DE4341085C2

DE4341085C2 - Electrostatic accelerator

Info

Publication number: DE4341085C2
Application number: DE4341085A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr Simon; Stefan Bederka
Original assignee: GSI Gesellschaft fuer Schwerionenforschung mbH
Current assignee: GSI Gesellschaft fuer Schwerionenforschung mbH
Priority date: 1993-08-28
Filing date: 1993-12-02
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2013-12-03
Also published as: DE4341085A1; DE9312937U1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beschleuniger zum Be schuß eines Targets mit Teilchenstrahlen aus elektrisch ge ladenen Teilchen im Energiebereich von 200 keV in einem ge schlossenen Vakuumsystem.The present invention relates to an accelerator for loading Shot of a target with particle beams from electrically ge charged particles in the energy range of 200 keV in one ge closed vacuum system.

Mit derartigen Beschleunigern können z. B. Teilchenstrahlen aus H⁺- oder D⁺-Ionen mit Energien bis 200 keV und Intensitäten von einigen mA erzeugt werden. Ein solcher Teilchenstrahl trifft am Ende eines Beschleunigerrohres auf ein vorbestimmtes Target und erzeugt in Reaktion mit den Kernen der Targetatome je nach Targetmaterial eine Kaskade koinzidenter, harter Gammastrah lung oder auch Neutronen hoher definierter Energie. Eine sol chermaßen entstandene Sekundärstrahlung ist für Eichmessungen oder Materialuntersuchungen geeignet.With such accelerators z. B. particle beams H⁺ or D⁺ ions with energies up to 200 keV and intensities of a few mA can be generated. Such a particle beam hits at the end of an accelerator tube on a predetermined target and generated in response to the nuclei of the target atoms depending on Target material a cascade of coincident, hard gamma rays or neutrons of high defined energy. A sol The secondary radiation generated is for calibration measurements or material examinations.

Aus der EP 0471 601 A2 ist ein Beschleuniger der eingangs genannten Art bekannt, bei welchen der CW-Spannungsvervielfacher (Cockroft/Walton-Vervielfacher) entlang der Strahlachse und - in Strahlrichtung gesehen - nahezu vollständig hinter der Beschleunigungseinheit und sogar noch hinter dem Target gele gen ist. Die Spannung kann der Beschleunigungseinheit daher nur mittels röhrenförmiger Verbindungen axial zugeführt wer den. Daraus ergibt sich ein gewisser Nachteil bezüglich der Handhabung für Anwendungsfälle, bei denen der zur Verfügung stehende Platz beschränkt oder bei denen der Beschleuniger nicht ortsfest ist.EP 0471 601 A2 describes an accelerator of the type mentioned at the beginning Kind known in which the CW voltage multiplier (Cockroft / Walton multiplier) along the beam axis and - seen in the beam direction - almost completely behind the Acceleration unit and even behind the target gen is. The voltage can therefore the acceleration unit axially fed only by means of tubular connections the. This results in a certain disadvantage with regard to the Handling for use cases where the is available limited space or where the accelerator is not stationary.

Weiterhin ist ein Beschleuniger aus der Zeitschrift "Kernener gie" 5. Jahrgang (1962) S. 90-97 bekannt. Bei diesem wird die Hochspannung lediglich an einem Ende der Beschleunigerstrecke zugeführt, d. h. es erfolgt keine direkte Energiezufuhr an die mittleren Abschnitte der Driftröhren. Dies führt zu einem äquidistanten Spannungsabfall über eine bestimmte Länge.Furthermore, an accelerator from the magazine "Kernener gie "5th year (1962) pp. 90-97 High voltage only at one end of the accelerator line fed, d. H. there is no direct energy supply to the middle sections of the drift tubes. This leads to one equidistant voltage drop over a certain length.

