DE933470C

DE933470C - Einrichtung zum Vergroessern der von den Elektroen durchlaufenen Kreisbahn in einemKreisbeschleuniger

Info

Publication number: DE933470C
Application number: DEP21816A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr-Ing Wideroee
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1947-09-06
Filing date: 1948-11-16
Publication date: 1955-09-29
Also published as: FR972142A; NL73853C; US2654838A; GB656627A; NL142105B; BE484658A; CH260195A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Induktionsbeschleuniger, in welchem Elektronen längs einer wiederholt durchlaufenen Kreisbahn auf hohe Geschwindigkeiten gebracht werden. In einem solchen Beschleuniger können nach vollendetem Beschleunigungsvorgang die Elektronen durch eine Veränderung der Bahnform, beispielsweise durch eine Vergrößerung des Durchmessers der Kreisbahn, auf eine Antikathode geführt oder auch zwecks anderweitiger Verwendung aus dem Beschleuniger entfernt werden. Es ist bekannt, eine solche Bahnkreisvergrößerung durch eine Hilfswicklung zu bewirken, welche einen Teil des beschleunigenden magnetischen Flusses umfaßt und welche, wenn sie vom Strom durchflossen ist, das während des Beschleunigungsvorganges einzuhaltende Verhältnis zwischen dem magnetischen Beschleunigungsfluß und der magnetischen Feldstärke auf der Kreisbahn im gewünschten Sinne verändert. Die Speisung einer solchen Hilfswicklung erfolgt in der bekannten Einrichtung aus einer besonderen Stromquelle, wobei Schaltmittel vorgesehen sind, welche im gewünschten Zeitpunkt die Hilfswicklung mit der Stromquelle verbinden. In Anbetracht der Größe der nur kurzzeitig fließenden Ströme in der Hilfswicklung

ist dabei ein Kondensator vorgesehen, welcher durch die Stromquelle aufgeladen wird und dessen Energieinhalt für die Erzeugung jeweils eines Stromirnpulses in der Hilfswicklung ausreicht.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Vergrößern der von den Elektronen durchlaufenen Kreisbahn ist keine besondere Stromquelle zur Speisung der Hilfswicklung notwendig. Sie zeichnet sich vielmehr dadurch aus, daß die zur Ladung des Kondensators ίο benötigte Energie über die Hilfswicklung selbst dem von der Erregerwicklung des Beschleunigers erzeugten magnetischen Fluß entnommen wird. Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich besonders gut zur Verwendung in Beschleunigern, in welchen Elektronen abwechselnd in beiden Umlaufrichtungen beschleunigt werden.

Die Fig. 1 zeigt den sehr einfachen Aufbau eines Beschleunigers mit der erfindungsgemäßen Einrichtung. Der beschleunigende magnetische Fluß Φ₄ wird durch die Erregerwicklung W erzeugt, welche unter Parallelschaltung des Kondensators Cy zwecks Kompensation der Blindleistung aus dem Wechselstromnetz gespeist wird. Die Elektronen bewegen sich während des Beschleunigungsvorganges unter dem Einfluß des führenden Magnetfeldes B_s auf einer Kreisbahn mit dem Radius R₀. Wenn sie die gewünschte Geschwindigkeit erreicht haben, wird ein Stromimpuls durch die Hilfswicklung H geschickt. Diese Hilfswicklung erzeugt einen zusätzlichen magnetischen Fluß Φ_ζ, der das Führungsfeld schwächt und den beschleunigenden Fluß verstärkt. Die Folge ist eine Vergrößerung des Radius des Bahnkreises.

Gemäß Fig. 1 ist die Hilfswicklung über zwei unter sich mit entgegengesetzt gerichteten Durchlaßrichtungen parallel geschalteten gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsröhren T₁, T₂ mit dem Kondensator C verbunden. Über diese Steuerröhren wird der Kondensator einerseits durch die in der Hilfswicklung H induzierte Wechselspannung aufgeladen, anderseits entlädt er sich, wie noch ausführlich zu beschreiben sein wird, über die Hilfswicklung. Durch eine nicht gezeichnete Vorrichtung von an sich bekannter Art werden die Steuerröhren abwechslungsweise jeweils dann gezündet, wenn die in abwechselnden Umlaufrichtungen beschleunigten Elektronen die gewünschte Geschwindigkeit erreicht haben.

