FI79924B

FI79924B - HOEG FREQUENCY IONACCELERATOR.

Info

Publication number: FI79924B
Application number: FI853788A
Authority: FI
Inventors: Vadim Leonidovich Auslender; Alexandr Dmitrievich Panfilov; Vilen Pavlovich Eismont; Alexandr Jurievich Sokulin; Vyacheslav Petrovich Yakovlev; Vladimir Alexeevich Stolyarov; Sergei Mikhailovich Trofimenko
Original assignee: Inst Yadernoi Fiziki Sibirskog
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1989-11-30
Also published as: SE450073B; FI853788A0; FR2588714B1; SE8504582L; DE3536217A1; FI853788L; FI79924C; SE8504582D0; FR2588714A1

Description

1 799241 79924

SuurtaajuusionikiihdytinSuurtaajuusionikiihdytin

Keksintö liittyy kiihdytinlaitteisiin ja erityisesti suurtaajuusionikiihdyttimeen.The invention relates to accelerator devices and in particular to a high frequency ion accelerator.

Keksintöä voidaan käyttää ionien injektointiin 5 ionisynkrotroneissa tai suurenergisten lineaari-ionikiih-dyttimien esikiihdytysvaiheissa, sekä myös itsenäisenä kiihdytinyksikkönä tarvittavien hapen, typen, hiilen, fluorin ja muiden alkuaineiden isotooppien tuottamiseen.The invention can be used to inject ions in ion synchrotrons or in the pre-acceleration steps of high energy linear ion accelerators, as well as as an independent accelerator unit to produce the necessary isotopes of oxygen, nitrogen, carbon, fluorine and other elements.

Sinänsä tunnettuja ovat pienikokoiset syklotronit 10 ja suoratoimiset kiihdyttimet jotka muodostuvaat kiihdytys-putkesta ja suurjännitelähteestä joka tuottaa kiihdytettävien hiukkasten tarvitseman energian. Näiden kiihdytti-mien kiihdytysputkien valmistaminen on monimutkaista, koska niiden sähköinen kestävyys on hankalasti toteutetta-15 vissa. Tämän lisäksi ne ovat suuria, raskaita ja kuluttavat liikaa energiaa. Ionilähteet ovat vaikeasti asennettavia ja vaihdettavia.Known as such are small cyclotrons 10 and direct accelerators consisting of an accelerator tube and a high voltage source which produces the energy required for the particles to be accelerated. The acceleration tubes of these accelerators are complicated to manufacture because their electrical durability is difficult to implement. In addition to this, they are large, heavy and consume too much energy. Ion sources are difficult to install and replace.

Sinänsä erittäin hyvin tunnettuja ovat suurtaajuus-ionikiihdyttimet joiden kiihdytysrakenne perustuu Eoio,Hlln 20 tyyppisiin värähtelyihin tai sitten H-tyyppisiin värähtelyi-hin. Tälläisissa laitteissa on mahdollisuus kiihdyttää raskaita ioneja, joilla on pieni alkuenergia, rajoitettu. Tämä johtuu siitä, että ajautumisputket täytyy tehdä lyhyiksi jotta saataisiin halkaisijaltaan kohtuullisen kokoi-25 nen resonaattori, sekä siitä, että kiihdytettyjen ionien kohistaminen on vaikeaa.Very well known per se are high frequency ion accelerators whose acceleration structure is based on Eoio, Hlln 20 type oscillations or H-type oscillations. In such devices, the ability to accelerate heavy ions with low initial energy is limited. This is due to the fact that the drift tubes must be made short in order to obtain a resonator of a reasonable diameter, and that it is difficult to excite the accelerated ions.

Pienen alkuenergian omaavien ionien kiihdyttämisessä käytetään laajalti hyväksi suurtaajuusionikiihdytti-miä jotka perustuvat yhdellä tai kahdella langalla var-30 jostettuihin linjoihin ja TEM tyyppisiin värähtelyihin ja joilla ei ole sähkömagneettisten värähtelyjen kriittistä aallonpituutta.High-frequency ion accelerators based on single- or double-wire shielded lines and TEM-type oscillations and having no critical wavelength of electromagnetic oscillations are widely used to accelerate low-energy ions.