Die vorliegende Erfindung hat nun zur Aufgabe, einen leicht handhabbaren und transportablen, daher möglichst kompakten und sicher zu bedienenden elektrostatischen Beschleuniger zu schaffen, mit welchem ohne besonderen Aufwand von Ort zu Ort Eichmessungen an Strahlungsdetektoren, aber auch gezielte Ma terialuntersuchungen und Bestrahlungen durchgeführt werden können. Dabei sollen die Versorgungsspannungen für die einzel nen Driftröhren diesen jeweils einzeln von außen zugeführt und durch kurze interne Verbindungen zwischen den Stufen unnötige elektrische Energiespeicher vermieden werden.The object of the present invention is now easy manageable and portable, therefore as compact and as possible safe-to-use electrostatic accelerators create with which with no special effort from place to place Calibration measurements on radiation detectors, but also targeted measurements material examinations and radiation are carried out can. The supply voltages for the individual NEN drift tubes each individually supplied from the outside and due to short internal connections between the levels unnecessary electrical energy storage can be avoided.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt nun die vorliegende Erfindung die Merkmale vor, die in der Merkmalskombination des Anspru ches 1 angeführt sind. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Beschleunigers ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2 gegeben.The present invention proposes to solve the problem the features in the combination of features of the claim ches 1 are listed. Another advantageous embodiment of the accelerator is characterized by the characteristic features of the Claim 2 given.

Bei dem Beschleuniger ist die koaxiale Anordnung des eigentli chen Beschleunigerrohres und des als Hochspannungsgenerator dienenden Spannungsvervielfachers entscheidend für den kompak ten Aufbau. Der wird dadurch ermöglicht, daß die Driftröhren der Beschleunigerstrecke auf eine ganz spezielle Art mittels dazwischenliegender und isolierender, keramischer Rohrab schnitte zu einer festen Einheit zusammengebaut sind. In diese kompakte Einheit können nun die Versorgungsspannungen für die einzelnen Driftröhren auf besonders günstige Weise koaxial von außen zugeführt werden. Durch die kurzen internen Verbindungen zwischen den Stufen des Hochspannungsvervielfachers und den jeweiligen Beschleunigerstufen werden unnötige elektrische Energiespeicher vermieden. Der Aufbau mit dem Target am Ende der letzten Beschleunigerstufe garantiert die iso liertechnische Sicherheit der Anlage. Außergewöhnliche peri phere Sicherheitsmaßnahmen um die Anlage sind beim Betrieb nicht erforderlich. Letztlich wird durch die erfindungsgemäße Bauweise, den CW-Vervielfacher vollständig koaxial um den strahlaufwärts liegenden Teil des Beschleunigers anzuordnen und damit das Target am fernen Ende anzubringen, ein großer Teil des gesamten Raumwinkels um dieses frei und weit entfernt von allem absorbierenden Material, welches das Beschleuniger rohr und der CW-Vervielfacher darstellen. Damit werden Inten sitätsverluste und Aktivierung der Beschleunigerkomponenten weitgehend vermieden.The coaxial arrangement of the accelerator is the actual one Chen accelerator tube and as a high voltage generator serving voltage multiplier crucial for the compact structure. This is made possible by the fact that the drift tubes the accelerator track in a very special way intermediate and insulating, ceramic pipe cuts are assembled into a fixed unit. In these compact unit can now supply voltages for the individual drift tubes in a particularly favorable manner coaxial from be fed outside. Because of the short internal connections between the stages of the high voltage multiplier and the respective accelerator levels become unnecessary electrical Avoided energy storage. The setup with the target at the end iso guarantees the last accelerator stage technical security of the system. Exceptional peri Other safety measures around the system are in operation not mandatory. Ultimately, the invention Construction, the CW multiplier completely coaxial around the to arrange upstream part of the accelerator and thus attach the target to the far end, a big one Part of the entire solid angle around it freely and far away of all absorbent material that the accelerator tube and the CW multiplier. With this, Inten loss of energy and activation of the accelerator components largely avoided.