Gemäß Fig. 2, welche die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert, finden als Beispiel die Zündungen jeweils beim Maximum der erreichbaren Elektronengeschwindigkeit statt.. Zu diesen Zeitpunkten I₁ bzw. t₂ besitzt der beschleunigende magnetische Fluß Φ₄ seinen Maximalwert und die durch ihn in der Hilfswicklung H induzierte Wechselspannung C7_€ durchläuft den Wert Null. Für die Beschreibung der sich abspielenden Vorgänge wird davon ausgegangen, daß die Spannung am Kondensator C, bezogen auf den Punkt 0 der Fig. 1, den Wert U₀ aufweist. Im Moment der Zündung der Steuerröhre T₁ im Zeitpunkt I₁ wird der Kondensator C mit der Hilfswicklung H zu einem schwach gedämpften Schwingkreis vereinigt. Würde die Steuerröhre einen Stromfluß in beiden Richtungen zulassen, so würde sich der Kondensator oszillatorisch in Form einer schwach gedämpften Sinusschwingung von relativ hoher Frequenz entladen. Da die Steuerröhre einen Stromfluß aber nur in einer Richtung gestattet, kommt die Entladung nach einer Halbperiode zum Stillstand: Die Spannung am Kondensator ist auf den Wert U₁ übergegangen. Zufolge der geringen Dämpfung liegt der Wert U₁ annähernd gleich hoch über der Nullinie, wie der Wert U₀ darunter lag. Durch die Umladung des Kondensators ist der gewünschte Stromimpuls I₁ in der Hilfswicklung hergestellt worden. Wenn nun dafür gesorgt wird, daß die Steuerröhre während des Intervalles I₁ entsperrt bleibt, wird der Kondensator eine Viertelperiode nach seiner Umladung durch die in der Hilfswicklung H induzierte Wechselspannung Ui auf den Scheitelwert dieser Wechselspannung aufgeladen. Es steht dann die Spannung U₂ an ihm zur Verfügung, welche bei Zündung der Steuerröhre T₂ im Zeitpunkt t_z zur Erzeugung eines Stromimpulses J₂ entgegengesetzter Polarität verwendet wird. Die Steuerröhre T₂ muß dabei vom ■Zeitpunkt t₂ an während des Intervalles i₂ entsperrt bleiben. Anläßlich der Aufladung des Kondensators auf den Scheitelwert der Spannung U₁ fließen in der Hilfswicklung kleine Stromimpulse J' bzw. J". Diese stören nicht, da sich zur Zeit ihres ,Auftretens keine Elektronen auf der Kreisbahn befinden.

Sollen die Elektronen aus der Kreisbahn entfernt werden, bevor sie ihre maximal mögliche Geschwindigkeit erreicht haben, so kann gemäß Fig. 3 verfahren werden. Die Zündung der Steuerröhren erfolgt hierbei nicht beim Nulldurchgang der Spannung U_u sondern etwas vorher in den Zeitpunkten I₁ bzw. t₂. Die Spannung am Kondensator springt bei der Zündung im Zeitpunkt I₁ vom Wert U₀ auf den Wert U₁, wobei U₁ sich angenähert so hoch über dem Schnittpunkt S₁ befindet, wie U₀ darunter lag. Wenn die Steuerröhre T₁ wiederum während des Intervalles I₁ entsperrt bleibt, d. h. so lange bis die Spannung U_{ ihren Maximalwert durchlaufen hat, wird der Kondensator wiederum auf die Spannung U₂ auf geladen, welche für den nächsten Stromimpuls J₂ zur Verfügung steht.

Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, welche die Erzeugung von stärkeren Stromimpulsen ermöglicht, ist in Fig. 4 ;ezeigt. Hierbei ist die Hilfswicklung H über einen die Spannung erhöhenden Autotransformator Γ mit der Serienschaltung von Kondensator C und Steuerröhren T₁, T₂ verbunden. Die zur Ladung des Kondensators ;ur Verfugung stehende Spannung ist also größer als die in der Hilfswicklung induzierte Wechselspannung. Damit zur Erzeugung der Stromirnpulse die gesamte Kondensatorspannung wirksam wird, ist der Kondensator C₁ vorgesehen, welcher den nicht an die Hilfswicklung angeschlossenen Teil des Autotransformators überbrückt. Für den rasch verlaufenden Umladevorgang im Moment der Zündung einer Steuerröhre stellt dieser Kondensator C₁ praktisch einen Kurzschluß dar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Einrichtung zum Vergrößern der von den Elektronen durchlaufenen Kreisbahn in einem

Kreisbeschleuniger, welcher eine aus dem Wechselstromnetz gespeiste Erregerwicklung sowie eine Hilfswicklung enthält, welche einen Teil des durch die Erregerwicklung erzeugten magnetischen Flusses umfaßt und welche über Schaltmittel aus einem aufgeladenen Kondensator gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Ladung des Kondensators benötigte Energie über die Hilfswicklung dem von der Erregerwicklung erzeugten magnetischen Fluß entnommen wird.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel, welche den Kondensator mit der Hilfswicklung verbinden, aus zwei mit entgegengesetzten Durchlaßrichtungen parallel geschalteten gittergesteuerten Gas- oder Dampf entladungsröhren bestehen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Zündung der Steuerröhren jeweils beim Nulldurchgang der in der Hilfswicklung durch den magnetischen Fluß erzeugten netzfrequenten Wechselspannung.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Veränderung der Zündzeitpunkte der Steuerröhren zwecks Veränderung der Endenergie der beschleunigten Elektronen.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung an einem Teil der Wicklung eines Autotransformators liegt, wobei die gesamte Wicklung des Autotransformators über die Schaltmittel mit dem Kondensator verbunden und der zweite Wicklungsteil des Autotransformators durch einen zweiten Kondensator überbrückt ist.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 614 706, 645 567, 227, 660 034, 678 550, 695 595;
USA.-Patentschrift Nr. 2 331 788.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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