Sinänsä tunnettu on suurtaajuus ionikiihdytin (Proceedings of 1975 Proton Linear Accelerator Conference, 35 Chalk River 1976, p. 62) joka muodostuu muutamasta kiih- 2 79924 dytyslinjasta, joista yksi on neljännesaalto koaksiaali-nen kiihdytysresonaattori, joka resonaattori muodostuu yhdellä langalla varjostetusta linjasta ja jossa linjassa on aksiaalisesti sarjaan kytkettyjä ajautumisputkia.Known per se is a high-frequency ion accelerator (Proceedings of 1975 Proton Linear Accelerator Conference, 35 Chalk River 1976, p. 62) consisting of a few acceleration lines 2,79924, one of which is a quarter-wave coaxial acceleration resonator consisting of a single wire shield and the line has drift tubes axially connected in series.

5 Ajatumisputket on vuorotellen kytketty sisäelektrodiin ja ulkovarjostimeen siten että niiden pituusakseli on kohtisuorassa kiihdytyselektrodin pituusakselia vastaan.5 The guide tubes are alternately connected to the inner electrode and the outer shade so that their longitudinal axis is perpendicular to the longitudinal axis of the acceleration electrode.

Tämän tyyppisten kiihdyttimien kiihdytysresonaat-torit kuuluvat järjestelmiin joissa kiihdytysaukot ovat riinakkain kytkettyjä. Kiihdytysaukko on ajautumisputkien päätyjen väliin jäävä tila. Kiihdytettyjen hiukkasten energia nousee suhteessa kiihdytysaukkojen määrään, kun taas kiihdytyskanavan pituus kasvaa paljon nopeammin johtuen tionien nopeuden noususta. Kiihdytysjakson kasvat-15 taminen vähentää kiihtyvyyttä kiihdytysjärjestelmän loppupäässä. Sinänsä tunnettuja ovat suurtaajuusionikiihdyttimet joissa erilaisin teksinin keinoin pyritään poistamaan sekundäärielektronien resonanssin suurtaajuuspurkaus kiihdytysaukoissa, esimerkiksi käytetään kiihdytysaukon 20 toteuttamista viritettäessä resonaattoria itsevirittyvästä suurtaajuusoskillaattorista. Näissä laitteissa käytetään hyväksi kiihdytysaukkojen tottumista kun resonaattoria viritetään monivaiheisella itsevirittyvällä oksillaat-torilla jossa on erillinen pääoskillaattori. Ajautumis-25 putkissa on kiihdytysaukkojen muodostamiseksi erityinen päällyste jolla on pieni sekundäärielektroniemissio; resonaattorit tehdään erikoismetalliseoksista.Acceleration resonators for this type of accelerator belong to systems in which the acceleration ports are connected in parallel. The acceleration opening is the space between the ends of the drift tubes. The energy of the accelerated particles increases in proportion to the number of acceleration orifices, while the length of the acceleration channel increases much faster due to the increase in the velocity of the thiones. Increasing the acceleration period reduces the acceleration at the end of the acceleration system. High-frequency ion accelerators are known per se, in which various means of texin are used to eliminate the high-frequency discharge of the resonance of the secondary electrons in the acceleration apertures, for example using an acceleration aperture 20 when tuning a resonator from a self-tuning high-frequency oscillator. These devices take advantage of the acclimation of the acceleration apertures when the resonator is tuned by a multi-stage self-tuning oxidizer with a separate main oscillator. The drift-25 tubes have a special coating with low secondary electron emission to form acceleration holes; resonators are made of special metal alloys.

Tällainen tekee suurtaajuusionikiihdyttimen toteutuksen entistäkin monimutkaisemmaksi.This makes the implementation of the high frequency ion accelerator even more complicated.

30 Sinänsä tunnettu on suurtaajuusionikiihdytin (I:A. Baranov, N.N. Devtyatko, V.V. Obnordsky etc'30 A high frequency ion accelerator is known per se (I: A. Baranov, N.N. Devtyatko, V.V. Obnordsky etc '