Weiterhin trägt zur Kompaktheit und Handlichkeit bei, daß der Hochspannungsvervielfacher zur Abstützung um einen zylindri schen Träger gebaut ist, durch welchen hindurch die Ausgänge der Stufen über hochspannungsfeste Durchführungen geführt wer den. Dieser bildet zusammen mit dem Gehäuse in vorteilhafter Weise den ringförmigen Hohlraum für den Vervielfacher. Durch das radiale Herausführen der Eingänge des Spannungsvervielfa chers durch den Sockel des Trägers kann schließlich der Hoch spannungstransformator unmittelbar daran angeschlossen werden. Somit entfallen Hochspannungskabel. Die gesamte Anordnung wird dadurch kompakt und ist ohne periphere Sicherheitsmaßnahmen mo bil einsetzbar.Furthermore, the fact that the High voltage multiplier for support by a cylinder is built between which the exits pass who steps over high voltage-resistant bushings the. This forms together with the housing in an advantageous manner Way the annular cavity for the multiplier. By the radial leading out of the inputs of the voltage multiplier Finally, through the base of the carrier, the high can voltage transformer can be connected directly to it. This eliminates high-voltage cables. The whole arrangement will thereby compact and is mo without peripheral security measures bil usable.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im fol genden und anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert, es zei gen:Further details of the present invention are explained in the fol lowing and with reference to FIGS . 1 to 3, it show:

die Fig. 1 den Aufbau des vollständigen Beschleunigers im Schnitt durch die Beschleunigerachse; Figure 1 shows the construction of the full accelerator in section through the axis of the accelerator.

die Fig. 2 eine der Driftröhren der mittleren Beschleuniger stufen; Figure 2 stages one of the drift tubes of the middle accelerator.

die Fig. 3 die Verbindung zweier aufeinanderfolgender Be schleunigerstufen an einer Driftröhre. FIGS. 3, the connection of two consecutive Be schleunigerstufen to a drift tube.

Der elektrostatische Beschleuniger ist schematisch in der Fig. 1 dargestellt und dient zum Beschuß eines Targets 12 mit Teilchenstrahlen aus elektrisch geladenen Teilchen im Energie bereich von 200 keV und arbeitet in einem geschlossenen Vaku umsystem, welches im Wesentlichen im Gehäuse 13 untergebracht ist. Die Hauptkomponenten des Beschleunigers sind eine Quelle 18 zur Emission geladener Teilchen, eine sich an die Quelle 18 anschließende abgestufte Beschleunigerstrecke mit in Abstand hintereinanderliegenden, rohrförmigen und den Strahl durchlei tenden Driftröhren E1-E6, die zusammen das Beschleunigerrohr 1 bilden, ein Hochspannungsvervielfacher 2 für die an die Drift röhren E1-E6 angelegte Beschleunigerspannung, sowie das be reits erwähnte Target 12, das sich auf einem gekühlten Träger 36 am Ende der Beschleunigerstrecke befindet.The electrostatic accelerator is shown schematically in FIG. 1 and is used to fire a target 12 with particle beams from electrically charged particles in the energy range of 200 keV and works in a closed vacuum system, which is essentially housed in the housing 13 . The main components of the accelerator are a source 18 of charged for emitting particles, an adjoining the source 18 stepped accelerator track with successive spaced tubular, and the beam durchlei Tenden drift tubes E1-E6, which together form the accelerator tube 1, a high voltage multiplier 2 for the to the drift tubes E1-E6 applied accelerator voltage, as well as the already mentioned target 12 , which is located on a cooled carrier 36 at the end of the accelerator path.

