DE69401019T2

DE69401019T2 - Anordnung zum Führen von elektrisch geladenen Teilchen

Info

Publication number: DE69401019T2
Application number: DE1994601019
Authority: DE
Inventors: Olivier Delferriere; Jean Duval; Jean Faure; Raphael Gobin
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1993-03-09
Filing date: 1994-03-07
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: FR2702593A1; DE69401019D1; EP0615272B1; EP0615272A1; FR2702593B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Führen von elektrisch geladenen Teilchen.
Solche Anordnungen werden gebildet durch ringförmige Elektroden, durchquert von der durch die Teilchen benutzten Bahn, von einem die Elektroden umgebenden isolierenden Mantel und von Haltern, die den Mantel mit den Elektroden verbinden. Die Halter werden traditionell gebildet durch an die Elektroden gelötete und zwischen zwei aufeinanderfolgende Segmente des Mantels eingeklemmte Scheiben, mit denen sie ebenfalls verlötet sind. Diese Anordnung weist einen Nachteil auf, weil in dem Mantel, der normalerweise aus Keramik und daher zerbrechlich ist, während des Lötens große interne Spannungen erzeugt werden und anschließend aufgrund der thermomechanischen Charakteristika der verwendeten Materialien Restspannungen bestehen bleiben. Um diese Spannungen und die daraus resultierenden Bruchrisiken zu reduzieren, hat man versucht, die Scheiben mit Wellungen oder Schlitzen zu versehen, die sie biegsamer bzw. nachgiebiger machen, aber es treten Ausrichtungs- und Zentrierungsfehler der Elektroden auf, die sehr nachteilig sind für eine gute Führung der Teilchen. Und die üblichen Metalle und Legierungen, deren Wärmeausdehnungskoeffizient ungefähr dem der Keramik entspricht, sind für diese Anwendung nicht geeignet wegen der Sprödigkeit bzw. Brüchigkeit ihrer Lote, ihrem Magnetismus oder ihrem schlechten Verhalten im Vakuum, in dem diese Vorrichtungen normalerweise benutzt werden; außerdem hat ihre Verformung den Verlust der Genauigkeit zur Folge, die für diese Art von Vorrichtung erforderlich ist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Halter Speichen sind, die in die Elektroden und in den Mantel eingelassen bzw. eingefügt sind und auf Zug beansprucht werden; der Mantel kann vorteilhafterweise aus einem Stück sein. Eine im Sinne der Erfindung befriedigende Einfügung erfolgt durch eine starre Verbindung wie z.B. eine Lötung.
Die oben bezüglich der bekannten Anordnungen genannten Nachteile entfallen dann: die Zugspannung auf den Speichen garantiert, daß keine Durchbiegung auftritt und die Elektroden folglich gut fluchten ohne in der Keramik große interne Spannungen zu erzeugen; schließlich entgasen sich die Elektroden nur wenig aufgrund ihrer geringen Oberfläche und die Qualität des Umgebungsvakuums bleibt daher besser erhalten.
Die Erfindung wird nun detaillierter beschrieben anhand der beigefügten, erläuternden und nicht einschränkenden Figuren:
- die Figur 1 ist eine Ansicht einer Anordnung der vorhergehenden Technik, und
- die Figur 2 ist eine Ansicht einer Ausführungsart der Erfindung.
Die Elektroden 1 der Figur 1 sind Ringe, die dank nichtdargestellter Versorgungseinrichtungen an einem elektrischen Potential liegen und die auf einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind, die die Bahn T bildet, welche die geladenen Teilchen durchlaufen müssen und dabei durch die Elektroden 1 beschleunigt, verzögert oder abgelenkt werden.
Der Mantel 2 wird durch übereinanderliegende ringförmige Segmente aus Keramik gebildet. Außenränder von Scheiben 4, deren Innenränder in Umfangsringnuten der jeweiligen Elektroden 1 verlötet sind, sind eingeklemmt zwischen aufeinanderfolgenden Paaren von ringförmigen Segmenten 3. Man hat Wellungen 5 in die Scheiben 4 vorgesehen, um sie biegsamer bzw. nachgiebiger zu machen und die Spannungen thermischen Ursprungs zu reduzieren.
