle verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die sich durch die folgenden Bauelemente auszeichnet:

• - ein wulstförmiges Vakuumgefäß zum Speichern geladener Teil­ chen;
• - einen Linearbeschleuniger zum Erzeugen auftreffender gela­ dener Teilchen und zu deren Führung zum Vakuumgefäß;
• - mindestens einen Ablenkmagneten zum Ablenken der Bahn für geladene Teilchen unter Einwirkung eines Magnetfeldes;
• - mindestens einen Quadrupol-Elektromagneten zum konvergie­ renden Zusammenführen der geladenen Teilchen;
• - einen Hochfrequenzschlitz zum Beschleunigen der geladenen Teilchen;
• - einen langsam gepulsten Elektromagneten zur Ablenkung der Bahn für die vom Linearbeschleuniger dem Vakuumgefäß zuge­ führten auftreffenden geladenen Teilchen zwecks Anpassung der Bahn an die Umlaufbahn für gespeicherte geladene Teil­ chen,
• - und einen schnell gepulsten Elektromagneten zur Erzeugung von Magnetfeldkomponenten von mindestens vier Polen, die sich vom Umfang des Vakuumgefäßes zur Umlaufbahn für ge­ speicherte geladene Teilchen auf der Mittelachse des Gefä­ ßes erstrecken, zwecks Erzielung einer Deckung zwischen der Umlaufbahn für die auftreffenden geladenen Teilchen nach deren Durchlauf durch den langsam gepulsten Elektromagneten und der Umlaufbahn für die gespeicherten geladenen Teil­ chen, ohne daß dabei eine wesentliche Störung der gespei­ cherten geladenen Teilchen entsteht, wobei der Ablenkma­ gnet, der Quadrupol-Elektromagnet, der Hochfrequenz- Schlitz, der langsam gepulste Elektromagnet und der schnell gepulste Elektromagnet entlang des Vakuumgefäßes so an­ geordnet sind, daß sie das Gefäß jeweils umschließen.

Damit weist der erfindungsgemäß veränderte Ladungsträgerspei­ cher einen schnell gepulsten Elektromagneten für den Aufbau von Magnetfeldkomponenten mit mindestens vierfacher Polung auf.

Erfindungsgemäß sind die Richtungen der vom schnell gepulsten Elektromagneten aufgebauten Magnetfelder einander entgegenge­ setzt und um die Mittelachse symmetrisch. Die Stärke des Ma­ gnetfeldes ist proportional zum Abstand von der Mittelachse (proportional zu x in der Phasenebene gemäß Fig. 4). Je stär­ ker ein von außen eingelenktes geladenes Teilchen von der Mittelachse abgelenkt wird, so wird die auf das Ladungsteil­ chen einwirkende Kraft des Magnetfeldes immer größer, wodurch das Ladungsteilchen wieder in die Mittelachse zurückgetrieben wird. Die Position des geladenen Teilchens, wie sie in der Phasenebene bei jedem Umlauf des Teilchens dargestellt ist, ist um den Ursprung mit der vorherigen Position (auf einer bestimmten Geraden durch den Ursprung) symmetrisch.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt sieht die Erfindung eine Leistungsoberflächenschaltung für den Impulselektromagneten vor, d.h. eine Hochspannungs-Impulsgeberschaltung, mit der sich Impulse mit verkürzter Anstiegszeit erzeugen lassen, während ein Ladestrom mit niedriger Spannung zugeführt wird. Entsprechend einem dritten Merkmal der Erfindung sieht diese einen Spulenaufbau für den Impuls-Elektromagneten vor, bei dem sich die Induktivität der Spule zur Beeinflussung der Aufbauzeit des erzeugten gepulsten Magnetfeldes leicht verän­ dern läßt.

Nachstehend wird nun die Erfindung anhand einiger Ausfüh­ rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematisierten Grundriß eines herkömmlichen Ladungsträgerspeichers;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Bewegungen geladener Teilchen in dem in Fig. 1 gezeigten Speicher, in ei­ ner Phasenebene;

Fig. 3 einen schematisierten Grundriß eines erfindungsgemä­ ßen Ladungsträgerspeichers;

Fig. 3A einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des schnell gepulsten Elektromagneten in der Speicher­ vorrichtung gemäß Fig. 3;

Fig. 4 eine schematisierte graphische Darstellung der Bewe­ gungen geladener Teilchen in dem in Fig. 3 darge­ stellten Speicher, in einer Phasenebene;

Fig. 5 ein Schaltschema eines herkömmlichen Hochspannungs- Impulsgebers;

Fig. 6 bis 8 jeweils ein Schaltschema eines ersten bis dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäß vorgesehenen Hochspannungs-Impulsgebers;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Im­ puls-Elektromagneten-Einheit;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht des Spulenaufbaus bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß vorge­ sehenen Impuls-Elektromagneten-Einheit;

Fig. 10A einen Querschnitt entlang der Linie XA-XA in Fig. 10 und

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Aus­ führungsbeispiels der erfindungsgemäß vorgesehenen Impuls-Elektromagneten-Einheit.

Der schematisierte Grundriß in Fig. 3 zeigt ein erstes Aus­ führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Spei­ cherung geladener Teilchen. Dabei erzeugt ein schnell gepul­ ster Elektromagnet 9 a ein Quadrupol-Magnetfeld. Die weiteren Bauelemente sind genauso wie bei dem herkömmlichen Aufbau ge­ mäß Fig. 1 ausgebildet und werden mit den gleichen Bezugszei­ chen angegeben. Fig. 3A zeigt dabei einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des schnell gepulsten Elektromagneten 9 a, bei welchem innerhalb eines Jochs 90 ein Quadrupol-Elek­ tromagnet 91 für den Aufbau eines Quadrupol-Magnetfeldes an­ geordnet ist. Dieser Elektromagnet 91 weist vier einzelne Elektromagneten auf, von denen jeder aus einem Kern 9 a und einer Spule 91 b besteht. Jeder dieser Elektromagneten erzeugt ein Magnetfeld, das zur Mitte eines Vakuumgefäßes 92 hin ge­ richtet ist. Die im Inneren des Vakuumgefäßes 92 eingezeich­ neten Punkte 93 und 94 entsprechen der Position eines gespei­ cherten Ladungsteilchens bzw. der Position eines auftreffen­ den geladenen Teilchens.