Gem. der Fig. 1 besteht der Hochspannungsvervielfacher 2 aus zum Beispiel sechs zum Teil identischen Stufen S1-S6. Die Anzahl der Stufen ist natürlich nicht auf sechs beschränkt. Sie und die entsprechende Anzahl der Spannungsschritte richtet sich nach der vorgesehenen Anwendung und kann daher durchaus größer oder kleiner als das Beispiel nach der Fig. 1 sein. Die sechs Stufen S1-S6 eines Generators als Hochspannungsverviel facher 2 sitzen auf dem zylindrischen Teil des Trägers 3 vom Vervielfacher 2, durch den über hochspannungsfeste Durchfüh rungen die Ausgänge der Stufen S1-S6 geführt werden und der zusammen mit dem übergestülpten Gehäuse 13 den abgeschlos senen, ringzylinderförmigen Hohlraum 14 für den Vervielfacher 2 bildet. Dieser Raum 14 ist bei der dargestellten Aus führungsform z. B. mit Isolieröl gefüllt. An dem Sockel 19 des Trägers 3 ist der Hochspannungstransformator 17 befestigt und über die internen Zuführungen 4 und 5 unmittelbar mit dem Ver vielfacher 2 verbunden.Acc. To FIG. 1, the high voltage multiplier 2 of, for example six identical to the sub-stages S1-S6. The number of levels is of course not limited to six. It and the corresponding number of voltage steps depend on the intended application and can therefore be larger or smaller than the example according to FIG. 1. The six stages S1-S6 of a generator as a high-voltage multiplier 2 sit on the cylindrical part of the carrier 3 by the multiplier 2 , through which the outputs of the stages S1-S6 are guided through high-voltage-resistant leadthroughs and which together with the slipped-on housing 13 the closed one , annular cylindrical cavity 14 for the multiplier 2 forms. This space 14 is in the illustrated embodiment from z. B. filled with insulating oil. On the base 19 of the carrier 3 , the high-voltage transformer 17 is attached and directly connected to the multiplier 2 via the internal leads 4 and 5 .

Das Beschleunigerrohr 1 nach Fig. 1 besteht ebenfalls aus sechs Stufen wie die Stufen S1-S6 des Generators. Die Drift röhren E1-E6 der Beschleunigerstufen sind entlang der Be schleunigerachse 21 ausgerichtet. Die Spalte zwischen den ein zelnen Driftröhren E1-E6 bilden die Beschleunigerstrecken, über die die Potentialdifferenz zwischen zwei aufeinanderfol genden Vervielfacherstufen S anliegt. Ionenoptisch sind die Beschleunigungsstrecken zwischen den Driftröhren E so ausge legt, daß am Target 12 ein Fokus für den Teilchenstrahl be steht.The accelerator tube 1 according to FIG. 1 also consists of six stages like the stages S1-S6 of the generator. The drift tubes E1-E6 of the accelerator stages are aligned along the accelerator axis 21 . The gaps between the individual drift tubes E1-E6 form the accelerator sections over which the potential difference between two successive multiplier stages S is present. Ionically, the acceleration distances between the drift tubes E are laid out so that there is a focus for the particle beam on the target 12 .

