DE810886C - Induktionsbeschleuniger fuer Elektronen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. AUGUST 1951

p 52819 VIII c I Jig D

ist als Erfinder genannt worden

Induktionsbeschleuniger für Elektronen haben im allgemeinen einen nahezu völlig geschlossenen, aus Eisen bestehenden Kreis für den magnetischen Kraftstrom, der unter Zuhilfenahme von durch einen elektrischen Niederfrequenzwechselstrom durchflossenen Spulen erzeugt wird. Bei diesen Geräten werden Elektronen in einer ringförmigen Bahn mittels der elektrischen Kraft in dieser Bahn beschleunigt, die von der mit der Zeit veränderlichen Feldstärke des Magnetfeldes erzeugt wird. Der aus dem Joch und den Polschuhen bestehende Eisenkörper, der zur Erzeugung des magnetischen Kraftstroms verwendet wird, stellt ein wesentliches Gewicht dar. Aus diesem Grunde wurde bereits vorgeschlagen, durch das Weglassen des Eisens, die Vorrichtung kleiner, leichter und billiger auszubilden.

Um bei Anwendung eines eisenlosen Kreises zu der erforderlichen Amperewindungszahl für die Erzeugung der sehr hohen magnetischen Feld- ao stärke zu kommen, die zur Erlangung einer beachtlichen Energie in der Entladungsstrecke erforderlich ist, wird die Hochfrequenzschwingung einer elektrischen Ladung benutzt.

Damit die Elektronen eine kreisförmige Bahn beschreiben, ist neben einem Beschleunigungsfeld auch ein magnetisches Steuerfeld erforderlich. Die Kraftlinien des Beschleunigungsfeldes werden von der Elektronenbahn umfaßt, diejenige des Steuerfeldes wurden von ihr durchschnitten. Es ist erforderlich, daß die Feldstärke an der Elektronenbahn die Hälfte derjenigen beträgt, die über die ganze von der Bahn umschlossene Oberfläche auftreten würde, wenn der von der Bahn umfaßte magnetische Kraftstrom gleichmäßig über diese Oberfläche verteilt wäre. Bei einer bekannten Vorrichtung mit zwei beiderseitig der ringförmigen Elektronenbahn angeordneten Spulen, die von der

elektrischen Ladung durchlaufen werden, ist das Mittelfeld zu schwach, um diese Bedingung zu erfüllen. In einer weiteren bekannten Vorrichtung ist dieser Nachteil durch Anbringung einer Mittelspule beseitigt, die von der ringförmigen Entladungsröhre umgeben wird und die ebenso wie die beiden seitlich der Röhre angeordneten Spulen von der elektrischen Ladung durchlaufen wird.

Die Elektronen müssen beim Erreichen ihrer

ίο Höchstgeschwindigkeit, also gegen den Augenblick, in dem die Beschleunigungswirkung der vom Magnetfeld erzeugten elektrischen Kraft aufhört, aus ihrer Bahn gebracht werden. Im zuletzt genannten bekannten Gerät mit einem eisenlosen

»5 Kreis wird dies durch eine Phasenverschiebung zwischen den in der Mittelspule und in den Hilfsspulen fließenden Strömen herbeigeführt. Zu diesem Zweck liegt parallel zur Mittelspule ein Widerstand, in dem aber ein Energieverlust auftritt,

ao was einen Nachteil dieser Ausführung darstellt.

Ein weiteres Mittel zur Erhaltung der erforderlichen Einschnürung oder Ausdehnung der Elektronenbahn wurde bei Geräten mit einem aus einem Eisenkörper bestehenden Magnetkreis verwendet.

Hierbei wird der Umstand benutzt, daß das Eisen des Magnetkreises in der Mitte schneller als in der Nähe der Elektronenbahn gesättigt ist, indem das Feld in der Mitte wesentlich stärker ist. Auch wurde bisweilen bei Verwendung von Hilfspolen zur Förderung des richtigen Verlaufs des Magnetfeldes in der Umgebung der Elektronenbahn, im Magnetkreis für dieses sogenannte Steuerfeld für die Elektronen ein Teil kleinen Querschnitts vorgesehen, so daß beim Anwachsen des Feldes während der Beschleunigungsperiode in diesem Teil schneller eine Sättigung auftritt als im Mittelkern. In den beiden Fällen wird, wenn die Elektronen ihre Höchstgeschwindigkeit erreicht haben, nicht mehr die Bedingung erfüllt, daß der von der Elektronenbahn umschlossene magnetische Kraftstrom das Zweifache der Feldstärke an der Stelle der Bahn nach Multiplizierung mit der Oberfläche des Kreises innerhalb dieser Bahn beträgt. Die Elektronen weichen in ersterem Falle einwärts und in letzterem Falle auswärts aus.