Fig. 4 zeigt einen geometrischen Ort eines Ladungsteilchens in einer Phasenebene am Ausgang eines langsam gepulsten Elek­ tromagneten 4. Gemäß Fig. 4 entspricht ein Punkt 8 dabei der Position eines auftreffenden Ladungsteilchens am Ausgang des langsam gepulsten Elektromagneten 4, während ein Punkt 9 den Zustand des auftreffenden Ladungsteilchens an der Position des schnellgepulsten Elektromagneten 9 a bezeichnet. Der Punkt 10 gibt den Zustand des auftreffenden Ladungsteilchens nach dessen Durchgang durch den schnell gepulsten Elektromagneten 9 a an, und ein Punkt 11 bezeichneten den Zustand des auftref­ fenden Ladungsteilchens bei dessen Rückkehr an die Position des langsamen Elektromagneten 4. Ein Punkt 12 entspricht der Position des auftreffenden Teilchens, wenn dieses einen Um­ lauf durch den Sammelring abgeschlossen hat, und die Punkte 13 bis 17 geben die Position des jeweiligen Ortes gespeicher­ ter Ladungsteilchen an. Eine Wandung 18 entspricht einer Sei­ tenwand des langsam gepulsten Elektromagneten 14.

In dem auf diese Weise aufgebauten Ladungsträgerspeicher wird die vom Linearbeschleuniger 7 erzeugte Elektronenbahn durch den langsam gepulsten Elektromagneten 4 so abgelenkt, daß je­ des Elektron in einen Zustand übergeführt wird, den der Punkt 8 in Fig. 4 bezeichnet. Erreicht das Elektron den schnell ge­ pulsten Elektromagneten 9 a, so entspricht die Position des Elektrons in der Phasenebene der Lage des Punktes 9. Zu die­ sem Zeitpunkt verändert sich die Schräglage des Elektrons schrittweise unter dem Einfluß des vertikalen Magnetfeldes, welches der schnell gepulste Elektromagnet 9 a aufbaut, in der Weise, daß der Zustand des Elektrons in den vom Punkt 10 dar­ gestellten Zustand übergeführt wird.

Die Position am Punkt 11 erreicht das Elektron, wenn es an­ schließend wieder den langsam gepulsten Elektromagneten er­ reicht, und kann in die zum Punkt 8 um den Ursprung symmetri­ sche Position gebracht werden, wenn die Stärke des verwende­ ten schnell gepulsten Elektromagneten 9 a entsprechend gewählt wird. Weist der durch den schnell gepulsten Elektromagneten 9 a fließende Strom eine Rechteckform auf, können sich die eingebrachten Ladungsteilchen immer entlang einer Geraden be­ wegen, die den Punkt 8 mit dem Ursprung verbindet, da die Stärke des vom schnell gepulsten Elektromagneten 9 a aufgebau­ ten Magnetfeldes proportional zum Abstand von der Mitte ist.

Gelangt das Elektron anschließend unter der Einwirkung der gleichen Effekts zu dem langsam gepulsten Elektromagneten 4, erreicht seine Position den Punkt 12. Unter Wiederholung die­ ses Zyklus bewegt sich das Elektron konvergierend zum Ur­ sprung in der Phasenebene. Auf diese Weise lassen sich die eingebrachten Ladungsteilchen im Ring speichern, ohne verlo­ ren zu gehen, auch wenn die große Impulsbreite für den schnell gepulsten Elektromagneten 9 a vergrößert wird. Ande­ rerseits befinden sich die Positionen der bereits gespeicher­ ten Ladungsteilchen in der Nähe des Ursprungs; auf sie hat der schnell gepulste Elektromagnet 9 a keinen Einfluß, da die Stärke des vom schnell gepulsten Elektromagneten 9 a aufgebau­ ten Magnetfeldes im wesentlichen gleich Null ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Quadrupol-Elektroma­ gnet als schnell gepulster Elektromagnet eingesetzt. Die gleichen Wirkungen sind jedoch auch in dem Fall zu erwarten, in dem mit einem mehrpoligen Elektromagneten gearbeitet wird, der ein Magnetfeld höherer Ordnung aufbauen kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt der den schnell gepul­ sten Elektromagneten durchfließende Strom eine Rechteckwel­ lenform, doch sind die gleichen Wirkungen auch dann zu erwar­ ten, wenn mit einer anderen Wellenform gearbeitet wird, bei­ spielsweise einer gedämpften Schwingungswelle, einer Sinus­ halbwelle oder einer Dreieckwellenform.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird statt mit einem herkömmlichen schnell gepulsten Elektromagneten für den Auf­ bau eines vertikalen Magnetfeldes mit einem mehrpoligen Elek­ tromagneten gearbeitet, wodurch Ladungsteilchen von außen zu­ geführt werden können, ohne daß die bereits gespeicherten Teilchen in erheblichem Umfang beeinflußt werden. Bei dem be­ schriebenen Ausführungsbeispiel wird auch das Ausmaß der Di­ vergenz der eingebrachten Ladungsteilchen verringert, wodurch es möglich wird, den Wirkungsbereich der Magnetfelder des Ablenkmagneten und des Quadrupol-Elektromagneten des Sammel­ rings zu verkleinern und damit die Größe jedes Elektromagne­ ten ebenfalls zu verringern.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Stromver­ sorgungsschaltung für gepulste Elektromagneten, speziell für einen schnell gepulsten Elektromagneten vorgesehen, d.h. eine Hochspannungs-Impulsgeberschaltung, die bei Zuführung einer niedrigen Ladespannung Impulse mit kurzer Anstiegszeit erzeu­ gen kann.