Jede Driftröhre besitzt nun eine konzentrisch umlaufende Scheibe 8 an ihrem Außenrand 29 senkrecht zur Beschleuni gerachse 21 (siehe die Fig. 2). Diese Scheiben 8 dienen einer seits als elektrische Kontaktstelle und haben zu diesem Zweck über eine Widerstandskette 10 Kontakt mit dem Ausgang der zu gehörigen Vervielfacherstufen S1-S6, wobei die Ausgänge der einzelnen Stufen S1-S6 des Hochspannungsvervielfachers 2 je weils mittels einer hochspannungsfesten Durchführung und über einem die Rohrabschnitte 6 umgebende Widerstandskette 10 an die Kontaktscheibe 8 der jeweils zugehörigen Driftröhre E1-E6 angeschlossen sind. Andererseits bilden die Scheiben eine Zen triervorrichtung zur Ausrichtung der Driftröhren E1-E6 und stellen über die Keramikzylinder 6 die mechanische Verbindung zu den Driftröhren E der jeweils benachbarten Beschleuni gerstufe beziehungsweise zum Flansch 7 dar. Dazu sitzt auf der Außenseite 29 der einzelnen Driftröhren E1-E6 der Beschleunigerstrecke leitend jeweils die radial abstehende, umlaufende Kontaktierungs- und Zentrierscheibe 8, an welcher von beiden Seiten her jeweils der anliegende keramische Rohrabschnitt 6 im Bereich seiner Stirnfläche 30 befestigt ist. Die Kontaktscheiben 8 ragen dazu mit ihrem Außendurchmes ser radial über die Rohrabschnitte 6 hinaus und sind mit ihrem überstehenden Teil 31 mittels einer später genauer beschriebe nen Verbindungsstelle an diesen dicht befestigt. Bei der dar gestellten Ausführung besteht jede Driftröhre E zusammen mit ihrer Kontakt- und Zentrierscheibe 8 aus einem Stück Edelstahl oder einem anderen Metall.Each drift tube now has a concentrically rotating disc 8 on its outer edge 29 perpendicular to the accelerator geraxis 21 (see FIG. 2). These disks 8 serve on the one hand as an electrical contact point and for this purpose have a resistance chain 10 in contact with the output of the associated multiplier stages S1-S6, the outputs of the individual stages S1-S6 of the high-voltage multiplier 2 each by means of a high-voltage-resistant bushing and via a resistance chain 10 surrounding the pipe sections 6 is connected to the contact disk 8 of the respectively associated drift tube E1-E6. On the other hand, the disks form a centering device for aligning the drift tubes E1-E6 and, via the ceramic cylinders 6, represent the mechanical connection to the drift tubes E of the respective adjacent accelerator or to the flange 7. For this purpose, sits on the outside 29 of the individual drift tubes E1-E6 the accelerator section, the radially protruding, circumferential contacting and centering disk 8 , to which the adjacent ceramic tube section 6 is fastened in the region of its end face 30 , is attached from both sides. The contact disks 8 protrude with their outer diameter radially beyond the pipe sections 6 and are fixed with their protruding part 31 by means of a later described in more detail at this point tightly. In the illustrated embodiment, each drift tube E together with its contact and centering disk 8 consists of a piece of stainless steel or another metal.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist die Beschleunigungsstrecke mit den einzelnen Driftröhren E als Stufen in ihrer ganzen Länge voll ständig koaxial innerhalb des ebenso gestuften, sie ringförmig umgebenden Hochspannungsvervielfachers S1-S6 angeordnet. Dabei sind die einzelnen Driftröhren E mittels den hintereinander liegenden, keramischen Rohrabschnitten 6 gegeneinander iso liert, gegenseitig auf Abstand gehalten und zusammen mit die sen auf später genauer beschriebene Weise zu einer festen, rohrförmigen und selbsttragenden Einheit verbunden.As shown in FIG. 1, the acceleration path with the individual drift tubes E as stages in its entire length is arranged continuously and coaxially within the equally stepped high-voltage multiplier S1-S6 surrounding it in a ring. The individual drift tubes E are isolated by means of the ceramic tube sections 6 located one behind the other, kept at a distance from one another and connected to them in a manner described later in more detail to form a solid, tubular and self-supporting unit.

Die Driftröhre der ersten Beschleunigerstufe E1 besitzt an ih rem nahen Ende eine abnehmbare Fokussierelektrode 22, während die Driftröhre der letzten Stufe E6 in einem Rohr endet, wel ches mit einer Platte 36 verschlossen ist, die als Targetträ ger dient. Auf dieser ist innen das Target 12 befestigt. Die aneinandergereihten Beschleunigerstufen E1-E6 bilden zusammen das Beschleunigerrohr 1. Der innere Hohlraum 15 in dem Gehäuse 13, der dieses Beschleunigerrohr 1 enthält, wird über den Pumpanschluß 16 am Gehäuse 35 der an den Beschleuniger ange setzten Ionenquelle 18 gemeinsam mit diesem evakuiert.The drift tube of the first accelerator stage E1 has at its near end a removable focusing electrode 22 , while the drift tube of the last stage E6 ends in a tube which is closed with a plate 36 which serves as a target carrier. The target 12 is fastened on the inside thereof. Accelerator stages E1-E6 strung together form the accelerator tube 1 . The inner cavity 15 in the housing 13 , which contains this accelerator tube 1 , is evacuated together with the latter via the pump connection 16 on the housing 35 of the ion source 18 placed on the accelerator.

