DE941561C

DE941561C - Synchrozyklotron

Info

Publication number: DE941561C
Application number: DES34989A
Authority: DE
Inventors: Dr Albert Ziegler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-08-28
Filing date: 1953-08-28
Publication date: 1956-04-12

Description

Es ist bekannt, daß durch den Betrieb eines Zyklotrons nach dem Synchroprinzip, bei dem also die Beschleunigungsfrequenz, während des. BeschleunigungsvoTganges erniedrigt wird, die - erreichbare maximale Teilchenenergie des klassischen, Zyklotrons erheblich: vergrößert werden kann. Für d.ent Gewinn an kin.etisoher Energie muß jedoch ein wesentlich verringerter, diskontinuierlicher- Teilchenstrom. in Kauf genommen werden. Denn die Zeit, in der Teilchen eingefangen werden,, die bis zur Endenergie beschleunigt werden können: (Einfangzeit), ist gegenüber der BeschJeunigungsperiade relativ klein. Vom, entscheidender Bedeutung ist,. daß die eingefangenen Teilchen eine Phasenrfokussierung erfahren. Es werden nämlich nicht nur die Teilchen, die mit exakt richtiger Phase (synchrone Phase) starten, bei der Beschleunigung mitgenommen, sondern auch solche, deren, Anfangsphase nicht allzuweit davon abweicht. Diese führen Schwingungen um die synchrone Phase aus., welche mit entsprechenden radialen Schwingungen uni den synchronen Kreis und Energieschwingungen um die synchrone Energie verbunden sind.
Ferner ist bekannt, den Sinus förmigen Verlauf der Beschleunigungsfrequenz in verschiedenerWeise abzuwandeln, - also die Beschleunigungsfrequenz weitgehend nicht sinüsförmig zu führen. Hiermit werden verschiedenartige Ziele verfolgt. Es. ist z. B. vorgeschlagen worden, durch einen sägezahnförmigen Verlauf der Beschleunigungsfrequenz den für die Beschleunigung nicht auernutzbaren Teil zu verkürzen. Weiterhin sind. sprunghafte Änderungen der Beschleunigungsfrequenz angegeben worden, um dem. Asynchrromgang der Teilchen entgegenzuwirken. Dasselbe Ziel soll nach anderen Vorschlägen durch eine S-förmige oder ähnlich veränderte Ausführung des. Duantenspaltes. erreicht werden. Dabei betreffen die vorgeschlagenen; Abweichungen des. Duantenspaltes mon der üblichen linearen Form im. wesentlichen den äußeren Bereich und wirken sich daher auf Teilchen aus. mit großen Bahnradien.
Gegenstand, der Erfindung ist ein Synchrozyklortron, bei dem das Verhältnis von Einfangzeit zur Beschleunigungsperiode und damit die Zahl der für die Phasenfakuss.ierung zur Erfassung gelangenden, Teilchen (Einfangswahrscheinlichkeit) verbessert ist. Dies. ist dadurch erreicht, daß der Verlauf der Beschleunigungsfrequenz im wesentlichen aus einem konstanten Bereich. (Zyklotionbetrieb) und einem abfallenden Bereich (Synchrobetrieb) besteht, wobei die Frequenz im konstanten Bereich kleiner als die Resonanzfrequenz. derTeilchen in der Umgebung des. Mittelpunktes und der zugehörige Resonanzradius kleiner als die maximale Amplitude der ersten Phasenschwingung ist. Im Zuge der Phasenfokussierung führen die Teilchen Schwingungen; um den Resonanzradius. aus und sammeln sich in der Umgebung des Resonanzkreises, und zwar so lange, als es die dabei entstehende Raumladung zuläßt. Dies ist der Zeitpunkt, bei dem, zum Synchroibetrieb, übergegangen wird.
Die Rückkehr der Teilchen zum Ausgangspunkt im Verlauf der Phasenschwingung wird. durch eine S-föTmige Gestaltung der Duantenelektroden unterdrückt. i und 2 der Zeichnung stellen die Duan ten: in Richtung des Magnetfeldes gesehen, 3 die Beschleunigungsspaltführung für kleine Radien das.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Synchroeyklotron, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Beschleunigungsfrequenz im wesentlichen aus. einem konstanten Bereich (Zyklotronbetrieb@) und einem. abfallenden Bereich; (Synchronbetrieb) besteht, wobei die Frequenz .im konstanten Bereich kleiner als die Resonanzfrequene der Teilchen in derUmgebung des- Mittelpunktes, und der zugehörige Resonanzradius kleiner als die maximale Amplitude der ersten Phasenschwingung ist.
2. Synchrazyklotron nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der konstanten Beschleunigungsfrequenz sich bis, zu jenem Zeitpunkt erstreckt, bei welchem die Raumladung der Teilchen, die sich in der Umgebung des, dieser konstanten Anfangsfrequenz entsprechenden Resonanzkreises ansammeln, eine weitere Ansammlung verhindert.
3. Synchrozykletron nach. einem der Ansprüche i und, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Duantenelektroden S-förmig gestaltet sind, um zu unterdrücken, daß die Teilchen zum Ausgangspunkt zurückkehren (Zeichnung 3). Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 695 782, 699 439, 844 950; schweizerische Patentschrift Nr. 244 i8o.