Multibeam Electron Accelerator with Energy of up to 1.5 MaV/c' 3. yleis-meuvostoliittolainen konferenssi aiheesta 'varattujen hiukkasten kiihdyttimien käyttö 35 kansantaloudessa' osa 1 sivu 114, Leningrad 1979), 3 79924 joka muodostuu sylinterimäisestä koaksiaalisesta neljän-nesaaltoresonaattorista, jossa on, sisäelektrodin avoin-piiripäässä, ajautumisputki asennettu siten, että sen pituusakseli on kohtisuorassa resonaattorin pituusakselia 5 vastaan, kun taas ulkovarjostin on tehty kahdesta osasta. Alempi osa on tyhjiösäiliössä tukieristimien päällä ja yhdistetty ulkovarjostimen yläosaan ohituskondensaattorin välityksellä. Suurtaajuuspurkauksen sekundäärielektroni-reseonanssin vaimentamiseksi on ulkovarjostimen alaosaa 10 kytketty -4000 V esijännite tasajännitelähteestä. Varsinaisen oskillaattorin suurtaajuuslähteenä käytetään yksivaiheista, yhteishilaan kytkettyä, itsevirittyvää oskillaattoria itse resonaattorin ollessa itseviritty-vän oskillaattorin anodipiirissä.Multibeam Electron Accelerator with Energy of up to 1.5 MaV / c '3rd All-Soviet Conference on the' Use of Charged Particle Accelerators in 35 National Economies', Part 1 Page 114, Leningrad 1979), 3 79924 consisting of a cylindrical coaxial four-wave resonator at the open-circuit end of the inner electrode, the drift tube is mounted so that its longitudinal axis is perpendicular to the longitudinal axis 5 of the resonator, while the outer shield is made of two parts. The lower part is in a vacuum tank on top of the support insulators and connected to the upper part of the outer shade via a bypass capacitor. To attenuate the secondary electron resonance of the high frequency discharge, a -4000 V bias voltage from a DC voltage source is connected to the lower part 10 of the outdoor shade. The high-frequency source of the actual oscillator is a single-phase, common-gate, self-tuning oscillator with the resonator itself in the anode circuit of the self-tuning oscillator.

15 Tässä suurtaajuusionikiihdyttimessä resonaattorin koko värähtelyvirta kulkee ohituskondensaattorien läpi. Ohituskondensaattorien suurin sallittu reaktiivinen teho rajoittaa värähtelypiirin virtaa ja sen vuoksi myös kiih-dytysaukkojen jännitettä ja kiihdytettävien hiukkasten 20 energiaa. Lisäksi, koska ohituskondensaattorit ovat tyhjiössä, on niiden jäähdyttäminen vaikeaa mikä tekee suur-taajuus ion iki ihdytt imen toteutuksen hankalaksi.15 In this high frequency ion accelerator, the entire oscillation current of the resonator passes through the bypass capacitors. The maximum allowable reactive power of the bypass capacitors limits the current of the oscillation circuit and therefore also the voltage of the acceleration orifices and the energy of the particles to be accelerated. In addition, since the bypass capacitors are in a vacuum, they are difficult to cool, which makes the implementation of a high-frequency ion-to-cooler difficult.

Sinänsä tunnettu on suurtaajuusionikiihdytin (cf. G Nassibiau, JRJ Rennett et ai. A. One-MeV/Nucleau 25 Sloaw and Zanrence Neone Ion Linear Accelerator. The Review of Scientific Instruments vol 32, No 12, p.Known per se is a high frequency ion accelerator (cf. G Nassibiau, JRJ Rennett et al. A. One-MeV / Nucleau 25 Sloaw and Zanrence Neone Ion Linear Accelerator. The Review of Scientific Instruments vol 32, No 12, p.

1316-p. 1326) joka muodostuu kiihdytysresonaattorista, jossa on kahdella samassa vaiheessa viritettävällä langalla varjostettu linja, jossa linjassa on ensimmäinen 30 ja toinen sisäelektrodi, ajautumisputkesta, joka muodostaa kiihdytyskanavan, resonaattoriin kytketystä ulkovar jostimesta , suurjänniteteholähteellä varustetusta suurtaajuusoskillaattorista, ionilähteestä, joka sijaitsee kiihdityskanavan yhdellä puolella, ja ionien ulos-35 ottolaitteesta vastakkaisella puolella.1316 p. 1326) consisting of an accelerating resonator having a line shielded by two wires tuned in the same phase, the line having a first 30 and a second inner electrode, a drift tube forming an acceleration channel, an external shield connected to a resonator, out of the 35 intake on the opposite side.

4 79924 Tämän suurtaajuusionikiihdyttimen kiihdytys-resonaattori muodostuu sarjaan kytketyistä neljännes-aaltoresonaattoreista jotka on kytketty toisiinsa niistä 5 kohdin jossa niillä on sama suurtaajuuspotentiaali.4,79924 The acceleration resonator of this high frequency ion accelerator consists of a series of quarter-wave resonators connected to each other at 5 points where they have the same high frequency potential.