Die Fig. 2 zeigt eine der in den mittleren Stufen verwendeten Driftröhren E2-E5 mit der jeweils daran befindlichen Kontakt- und Zentrierscheibe 8. Der beidseitig an der Scheibe umlau fende Auflagering 25 zentriert die jeweils links und rechts anliegenden keramischen Rohrabschnitte 6 in Bezug auf die Be schleunigerachse 21 bzw. die Driftröhren E. In dem Auflagering 25 sind Bohrungen 26 eingebracht, die parallel zur Scheibe 8 unmittelbar an deren Außenfläche verlaufen. FIG. 2 shows one of the drift tubes E2-E5 used in the middle stages with the contact and centering disk 8 located thereon. The support ring 25 on both sides of the disc centers the ceramic tube sections 6, which lie on the left and right in relation to the loading axis 21 or the drift tubes E. Bores 26 are made in the support ring 25 , which are parallel to the disc 8 directly on its outer surface run.

Die Fig. 3 zeigt Details der Verbindungsstelle zweier kerami scher Rohrabschnitte 6 mit der dazwischenliegenden Kontakt- und Zentrierscheibe 8 (z. B. rechter Teil der Fig. 2). Die Verbindungsstelle zwischen jeden Rohrabschnitt 6 und der da zwischenliegenden Scheibe 8 besteht aus einem ungleichschenk ligen, zur Scheibe hin gekrümmten U-förmigen und metallischen Federring 28, dessen außenliegender, längerer Schenkel 32 auf den Außenrand 34 des Überstandes 31 der Scheibe 8 aufge schweißt und dessen kürzerer Schenkel 33 auf den Außenrand an der Stirnfläche 30 des jeweiligen Rohrabschnittes 6 aufgelötet ist. Fig. 3 shows details of the junction of two kerami pipe sections 6 with the intermediate contact and centering plate 8 (z. B. right part of FIG. 2). The junction between each pipe section 6 and the interposed washer 8 consists of an unequal leg, curved towards the washer U-shaped and metallic spring washer 28 , the outer, longer leg 32 of which is welded onto the outer edge 34 of the protrusion 31 of the washer 8 and the latter shorter leg 33 is soldered to the outer edge on the end face 30 of the respective pipe section 6 .

Dabei wird durch die ungleichlangen Schenkel 32 und 33 eine Abstandsnut 27 zwischen Rohrabschnitt 6 und Scheibe 8 gebil det, die durch den Federring 28 überbrückt und abgedichtet ist. An den Enden der Keramikzylinder 6 ist damit der ungleichschenkelige, U-förmige Edelstahl-Federring 28 mit sei nem kürzeren Schenkel am vollen Umfang vakuumdicht angelötet, und zwar so, daß er die in die Stirnfläche eingeschnittenen Nuten 27 nicht verdeckt. Der außen liegende längere Schenkel 32 wird beim Zusammenbau mit der Kontakt- und Zentrierscheibe 8 vakuumdicht verschweißt. Die Nuten 27 und die Bohrungen 26 dienen zur Entlüftung beim Evakuieren des Ringvolumens. Der Zusammenbau des gesamten, aus Driftröhren E und keramischen Rohrabschnitten 6 gebildeten Rohres erfolgt auf einem Dorn, auf dem abwechselnd die Keramikzylinder 6 und die Driftröhren mit ihren Kontakt- und Zentrierscheiben 8 ausgerichtet und verschweißt werden.In this case, a spacing groove 27 between the pipe section 6 and the disk 8 is formed by the unequal legs 32 and 33 , which is bridged and sealed by the spring ring 28 . At the ends of the ceramic cylinder 6 , the uneven-legged, U-shaped stainless steel spring ring 28 is vacuum-soldered to its full circumference with its shorter leg, in such a way that it does not cover the grooves 27 cut into the end face. The outer, longer leg 32 is welded to the contact and centering disk 8 in a vacuum-tight manner during assembly. The grooves 27 and the bores 26 serve for venting when the ring volume is evacuated. The assembly of the entire tube formed from drift tubes E and ceramic tube sections 6 takes place on a mandrel on which the ceramic cylinders 6 and the drift tubes with their contact and centering disks 8 are alternately aligned and welded.