Fig. 5 zeigt ein Schaltschema eines herkömmlichen Hochspan­ nungs-Impulsgebers, wie er in der Arbeit "Experiment of Fast Electron Extraction System" von S. Nakata, veröffentlicht in "IEEE Proceedings of Particle Accelerator Conference", be­ schrieben wird. Dabei ist eine mit H.V. bezeichnete Gleich­ spannungsquelle über einen Ladewiderstand 22 an ein Ende ei­ ner Ladeschaltung 21 mit einer Impedanz Z vom Typ eines Im­ pulsbildungsnetzes (PFN) angeschlossen. Das andere Ende der Ladeschaltung 21 ist mit einer Übertragungsleitung 24 über eine Schalteinrichtung 23, beispielsweise ein Thyratron, ver­ bunden. Die Übertragungsleitung 24 weist eine Impedanz Z auf und besteht beispielsweise aus einem Koaxialkabel. Zwischen den innenliegenden und den außenliegenden Leiter der Übertra­ gungsleitung an deren Ausgangsseite sind ein Abgleichwider­ stand 25 mit einem Widerstand R _M und eine Last in Reihe ge­ schaltet, beispielsweise eine Impulsspule 26 eines (nicht dargestellten) Drosselmagneten. Parallel zum Abgleichwider­ stand 25 ist eine Streukapazität C _f vorhanden, während in Reihe dazu eine Vorschaltkapazität C₀ liegt. Die Impulsspule 26 mit einer Induktivität L _k erzeugt eine Vorschalt-Streuin­ duktivität L _f .

Vor dem Hochlaufen des so aufgebauten Hochspannungs-Impulsge­ bers bleibt die Schalteinrichtung 23 ausgeschaltet. Dement­ sprechend lädt die Hochspannungs-Gleichstromquelle die PFN- Ladeschaltung 21 mit einer Spannung V auf. Wird die Schalt­ einrichtung 23 eingeschaltet, wird die in der PFN-Ladeschal­ tung 21 gespeicherte elektrische Ladung über die Schaltein­ richtung 23 und den innenliegenden Leiter der Übertragungs­ leitung 24 an den Abgleichwiderstand 25 und an die Impulsspu­ le 26 abgegeben und kehrt damit über den außenliegenden Lei­ ter wieder zu der Schalteinrichtung 23 zurück. Die elektri­ sche Ladung wird an der Schalteinrichtung 23 zur (nicht dar­ gestellten) Masse abgeleitet.

Setzt man die zur Impulsweiterleitung über die PFN-Ladeschal­ tung 21 mit T an, so werden zu diesem Zeitpunkt Impulse mit einer Impulsbreite 2T der Übertragungsleitung 24 mit einer Spannung gleich V/2 zugeführt, sofern die PFN-Ladeschaltung 21 und die Übertragungsleitung die gleiche Impedanz besitzen, d.h. wenn Z so geschaltet ist, wie Fig. 5 dies zeigt.

Der Anstieg der die Impulsspule 26 durchfließenden Stromstär­ ke wird dabei durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

wobei I₀ einen Wert der Stromstärke I im statischen Zustand bezeichnet und durch die folgende Beziehung ausgedrückt wird:

Zur Verkürzung der Anstiegszeit des Stromes I muß entweder der Widerstandswert R _M des Abgleichwiderstands 25 erhöht oder die Größe der Impulsspule 26 verringert werden, um in der vorstehenden Gleichung den Wert von (L _f +L _k ) zu verringern. Da (L _f +L _k ) und I₀ im allgemeinen durch die erforderliche Größe der Impulsspule 26 und durch die geforderte Stärke des aufgebauten Magnetfeldes bestimmt werden, wird im Normalfall die Schaltung so ausgelegt, daß mit einem größeren Wert für R _M gearbeitet wird. Um die Anstiegszeit des Stroms I zu ver­ kürzen ist es folglich notwendig, die Ladespannung zu erhö­ hen, da die Spannung V der Hochspannungs-Gleichstromquelle gleich 2R _M ×I₀ ist. Die Konstruktion zur Erhöhung der Lade­ spannung mit dem Ziel, Impulse mit kürzerer Anstiegszeit zu erreichen, führt zu höheren Herstellungskosten für diese Schaltung und erweist sich außerdem im Zusammenhang mit der elektrischen Isolierung als nachteilig.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung löst diese das vorbe­ schriebene Problem dadurch, daß mit einem Hochspannungs-Im­ pulsgeber gearbeitet wird, bei dem sich die Ladespannung ver­ ringern läßt.

Bei diesem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt ist mindestens eine Ladeschaltung nach Blumlein mit einem Paar parallel an­ geschlossener Koaxkabel vorgesehen, die jeweils eine Impedanz von Z/2 aufweisen, statt der PFN-Ladeschaltung mit einer Im­ pedanz Z. Impulse mit einer Spannung V gleich der Spannung der Gleichstromversorgung bzw. mit einer Spannung 2V werden dabei der Impulsspule zugeführt. Mit anderen Worten läßt sich die Ladespannung auf die Hälfte bzw. ein Viertel der Spannung verringern, mit der ein herkömmlicher Impulsgeber arbeitet.