Kukin resonaattori on symmetrinen kahdella vastakkaisessa vaiheessa viritettävällä langalla varhostettu piiri. Vähän matkan päässä resonaattorin avoinpiiri-päästä ja sisäelektrodeista ovat vuorotellen kytketyt 10 ajautumisputket. Ajautumisputkien pituusakselit ovat samansuuntaiset suurtaajuusionikiihdyttimen pituus-akselin kanssa. Kummankin sisäelektrodin suurtaajuuspotentiaali on sama ja sen vuoksi kunkin kiihdytysaukon jännite on sama ja sen vuoksi kenkin kiihdytysaukon 15 jännite on käytännöllisesti katsoen sama joten kiihtyvyys pienenee jokaisen resonaattorin loppupäässä kiihdyttävien ionien nopeuden kasvaessa ajautumisputkien pituuden myötä, tämä johtaa kiihtyvyyden pienenemiseen koko suurtaajuusionikiihdyttimessä. Tässä suurtaajuus-20 ionikiihdyttimessä käytetään kiihdytysaukkojen pidennettyä totuttamista suurtaajuisella itsevirittyvällä oskillaattorilla sekundäärielektroniresonanssin poistamiseksi. Tämä monimutkaistaa suurtaajuusoskillaattorin ja koko suurtaajuusionikiihdyttimen toteutusta.Each resonator is a symmetrical circuit shaded by two wires tuned in opposite phases. At a short distance from the open circuit end of the resonator and the inner electrodes are 10 drift tubes connected in turn. The longitudinal axes of the drift tubes are parallel to the longitudinal axis of the high frequency ion accelerator. The high frequency potential of both inner electrodes is the same and therefore the voltage of each acceleration aperture is the same and therefore the voltage of the shoe acceleration aperture 15 is practically the same so the acceleration decreases This high-frequency ion accelerator uses extended habituation of the acceleration apertures with a high-frequency self-tuning oscillator to remove secondary electron resonance. This complicates the implementation of the high frequency oscillator and the entire high frequency ion accelerator.

25 Tämän esillä olevan keksinnön tarkoitus on tehdä mahdolliseksi sellainen suurtaajuusionikiihdytin, joka käyttää mahdollisimman paljon hyväksi suurtaajuusionikiihdyttimen kiihdytysresonaattorin geometriaa, sekä kasvattaa kiihdytysaukkojen jännitettä kiihdytyskanavan 30 loppupäässä, ja päästä eroon sekundäärielektronien resonanssin suurtaajuuspurkauksesta täten mahdollistaen ionien suuremman kiihtyvyyden ja suurtaajuusionikiihdyttimen yksinkertaisemman toteutuksen.It is an object of the present invention to enable a high frequency ion accelerator which makes maximum use of the geometry of the high frequency ion accelerator acceleration resonator, to increase the voltage of the acceleration openings at the end of the acceleration channel