Der Flansch 7, der mit dem Gehäuse 13 verschraubt ist, hält den Hochspannungsvervielfacher 2 und das Beschleunigerrohr 1 aus den Driftrohren E mittels des Isolierstückes 40 in zentri scher Lage. Auch die Ionenquelle 18 ist direkt an diesem Flansch 7 befestigt. Die Plasmakammer 11 und das Beschleuni gerrohr 1 mit Target 12 sind auf die gemeinsame Achse 21 aus gerichtet.The flange 7 , which is screwed to the housing 13 , holds the high voltage multiplier 2 and the accelerator tube 1 from the drift tubes E by means of the insulating piece 40 in a centric position. The ion source 18 is also attached directly to this flange 7 . The plasma chamber 11 and the accelerator tube 1 with the target 12 are directed toward the common axis 21 .

Zwischen dem Hochspannungsvervielfacher 2 und dem Beschleunigerrohr 1 befindet sich ein Hohlraum 15, der am nie derenergetischen Ende begrenzt wird durch den tragenden Flansch 7 und am hochenergetischen Ende durch das Gehäuse ab geschlossen wird. Das Driftrohr E6 stützt sich im Bereich der letzten Stufe und damit die gesamte Einheit an der Innenwand des Trägers 3 über ein zylindrisches Isolierteil 20 ab, in das die auch zum Driftrohr E6 führende Widerstandskette 10 einge legt ist. Die zu den Driftrohren E1 bis E6 führenden Wider standsketten 10 der Beschleunigerstufen werden von Halbschalen 23 getragen, die zwischen den Kontakt- und Zentrierscheiben 8 um die keramischen Rohrabschnitte 6 gelegt sind. Die Wider standsketten 10 liegen zur Stromübertragung auf die Kon taktscheiben 8 jeweils an dem gekrümmten Abschnitt der U-Federringe 28 an.Between the high-voltage multiplier 2 and the accelerator tube 1 there is a cavity 15 , which is never limited at the energetic end by the supporting flange 7 and at the high-energy end is closed by the housing. The drift tube E6 is supported in the area of the last stage and thus the entire unit on the inner wall of the carrier 3 via a cylindrical insulating part 20 , into which the resistance chain 10 leading to the drift tube E6 is inserted. The leading to the drift tubes E1 to E6 resistance chains 10 of the accelerator stages are supported by half-shells 23 which are placed between the contact and centering disks 8 around the ceramic tube sections 6 . The resistance chains 10 are for power transmission to the con contact disks 8 each on the curved portion of the U-spring washers 28 .

Durch den Hohlraum 15 führt vom Einlauf 39 am Flansch 7 her ein Schlauch 24 soweit durch den Beschleuniger in Richtung Target 12, daß das durch ihn eingeleitete Kühlmittel, z. B. Iso lieröl, zwangsweise den Endbereich des Beschleunigerrohres 1 außerhalb des Bereiches des Targetträgers 36 umströmt. Auf diese Weise wird der Targetbereich von außen gekühlt. Beim Zu rückströmen gelangt das eingeleitete Kühlmittel in den Hohl raum 15 und tritt am Flansch 7 über den Abfluß 38 wieder aus.Through the cavity 15 leads from the inlet 39 on the flange 7 ago a hose 24 so far through the accelerator in the direction of the target 12 that the coolant introduced by him, for. B. Isier oil, forcibly flows around the end region of the accelerator tube 1 outside the region of the target carrier 36 . In this way, the target area is cooled from the outside. When flowing back, the introduced coolant enters the cavity 15 and exits the flange 7 through the drain 38 again.