Fig. 6 zeigt ein Schaltschema für ein erstes Ausführungsbei­ spiel des Hochspannungs-Impulsgebers gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Die Bauelemente 22 bis 26 entsprechen dabei denen aus Fig. 5. Erfindungsgemäß ist hier allerdings eine Blumlein-Ladeschaltung 27 vorgesehen, die beispielsweise aus einem Paar parallel angeschlossener Koaxkabel 27 a und 27 b, je­ weils mit der Impedanz Z/2, besteht. Eingangsseitig ist an der Blumlein-Ladeschaltung 27 der innenliegende Stromleiter des Koaxkabels 27 a an die negative Klemme der Hochspannungs- Gleichstromversorgung angeschlossen, während ein Verbindungs­ punkt zwischen den außenliegenden Leitern der Koaxkabel 27 a und 27 b über den Ladewiderstand an die positive Klemme der Hochspannungs-Gleichstromquelle angeschlossen ist. Die Schalt­ einrichtung 23 ist zwischen die negative Klemme und den äuße­ ren Klemmenanschlußpunkt geschaltet. An der Ausgangsseite der Blumlein-Ladeschaltung 27 ist der innenliegende Leiter des Koaxkabels 27 a mit dem innenliegenden Leiter der Übertragungs­ leitung 24 verbunden, während der innenliegende Leiter des Koaxkabels 27 b zum außenliegenden Leiter der Übertragungslei­ tung 24 geführt ist.

Bei dem auf diese Weise aufgebauten ersten Ausführungsbei­ spiel bleibt die Schalteinrichtung 23 zunächst ausgeschaltet, während die Hochspannungs-Gleichstromversorgung die Blumlein- Ladeschaltung 27 mit einer Spannung V auflädt. Wird die Schalteinrichtung 23 eingeschaltet, wird die in der Blumlein- Ladeschaltung 27 gespeicherte elektrische Ladung impulsförmig mit der Spannung V über die Übertragungsleitung 24 und den Abgleichwiderstand 25 der Impulsspule 26 zugeführt.

Fig. 7 veranschaulicht die Schaltungsanordnung für ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochspannungs- Impulsgebers, welches ein Paar Hochspannungs-Gleichstromver­ sorgungen +H.V. und -H.V., ein Paar Ladewiderstände 22 A und 22 B, ein Paar Schalteinrichtungen 23 A und 23 B, ein Paar Blum­ lein-Ladeschaltungen 27 A und 27 B, und ein Paar Übertragungs­ leitungen 24 A und 24 B aufweist, wobei die Notwendigkeit für die Anordnung eines Abgleichwiderstands 25 entfällt. Die Blum­ lein-Ladeschaltung 27 A besteht aus einem Paar parallel ge­ schalteter Koaxkabel 27 Aa und 27 Ab, deren Impedanz jeweils Z/2 beträgt.

Eingangsseitig ist an der Blumlein-Ladeschaltung 27 A der in­ nenliegende Leiter des Koaxkabels 27 Aa mit der Gleichspan­ nungsversorgung +H.V. über die Schalteinrichtung 23 A und den Ladewiderstand 22 A verbunden, während ein Verbindungspunkt zwischen den außenliegenden Leitern der Koaxkabel 27 Aa und 27 Ab mit der Gleichspannungsversorgung -H.V. über den Lade­ widerstand 22 A verbunden ist. Ausgangsseitig ist an der Blum­ lein-Ladeschaltung 27 A der innenliegende Leiter des Koaxkabels 27 Aa mit dem außenliegenden Leiter der Übertragungsleitung 24 A verbunden, während der innenliegende Leiter des Koaxkabels 27 Aa mit dem innenliegenden Leiter der Übertragungsleitung 24 A verbunden ist. Die Gleichspannungsquelle +H.V., der Ladewider­ stand 22 B, die Schalteinrichtung 23 B, die Blumlein-Ladeschal­ tung 27 B und die Übertragungsleitung 24 B sind dabei in glei­ cher Weise geschaltet. An der Ausgangsseite der Übertragungs­ leitungen 24 A und 24 B ist die Impulsspule 26 zwischen den in­ nenliegenden Leitern angeschlossen, während die außenliegenden Leiter über einen Stromleiter 28 miteinander verbunden sind.

Bei dem auf diese Weise aufgebauten zweiten Ausführungsbei­ spiel bleibt die Schalteinrichtung 23 A zunächst ausgeschaltet, während die Blumlein-Ladeschaltung 27 A mit einer Spannung -V durch die Gleichspannungsversorgung -H.V. geladen wird. Gleichzeitig bleibt die Schalteinrichtung 23 B zunächst aus­ geschaltet, die Blumlein-Ladeschaltung 27 B wird dagegen von der Gleichspannungsquelle +H.V. mit einer Spannung +H.V. gela­ den. Beim Einschalten der Schalteinrichtungen 23 A und 23 B wird die in den Blumlein-Ladeschaltungen 27 A und 27 B gespeicherte elektrische Ladung in Form von Impulsen mit einer Spannung von V-(-V) = 2 V über die Übertragungsleitung 24 A und 24 B der Im­ pulsspule 26 zugeführt. Dieser Effekt bedeutet, daß die Lade­ spannung auf ein Viertel des bei herkömmlichen Impulsgebern üblichen Wertes verringert werden kann. Bei dem zweiten Bei­ spiel beträgt die Impedanz der Übertragungsleitungen 24 A und 24 B auf der Ausgangsseite jeweils Z und entspricht dabei dem Abgleichzustand, so daß keinerlei Abgleichwiderstand erforder­ lich ist.

Fig. 8 zeigt eine Schaltungsanordnung für ein drittes Ausfüh­ rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochspannungs-Impuls­ gebers. Ihre Schaltungselemente entsprechen dabei ganz all­ gemein denen des zweiten Ausführungsbeispiels, allerdings mit dem Unterschied, daß bei diesem dritten Ausführungsbeispiel nur eine Gleichspannungsquelle und nur eine einzige Schaltein­ richtung vorgesehen sind. An der Eingangsseite der Blumlein- Ladeschaltungen 27 A und 27 B sind die innenliegenden Leiter des Koaxkabels 27 Aa der Blumlein-Ladeschaltung 27 A und der innen­ liegende Leiter des Koaxkabels 27Ba der Blumlein-Ladeschaltung 27 B miteinander angeschlossen und zusammen über die Schaltein­ richtung 23 und den Ladewiderstand 22 mit der Gleichstromver­ sorgung +H.V. verbunden.