Die Erfindung betrifft eine Maßnahme bei Geräten, deren Magnetkreis im Prinzip so wenig Eisen enthält, daß zur Erzeugung von Magnetfeldern hinreichender Stärke die Hochfrequenzschwingung einer elektrischen Ladung benutzt werden muß. Dabei ergibt sich, daß eine Einschnürung der Elektronenbahn in ebenso einfacher Weise möglich ist wie bei den erwähnten Ausführungen von Induktionsbeschleunigern mit einem völlig durch Eisen verlaufenden Magnetkreis. Nach der Erfindung wird an Stelle der Mittelspule ein offener Eisenkern verwendet, also ein Kern, der sich nicht weiter erstreckt, als zum Konzentrieren des Mittelstroms innerhalb der von der Entladungsröhre umschlossenen Zone erforderlich ist. Es ergibt sich als möglich, unter Zuhilfenahme dieses Kerns die Bedingung hinsichtlich des Verhältnisses zwischen dem wirklichen Kraftstrom und demjenigen eines homogen gedachten Feldes zu erfüllen und den Querschnitt des Kerns derart zu bemessen, daß dieses Verhältnis am Ende der Beschleunigungsperiode infolge der auftretenden Sättigung des Kerns gestört wird.

Das richtige Verhältnis zwischen dem Gesamtstrom und der Feldstärke an der Elektronenbahn ist in einfacher Weise durch Anbringung eines regelbaren Luftspaltes einstellbar, wobei der Kern aus zwei zueinander verschiebbaren Teilen bestehen kann. Bei der Auseinanderbewegung der Kernteile wird der Gesamtstrom herabgesetzt.

Das Vorhandensein eines Luftspaltes in der Mitte des in der Ebene der Elektronenbahn liegenden Kerns hat ferner einen günstigen Einfluß auf die Konfiguration des magnetischen Steuerfeldes in der Röhre. Neben der Anforderung, daß die sogenannte Strombedingung erfüllt sein muß, so daß die Elektronen eine kreisförmige Bahn beschreiben, ist es von Bedeutung, daß Elektronen, die aus irgendwelchem Grunde, z. B. durch das Zusammenstoßen mit Gasmolekülen, von dieser Bahn abweichen, unter dem Einfluß des magnetischen Richtfeldes in die Bahn zurückkehren. Es ist bekannt, daß zu diesem Zweck die magnetische Feldstärke in der Umgebung der Elektronenbahn r~" proportional sein muß, wobei r der Radius, der Bahn und η eine zwischen ο und 1 liegende Zahl ist. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird diese Bedingung erfüllt, es ergibt sich aber, daß bei radialer Verschiebung der Elektronenbahn die Größe von η zwischen den Grenzen ο und 1 geändert wird. Dies bedeutet, daß das Verhältnis zwischen der axialen und der radialen Stabilität in der Umgebung der Elektronenbahn abweicht von demjenigen an der Stelle der Bahn, der die Elektronen folgen müssen, so daß die Bündelabmessungen mit der Wahl des Verhältnisses zwischen der axialen und der radialen Stabilität in der Elektronenbahn nicht im Einklang sind. Das eine und das andere kann zu Verlust von Elektronen führen, die infolge störender Einflüsse in stärkerem Maße von der Bündelbahn abweichen, als sonst der Fall wäre. Bei Vorhandensein eines Luftspaltes in der Mitte des Kerns kann das hier auftretende Streufeld zur Korrektion der Gestalt des Feldes in der Röhre dienen. Der Luftspalt ist der- »o art einstellbar, daß η über einen hinreichenden Bereich einen konstanten Wert aufweist. Durch eine Änderung des Luftspaltes ändert sich gleichzeitig der Mittelstrom, so daß die Stromibedingung ins Gedränge kommt. Um mit Rücksicht darauf abermals eine Korrektion durchführen zu können, lassen sich ein oder mehrere weitere Luftspalte anbringen, mittels dessen bzw. deren die Stromgröße geregelt werden kann und der bzw. die so weit von der Ebene der Elektronenbahn liegt bzw. liegen, daß er bzw. sie die Gestalt des Feldes in der Röhre nicht mehr beeinflußt bzw. beeinflussen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Gerät zur Beschleunigung von Elektronen in einer kreisförmigen Bahn innerhalb einer

   ringförmigen Entladungsröhre mittels der elektrischen Kraft in dieser Bahn, die von einem Magnetfeld von mit der Zeit veränderlicher Feldstärke erzeugt wird, welches von der Hochfrequenzschwingung einer elektrischen Ladung herbeigeführt wird, die beiderseitig der ringförmigen Entladungsröhre angeordnete Zylinderspulen durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis kein anderes magnetisches Material enthält als einen für die Leitung des magnetischen Kraftstroms in dem von den Spulen und der Entladungsröhre umfaßten Mittelteil geeigneten offenen Kern aus magnetischem Material.
2. 2. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern in der Ebene der Elektronenbahn mit einem Luftspalt versehen ist.
3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern mit einem oder mehreren Luftspalten versehen ist, der bzw. die so weit von der Ebene der Elektronenibahn liegt bzw. liegen, daß er bzw. sie die Gestalt des Magnetfeldes in der Röhre nicht beeinflußt bzw. beeinflussen.

   1175 8.51