Ein Vorteil des Beschleunigers neben seinem sehr kompakten Aufbau ist, daß der Innenraum 15 des Beschleunigers von der Ionenquelle 18 aus zugänglich ist. Dazu kann bei abgenommenem Plasmagefäß 11 und ausgebauter Fokussierelektrode 22 ohne wei tere Demontage des Beschleunigers das Target 12 am Ende der letzten Driftröhre E6 ausgetauscht werden. Durch alle die im vorstehenden beschriebenen Maßnahmen kann letztlich der Außendurchmesser des Hochspannungsvervielfachers 2 bzw. der Durchmesser des Hohlraums 14 durch den koaxialen Aufbau sehr gering im Bereich von ungefähr 200 mm gehalten werden.An advantage of the accelerator in addition to its very compact structure is that the interior 15 of the accelerator is accessible from the ion source 18 . For this purpose, the target 12 at the end of the last drift tube E6 can be replaced with the plasma vessel 11 removed and the focusing electrode 22 removed without further dismantling of the accelerator. All of the measures described above can ultimately keep the outer diameter of the high-voltage multiplier 2 or the diameter of the cavity 14 very small in the range of approximately 200 mm due to the coaxial structure.

Claims

1. Electrostatic accelerator for bombarding a target with particle beams from electrically charged particles in the energy range of 200 keV in a closed vacuum system with the following further features:

a) a source ( 18 ) for the emission of charged particles,
b) a stepped accelerator section adjoining the source ( 18 ) from tubular, drift tubes (E1-E6) which pass through the beam (E1-E6),
c) a high voltage multiplier ( 2 ) for the accelerator voltage applied to the drift tubes,
d) a target ( 12 ) on a cooled support ( 36 ) at the end of the accelerator section,
e) the entire length of the accelerator section with the individual drift tubes (E1-E6) is arranged completely coaxially within the stepped high voltage multiplier (S1-S6) surrounding them in a ring,
f) the individual drift tubes (E1-E6) are insulated from one another by means of ceramic tube sections ( 6 ) lying one behind the other, kept at a distance from one another and connected together to form a solid, tubular and self-supporting unit,
g) on the outside ( 29 ) of the individual drift tubes (E1-E6) of the accelerator section, there is a radially projecting, circumferential contacting and centering disk ( 8 ), on each of which the adjoining ceramic tube section ( 6 ) in the area its end face ( 30 ) is fastened,
h) the outputs of the individual stages (S1-S6) of the high-voltage multiplier ( 2 ) are each by means of a high voltage-resistant bushing and via a Rohrab sections ( 6 ) surrounding resistance chain ( 10 ) to the contact disc ( 8 ) of the respective drift tube (E1-E6) connected,
i) the contact disks ( 8 ) protrude with their outer diameter radially beyond the pipe sections ( 6 ) and are tightly attached to their protruding part ( 31 ) by means of a connecting point,
j) the connection point between each pipe section ( 6 ) and the intermediate disc ( 8 ) consists of egg nem isosceles, curved towards the disc, U-shaped and metallic spring washer ( 28 ), the outer, longer leg ( 32 ) on the outer edge ( 34 ) of the protrusion ( 31 ) of the disc ( 8 ) is welded on and its shorter leg ( 33 ) is soldered onto the outer edge on the end face ( 30 ) of the respective pipe section ( 6 ), whereby
k) by the unequal legs ( 32 and 33 ) from a standing groove ( 27 ) between the pipe section ( 6 ) and disc ( 8 ) is formed, which is bridged and sealed by the spring ring ( 28 ).

2. Accelerator according to claim 1, characterized by the further feature:

l) the resistance chain ( 10 ) for current transfer to the contact plate ( 8 ) on the curved portion of the U-Fe derrings ( 28 ).