Die erfindungsgemäße Anordnung, umfaßt im allgemeinen mehrere Elektroden 11, obgleich man in dieser Ausführung nur eine dargestellt hat. Der Mantel 12 ist vorteilhafterweise aus einem Stück und er besitzt in Höhe jeder Elektrode 11 radiale Durchbohrungen 13, in die jeweils das äußere Ende einer Speiche 14 gelötet ist, deren inneres Ende in ein Loch 15 des äußeren Rands der Elektrode 11 gelötet ist. Die Materialien werden so ausgewählt, daß die Speichen 14 bei den Arbeitstemperaturen auf Zug beansprucht werden. Man kann z.B. Elektroden 11 aus Wolfram, Molybdän oder Tantal nehmen, also refraktären bzw. hitzebeständigen Materialien, deren Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner ist als der des Aluminiums, das im allgemeinen den Mantel 12 bildet. Da aber die Speichen 14 aus Legierungen wie z.B. nichtoxidierbarem Stahl oder Inconel sind, deren Wärmeausdehnungskoeffizient noch höher ist, wirkt auf sie durch die auf das Löten folgende Abkühlung der Vorrichtung eine elastischen Spannung, was die erforderliche Genauigkeit garantiert.
Eine leichtere Herstellung erhält man dadurch, daß man vor dem Löten der Speichen 14 die Elektrode 11 auf ein Zentrierungsrad 16 legt, das mit einem geringen Spiel in dem Mantel 12 zentriert ist und dessen Höhe so gewählt wird, daß die Löcher 15 sich in Höhe der Bohrungen 13 befinden. Die Zentrierung der Elektrode 11 gewährleistet ein kreisrunder Zapfen 17 im Zentrum des Rades 16, der in einer zentralen Bohrung der Elektrode 11 sitzt. Ähnliche Räder, jedoch mit unterschiedlichen Höhen, ermöglichen die Elektroden 11 nacheinander anzuordnen.
Die Innenwand des Mantels 12 wird vorteilhafterweise gebildet durch wellenförmige Verdickungen bzw. Wülsten 18 zwischen den Speichen 14 der aufeinanderfolgenden Elektroden 11, um die elektrischen Streuverluste von einer Elektrode 11 zu anderen zu reduzieren, indem man den auf der Oberfläche des Mantels 12 gemessenen Abstand vergrößert. Die Bohrungen 13 sind also in den dünnsten Bereichen des Mantels 12 vorgesehen, zwischen den Wülsten 18, was ermöglicht, die Speichen 14 über ihre gesamte Länge zu verlöten. Wülste 19 sind ebenfalls und aus demselben Grund auf der Außenfläche des Mantels 12 vorgesehen, den Wülsten 18 gegenüber. Das Unterspannungsetzen der Elektrode erfolgt über einen Kontakt, der hergestellt wird am vorstehenden Ende einer Speiche.
Die Böden der Vertiefungen zwischen den Wülsten 18 und 19 können vorteilhafterweise metallisiert werden, um die Kontinuität der Äquipotentialfläche in der Ebene der Speichen 14 sicherzustellen und somit Unterbrechungen zu vermeiden.
Die metallisierten Kreise bzw. Ringe, die die Speichen 14 von ein und derselben Elektrode miteinander verbinden, werden gebildet durch die elektrisch leitenden Abscheidungen 20 und 21.

Claims

1. Anordnung zum Führen von elektrisch geladenen Teilchen, gebildet durch längs einer Teilchenbahn (T) angeordnete Elektroden (11), durch einen Mantel (12) um die Elektroden (11) herum und durch Halter (14), die den Mantel (12) mit den Elektroden (11) verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (14) Speichen sind, die in die Elektroden (11) und in den Matel (12) eingelassen bzw. eingefügt sind und auf Zug beansprucht werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel Oberflächen aufweist, die zwischen Speichen von aufeinanderfolgenden Elektroden (11) mit Verdickungen bzw. Wülsten (18 und 19) versehen sind.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (12) aus einem Stück ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß kreisförmige, elektrisch leitfähige Abscheidungen bzw. Niederschläge (20 und 21), welche die Speichen von ein und derselben Elektrode (11) miteinander verbinden, auf dem Mantel (12) hergestellt sind.