Außerdem sind ein Verbindungspunkt zwischen den außenliegenden Leitern der Koaxkabel 27 Aa und 27 Ab der parallel geschalteten Blumlein-Ladeschaltung 27 A und ein Verbindungspunkt zwischen den außenliegenden Leitern der Koaxkabel 27 Ba und 27 Bb der ebenfalls parallel liegenden Blumlein-Ladeschaltung 27 B mit­ einander verbunden und werden danach gemeinsam über den Lade­ widerstand 22 an die Gleichspannungsversorgung +H.V. an­ geschlossen. An der Ausgangsseite der Übertragungsleitungen 24 A und 24 B sind der außenliegende Leiter der Übertragungslei­ tung 24 A und der innenliegende Leiter der Übertragungsleitung 24 B über die Impulsspule 26 verbunden, während der innenlie­ gende Leiter der Übertragungsleitung 24 A und der außenliegende Leiter der Übertragungsleitung 24 B über einen Stromleiter 28 verbunden werden.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel mit dem vorstehend erläu­ terten Aufbau bleibt die Schalteinrichtung 23 zunächst aus­ geschaltet, während die beiden Blumlein-Ladeschaltungen 27 A und 27 B mit einer Spannung +V durch die Gleichspannungsquelle +H.V. aufgeladen werden. Beim Einschalten der Schalteinrich­ tung 23 wird die in den Blumlein-Ladeschaltungen 27 A und 27 B gespeicherte elektrische Ladung impulsförmig mit einer Span­ nung von V+V=2 V über die Übertragungsleitungen 24 A und 24 B der Impulsspule 26 zugeführt.

Bei diesen Ausführungsbeispielen werden in den Blumlein-Lade­ schaltungen Koaxialkabel verwendet, können anstelle der Koax­ kabel auch Ladeleitungen verwendet werden, deren Impedanz je­ weils Z/2 beträgt, wobei die gleichen Wirkungen erzielt wer­ den.

Erfindungsgemäß und entsprechend dem zweiten Aspekt der Erfin­ dung wird mindestens eine Blumlein-Ladeschaltung bestehend aus einem Paar Koaxkabel bzw. Ladeleitungen eingesetzt, die in Reihe geschaltet sind und jeweils eine Impedanz von Z/2 auf­ weisen, wodurch der Aufbau der Schaltung vereinfacht werden kann, während andererseits sichergestellt ist, daß die Impuls­ spule Impulse mit einer Spannung V gleich der Gleichstrom-Ver­ sorgungsspannung bzw. mit einer Spannung von 2V erhalten kann, während andererseits gewährleistet ist, daß die Ladespannung auf die Hälfte bzw. ein Viertel des bei den herkömmlichen Im­ pulsgebern üblichen Wertes verringert werden kann.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist eine Impuls-Elek­ tromagnet-Einheit, insbesondere eine schnell gepulste Elektro­ magneteinheit vorgesehen.

Fig. 9 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen Impuls-Elektroma­ gnet-Einheit, wie er beispielsweise in UVSR-7 "Design for In­ cidence Synchrotron", veröffentlicht von Bunshi Kagaku Ken­ kyojo im März 1981, beschrieben wird.

Dabei ist in der Mitte eines Magnetkerns 32 ein Hohlraum aus­ gebildet, der sich quer durch den Kern 32 erstreckt, während entlang zweier Seiten dieses Hohlraums zwei Paar Plattenspulen angeordnet sind. Zur Bildung von Magnetbahnen ist jedes der einander gegenüberliegenden Enden einer Plattenspule 31 über ein Joch 34 mit einem Ende der oberen bzw. unteren Platten­ spule 31 verbunden, die sich auf der gegenüberliegenden Seite des Hohlraums erstreckt. Die vier Plattenspulen sind nachein­ ander in Reihe geschaltet. Zwei Klemmen dieser Vorschalt-Plat­ tenspulen 31 sind mit den Stromzuführanschlüssen 33 verbunden, über welche die Spulen mit Strom versorgt werden. In dem Hohl­ raum im Kern 32 wird die Bildung eines Magnetfeldes angeregt, sobald durch die Stromzuleitanschlüsse 33 Strom fließt.

Eine für den Anstieg dieses Magnetfeldes geltende Zeitkonstan­ te wird als Verhältnis zwischen der Induktivität L der Spule und dem Widerstand R der Last (L/R) vorgegeben. In diesem Fall muß die Impedanz Z der Stromversorgung und der Übertragungs­ leitung mit dem Widerstand R der Last ausgeglichen werden, da­ mit ein von der Hochspannungsversorgung über die Stromzuleit­ anschlüsse 33 impulsförmig zugeführter Strom an die Last weitergeleitet werden kann, ohne von den Eingangsanschlüssen reflektiert zu werden.

Bei der herkömmlichen gepulsten Elektromagneteinheit sind die Plattenspulen 31, die Magnetjoche 34 und die Anschlüsse 33 fest installiert, und damit ergibt sich eine konstante Induk­ tivität L für die Spule. Soll die Anstiegszeit des Magnetfel­ des bei diesem Elektromagneten verändert werden, ist es erfor­ derlich, die Impedanz der Stromversorgung entsprechend der Be­ ziehung zum Widerstand R und zur Induktivität L zu verändern. Damit läßt sich eine Wellenform nur mit Schwierigkeiten errei­ chen, die der optimalen Veränderung des Magnetfeldes in Abhän­ gigkeit von der zur Ablenkung der Umlaufbahn erforderlichen Zeit entspricht.

Eine gepulste Elektromagneteinheit gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist dagegen einen Aufbau auf, bei welchem die Positionen der Stromversorgungsleitungen und der mit den Rück­ treibjochen verbundenen Leiterstäbe, sowie der Stromzulei­ tungsanschlüsse entsprechend eingestellt und verändert werden können. Die Anstiegszeit des aufgebauten gepulsten Magnetfel­ des läßt sich in einfacher Weise dadurch beeinflussen, daß die Anschlußpunkte und damit die Gesamtinduktivität des Elektroma­ gneten entsprechend eingestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen gepulsten Elek­ tromagneteinheit wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 10 und 10A im einzelnen beschrieben.

Aus Fig. 10 ist ersichtlich, daß auf einer Seite eines Kerns 32 ein Paar langgestreckter Stromeingangsklemmen 41 angeordnet ist und in vertikaler Richtung verläuft. Eine langgestreckte Ausnehmung 41 a zur Aufnahme und Montage von Stromzuführlei­ tern, d.h. den Leitern einer Übertragungsleitung 43 zur Strom­ versorgung des Elektromagneten, ist jeweils in den beiden Stromeingangsklemmen 41 ausgebildet, wodurch es möglich wird, den Stromzuführpunkt in vertikaler Richtung zu verändern. Auf der den Stromeingangsklemmen 41 abgewandten Seite des Kerns 32 ist eine Rücktreibjocheinheit 42 zur Bildung von Magnetbahnen angeordnet. Die Rücktreibjocheinheit 42 weist langgestreckte Rücktreibjochteile 42 a auf, die sich in vertikaler Richtung erstrecken, während im oberen und unteren Endteil der Rück­ treibjochteile 42 a jeweils langgestreckte Ausnehmungen 42 c für den Anschluß von Leiterstäben 42 b zur Verbindung mit den Joch­ teilen ausgebildet sind.

Bei diesem Aufbau lassen sich die Anschlußstellen der Leiter­ stäbe 42 b in vertikaler Richtung einstellen. Ein Paar Platten­ spulen 45 erstreckt sich jeweils auf gegenüberliegenden Seiten eines im Kern 32 ausgebildeten Hohlraums 32, wie aus der Schnittansicht gemäß Fig. 10A zu entnehmen ist. Jede Platten­ spule 45 ist an einem Ende mit einem der Stromzuleitanschlüsse 41 verbunden, während das andere Spulenende mit dem entspre­ chenden Rücktreibjochteil 42 a verbunden ist.

Die Übertragungsleitung 43 besteht hierbei aus einem Koaxka­ bel, dessen innenliegender Leiter mit einem der Stromzuleit­ anschlüsse verbunden ist, während sein außenliegender Leiter zur anderen Klemme geführt ist. In einem Abschnitt des innen­ liegenden Leiters ist ein Widerstand 44 geschaltet.

Der Strom fließt nun von einer der Klemmen 41 über die zwi­ schengeschaltete Plattenspule 45 zu einem der Rücktreibjoch­ teile 42 a, anschließend über die beiden Leiterstäbe 42, die zwischen die gegenüberliegenden Endteile der Rücktreibjoch­ teile 42 a geschaltet sind, zum Rücktreibjochteil 45 a, und von dort über die andere Plattenspule 45 zur anderen Klemme 41 zu­ rück.

Ganz allgemein spielt ein von der Fläche, die die Spule um­ schließt, bestimmter Faktor bei der Induktivität L einer Spule eine Rolle. Die Anschlußpositionen der Übertragungsleitung 43 und der beiden Leiterstäbe 42 b lassen sich deshalb in vertika­ ler Richtung entlang der Ausnehmungen 41 a in den Stromein­ gangsklemmen 41 und in den Rückführjochteilen 42 a an den ge­ genüberliegenden Enden der Plattenspulen 45 verändern, wodurch sich die von der Spule erfaßte Fläche verändert, und damit auch deren Induktivität L auf den gewünschten Wert einstellbar ist. Eine Steuerungsfunktion läßt sich zur Beeinflussung der Anstiegszeit des entstehenden Magnetfeldes anhand der Einstel­ lung der Induktivität erreichen, wodurch eine gezielte Ein­ flußnahme auf die Wellenform des aufgebauten Magnetfeldes mög­ lich wird.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ist so ausge­ legt, daß die Lage der Anschlußpunkte der mit den Stromein­ gangsklemmen 41 und der Rücktreibjocheinheit 42 verbundenen Übertragungsleitung 43 und der Leiterstäbe 42 in vertikaler Richtung verändert werden kann. Die Erfindung ist jedoch nicht ausschließlich auf diesen Aspekt begrenzt, sondern es sind auch andere Möglichkeiten der Realisierung möglich, bei denen sich die Lage der Anschlußstellen in der Richtung verändern läßt, in der die Plattenspulen verlaufen, d.h. in Richtung der Hohlraumachse.

Daneben ergibt sich aus Fig. 11, daß anstelle der Leiterstäbe 42 d der Rücktreibjocheinheit 42 aus Fig. 10 auch direkt Wider­ stände 42 d geschaltet werden können. In diesem Fall läßt sich neben der Einstellfunktion auch der Effekt erzielen, daß eine unnötige Streuinduktivität verringert werden kann.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Speichern geladener Teilchen, gekennzeichnet durch:

• - ein wulstförmiges Vakuumgefäß (1; 92) zum Speichern geladener Teilchen;
• - einen Linearbeschleuniger (7) zum Erzeugen auftreffen­ der geladener Teilchen und zu deren Führung zum Vaku­ umgefäß (1; 92);
• - mindestens einen Ablenkmagneten (2) zum Ablenken der Bahn für geladene Teilchen unter Einwirkung eines Ma­ gnetfeldes;
• - mindestens einen Quadrupol-Elektromagneten (3; 91) zum konvergierenden Zusammenführen der geladenen Teilchen;
• - einen Hochfrequenzschlitz (6) zum Beschleunigen der geladenen Teilchen;
• - einen langsam gepulsten Elektromagneten (4) zur Ablen­ kung der Bahn für die vom Linearbeschleuniger (7) dem Vakuumgefäß (1; 92) zugeführten auftreffenden gelade­ nen Teilchen zwecks Anpassung der Bahn an die Umlauf­ bahn für gespeicherte geladene Teilchen,
• - und einen schnell gepulsten Elektromagneten (9 a) zur Erzeugung von Magnetfeldkomponenten von mindestens vier Polen, die sich vom Umfang des Vakuumgefäßes (1; 92) zur Umlaufbahn für gespeicherte geladene Teilchen auf der Mittelachse des Gefäßes erstrecken, zwecks Er­ zielung einer Deckung zwischen der Umlaufbahn für die auftreffenden geladenen Teilchen nach deren Durchlauf durch den langsam gepulsten Elektromagneten (4) und der Umlaufbahn für die gespeicherten geladenen Teil­ chen, ohne daß dabei eine wesentliche Störung der ge­ speicherten geladenen Teilchen entsteht, wobei der Ablenkmagnet (2), der Quadrupol-Elektromagnet (3), der Hochfrequenz-Schlitz (6), der langsam gepulste Elek­ tromagnet (4) und der schnell gepulste Elektromagnet (9 a) entlang des Vakuumgefäßes (1; 92) so angeordnet sind, daß sie das Gefäß jeweils umschließen.

2. Vorrichtung zum Speichern geladener Teilchen nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schnell gepulste Elektromagnet (9 a) mindestens vier Impuls-Elektromagneten aufweist, die in regelmäßigem Abstand um das Vakuumgefäß (1; 92) herum so angeordnet sind, daß sie dieses um dessen Mittelachse umschließen, wobei jeder der vier Impuls-Elektromagneten für den Auf­ bau eines zur Mittelachse des Vakuumgefäßes hin gerich­ teten Magnetfeldes ausgelegt ist, und daß ferner ein Joch (90) die vier Elektromagneten umschließt.

3. Vorrichtung zum Speichern geladener Teilchen nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des von den mindestens vier Impuls-Elek­ tromagneten des schnell gepulsten Elektromagneten (9 a) so eingestellt ist, daß die an einem vorgegebenen Punkt ent­ lang der Umlaufbahn für die geladenen Teilchen in dem Vakuumgefäß (92) bei jedem Umlauf des geladenen Teilchens bestimmte Position der Umlaufbahn für jedes auftreffende geladene Teilchen (94) bei Darstellung in einer Phasen­ ebene immer zu deren Ursprung symmetrisch ist, wobei die Lage in der Phasenebene zu dem Augenblick erkennbar ist, zu dem der vorherige Umlauf an einem vorgegebenen Punkt abgeschlossen ist.

4. Vorrichtung zum Speichern geladener Teilchen nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den schnell gepulsten Elektromagneten (9 a) ein Strom mit Rechteckwellenform fließt.

5. Vorrichtung zum Speichern geladener Teilchen nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den schnell gepulsten Elektromagneten (9 a) ein Strom mit mindestens einer gedämpften Schwingungswelle bzw. einer sinusförmigen Halbwelle bzw. einer Dreieck­ schwingung fließt.

6. Hochspannungs-Impulsgeber zur Erzeugung von Hochspan­ nungsimpulsen zur Weiterleitung an einen Impuls-Elektro­ magneten einer Vorrichtung zur Speicherung geladener Teilchen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber die folgenden Bauelemente aufweist:

• - eine Gleichspannungsquelle;
• - eine zwischen zwei Anschlüsse der Gleichspannungsquel­ le geschaltete Blumlein-Ladungsschaltung (27), die aus einem Paar Koaxkabel (27 a, 27 b; 27 Aa, 27 Ab) bzw. La­ dungsleitungen besteht, welche parallel angeschlossen sind und jeweils eine Impedanz Z/2 aufweisen;
• - eine parallel zwischen die Blumlein-Ladungsschaltung und die Gleichspannungsquelle geschaltete und mit der Gleichspannungsquelle verbundene Schalteineinrichtung (23; 23 A, 23 B);
• - eine mit der Blumlein-Ladungsschaltung verbundene Übertragungsleitung (24; 24 A, 24 B) mit einer Impedanz Z;
• - einen Abgleichwiderstand (25) und eine in Reihe zwi­ schen einem innenliegenden und einem außenliegenden Leiter der Übertragungsleitung (24; 24 A, 24 B) geschal­ tete Impulsspule (26),
• - und einen Ladewiderstand (22; 22 A, 22 B), welcher in Reihenschaltung mit der Gleichspannungsquelle verbun­ den ist.

7. Hochspannungsimpulsgeber zur Erzeugung von Hochspan­ nungsimpulsen, die einem Impuls-Elektromagneten einer Vorrichtung zur Speicherung geladener Teilchen nach An­ spruch 1 zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsimpulsgeber die folgenden Bauele­ mente aufweist:

• - Gleichspannungsquellen für eine positive und eine ne­ gative Gleichspannung,
• - ein Paar mit den positiven und negativen Gleichspan­ nungsquellen getrennt voneinander verbundene Blumlein- Ladungsschaltungen (27 A, 27 B), von denen jede aus ei­ nem Paar Koaxkabel (27 Aa, 27 Ab) bzw. Ladungsleitungen besteht, die parallel geschaltet sind und jeweils eine Impedanz von Z/2 aufweisen;
• - ein Paar Übertragungsleitungen (24 A, 24 B), die jeweils mit den Blumlein-Ladungsschaltungen verbunden sind und eine Impedanz Z aufweisen;
• - eine zwischen innenliegenden Leitern der Übertragungs­ leitungen (24 A, 24 B) angeschlossene Impulsspule (26);
• - einen zwischen außenliegenden Leitern der Übertra­ gungsleitungen (24 A, 24 B) angeschlossenen Stromleiter (28), sowie
• - Ladewiderstände (22 A, 22 B), die jeweils zu den Gleich­ spannungsquellen in Reihe geschaltet sind.

8. Hochspannungsimpulsgeber zur Erzeugung von Hochspan­ nungsimpulsen, die einem Impuls-Elektromagneten einer Vorrichtung zur Speicherung geladener Teilchen nach An­ spruch 1 zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsimpulsgeber die folgenden Bauele­ mente aufweist:

• - eine Gleichspannungsquelle;
• - ein Paar zusammen an die Gleichspannungsquellen ge­ schalteter Blumlein-Ladungsschaltungen (27 A, 27 B), die aus einem Paar Koaxkabel (27 Aa, 27 Ab) bzw. Ladungslei­ tungen bestehen, welche parallel angeschlossen sind und jeweils eine Impedanz Z/2 aufweisen;
• - eine zwischen den Blumlein-Ladungsschaltungen und der Gleichspannungsquelle geschaltete und mit der Gleich­ spannungsquelle verbundene Schalteineinrichtung (23) ;
• - ein Paar jeweils mit den Blumlein-Ladungsschaltungen verbundener Übertragungsleitungen (24 A, 24 B), die je­ weils eine Impedanz Z aufweisen;
• - eine zwischen einem innenliegenden und einem außenlie­ genden Leiter einer der Übertragungsleitungen (24 A, 24 B) und einen innenliegenden Leiter der jeweils ande­ ren Übertragungsleitung geschaltete Impulsspule (26),
• - und einen Ladewiderstand (22), welcher in Reihenschal­ tung mit der Gleichspannungsquelle verbunden ist.

9. Impuls-Elektromagneteneinheit zur Anlegung eines gepul­ sten Magnetfeldes an einen Korpuskularstrahl in einer Vorrichtung zur Speicherung geladener Teilchen nach An­ spruch 1, zur Veränderung der Umlaufbahn der geladenen Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagneteinheit die folgenden Bauelemente aufweist:

• - eine Übertragungsleitung (43) zur Zuführung eines Er­ regerstroms;
• - einen Kern (32) mit einem Hohlraum, der sich entlang der Mittelachse erstreckt und an den beiden Stirnflä­ chen offen ist;
• - ein Paar langgestreckter Stromzuleitungsanschlüsse (41), die beiderseits der Öffnung des Hohlraums in ei­ ner der beiden Stirnflächen des Kerns (32) angeordnet sind und langgestreckte Ausnehmungen (41 a) für den An­ schluß der Übertragungsleitung (43) an einer nach Be­ darf ausgewählten Stelle aufweisen;
• - eine Rücktreibjocheinrichtung (42) mit einem Paar langgestreckter Rücktreibjochteile (42 a), die beider­ seits der Öffnung des Hohlraums in der anderen Stirn­ fläche des Kerns (32) angeordnet sind, wobei zwei Lei­ terstäbe (42 b) zur elektrischen Verbindung gegenüber­ liegender Endabschnitte des Paares von Rücktreibjoch­ teilen (42 a) vorgesehen sind, und für den Anschluß der Leiterstäbe (42 b) an die Rücktreibjochteile (42 a) an jeweils nach Bedarf ausgewählten Stellen in gegenüber­ liegenden Endabschnitten der Rücktreibjochteile (42 a) langgestreckte Ausnehmungen (42 c) ausgebildet sind,
• - und ein Paar Plattenspulen (45), die sich durch den Hohlraum des Kerns (32) entlang einem Paar einander gegenüberliegender Innenflächen desselben zwischen diesen erstrecken, wobei jede Plattenspule (45) an ei­ nem Ende mit einem der paarweise vorgesehenen Stromzu­ leitanschlüsse (41) verbunden ist, während sie über ihr anderes Ende mit einem der paarweise vorgesehenen Rücktreibjochteile (42 a) verbunden ist; wobei die Anstiegszeit des erzeugten gepulsten Magnet­ feldes durch Wahl der Anschlußstellen der Übertragungs­ leitung (43) und der Leiterstäbe (42 b) und damit der In­ duktivität der Spulen veränderbar ist.

10. Impuls-Elektromagneteneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuleitanschlüsse (41), die Rücktreibjoch­ teile (42 a) und die in den Anschlüssen und in den Rück­ treibjochteilen ausgebildeten Ausnehmungen (41 a, 42 c) sich in einer im allgemeinen senkrecht zu den Platten­ spulen (45) verlaufenden Richtung erstrecken, wobei die Plattenspulen (45) in dem Hohlraum (32) entlang der ein­ ander gegenüberliegenden Innenflächen angeordnet sind.

11. Impuls-Elektromagneteinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Abschnitte der Stromzuleitanschlüsse (41) und der Rücktreibjochteile (42 a), in denen die Aus­ nehmungen (41 a, 42 c) ausgebildet sind, in gleicher Rich­ tung wie die Plattenspulen (45) verlaufen, die in dem Hohlraum (32) entlang der einander gegenüberliegenden Innenflächen angeordnet sind.

12. Impuls-Elektromagneteinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die mit dem Paar Stromzuleitanschlüsse (41) ver­ bundene Übertragungsleitung (43) ein Abgleichwiderstand (42 d) geschaltet ist.

13. Impuls-Elektromagneteinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Widerstände als die beiden Leiterstäbe (42 b) einge­ setzt sind, welche gegenüberliegende Endabschnitte der paarweise angeordneten Rücktreibjochteile (42 a) zur Ver­ minderung der Streuinduktivität (L _f ) verbinden.

14. Impuls-Elektromagneteinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung (45) aus einem Koaxkabel be­ steht.