Tähän päästään käyttämällä suurtaajuusionikiihdy-35 tintä, joka käsittää kiihdytysresonaattorin, joka muodostuu 5 79924 kahdella vastakkaisvaiheisella langalla varjostetusta linjasta, jossa on ensimmäinen ja toinen sisäelektrodi, kiihdytyskanavan muodostavat ajautumisputket ja ulko-varjostimen: kiihdyttävä resonaattori on kytketty suur-5 jänniteteholähteellä varustettuun suurtaajuusoskillaat- toriin, ionilähde sijaitsee ionikiihdytyskanavan yhdellä puolella ja ulosottolaite vastakkaisella puolella. Keksinnön mukaan, jotta kiihdytysresonaattori saataisiin yhdeksi neljännesaaltoresonaattoriksi, ensimmäinen ioni-10 lähteen puolella oleva ajatumisputki kiihdytyskanavan alkupäässä ja tämän osan parittomat putket on kytketty ulkovarjostimeen, kun taas parilliset putket on kytketty ensimmäisen sisäelektrodin avoinpiiri-päähän; kiihdytys-kanavan loppupään ensimmäisen ionilähteenpuoleinen ajau-15 tumisputki ja tämän vaiheen parittomat ajautumisputket on kytketty toisen sisäelektrodin avoinpiiri-päähän, kun taas parilliset putket on kytketty ulkovarjostimeen; ajautumisputkien pituusakseli on kohtisuorassa ulkovar-jostimen pituusakselia vastaan, sisäelektrodit sijait-20 sevat epäsymmetrisesti ulkovarjostimen pituusakselin suhteen; ensimmäisen sisäelektrodin akselia on siirretty poispäin ulkovarjostimen pituusakselista ioni-lähteen suuntaan matkan joka on 0,5-0,7 ulkovarjostimen poikkileikkauksen säteenmittaa. Toisen sisäelektrodin 25 akselia on siirretty poispäin ulkovarjostimen pituus- akselista ulosottolaitteen suuntaan matkan joka on 0,1 -0,4 ulkovarjostimen poikkileikkauksen säteenmittaa, ensimmäisen ja toisen sisäelektrodin poikkileikkausympy-röiden halkaisijoiden suhde on 1,5-2,5; sisäelektrodit 30 on yhdistetty toisiinsa johtavalla levyllä, joka on kiinnitetty ulkovarjostimeen eristimillä.This is achieved by using a high frequency ion accelerator comprising an accelerating resonator consisting of 5 79924 lines shielded by two opposite phase wires with a first and a second inner electrode, drift tubes forming an accelerating channel, and an external shield. the ion source is located on one side of the ion acceleration channel and the outlet device on the opposite side. According to the invention, in order to make the acceleration resonator a single quarter-wave resonator, the first ion-10 source side thinking tube at the beginning of the acceleration channel and the odd tubes of this part are connected to the outer shade, while the even tubes are connected to the open circuit end of the first inner electrode; the first ion source drift tube at the end of the acceleration channel and the odd drift tubes of this stage are connected to the open circuit end of the second inner electrode, while the even tubes are connected to the outer shade; the longitudinal axis of the drift tubes is perpendicular to the longitudinal axis of the outer shade, the inner electrodes being located asymmetrically with respect to the longitudinal axis of the outer shade; the axis of the first inner electrode is moved away from the longitudinal axis of the outer shade in the direction of the ion source by a distance of 0.5 to 0.7 radius of the cross section of the outer shade. The axis of the second inner electrode 25 is moved away from the longitudinal axis of the outer shade in the direction of the extraction device by a distance of 0.1 to 0.4 radius of the cross section of the outer shield, the ratio of the diameters of the cross sections of the first and second inner electrodes being 1.5 to 2.5; the inner electrodes 30 are connected to each other by a conductive plate attached to the outer shade by insulators.

Sisäelektrodien epäsymmetrinen sijainti ulkovar-jostimen pituusakseliin nähden, sisäelektrodien akselin syrjäänvienti ulkovarjostimen pituusakselista maini-35 tulle etäisyydelle, sisäelektrodien poikkileikkaus- 6 79924 ympyröiden halkaisijoiden suhteen pitäminen määrätyissä rajoissa sekä mainittu ajautumisputkien kytkentä sekä niiden pituusakselien sijainti kohtisuoraan varjostimen pituusakselia vastaan johtaa kiihdytyselektrodien jän-5 nitteen kasvuun kiihdytyskanavan loppupäässä ja täten kiihtyvyyden kasvuun.Asymmetrical position of the inner electrodes with respect to the longitudinal axis of the outer shade, deviation of the inner electrode axis from the longitudinal axis of the outer shade to the distance mentioned, at the end of the acceleration channel and thus to an increase in acceleration.

Kytkemällä sisäelektrodit johtavalla levyllä joka on kiinnitetty ulkovarjostimeen eristimillä voidaan tasaesijännite tuoda ilman eri järjestelyä kiihdytys-10 resonaattoriin. Tälläinen menetelmä sekundäärielektronien resonanssin suurtaajuuspurkauksen poistamiseksi on kaikkein yksinkertaisin. Sen vuoksi sisäelektrodien yhdistäminen ulkovarjostimeen eristimin kiinnitettävällä johtavalla levyllä johtaa yksinkertaiseen toteutukseen.By connecting the inner electrodes with a conductive plate attached to the outer shade by insulators, a DC bias voltage can be introduced into the acceleration-10 resonator without any special arrangement. Such a method for eliminating the high-frequency discharge of secondary electron resonance is the simplest. Therefore, connecting the inner electrodes to the outer shade by a conductive plate to be attached with insulators results in a simple implementation.

15 Ensimmäisen sisäelektrodin akselin sijoittaminen syrjään ulkovarjostimer pituusakselista etäisyydelle joka on suurempi kuin 0,7 ulkovarjostimen poikkileikkaus-ympyrän säteenmittaa ja toisen sisäelektrodin sijoittaminen etäisyydelle, joka on pienempi kuin 0,1 ulkovar-20 jostimen poikkileikkausympyrän säteenmittaa ulkovarjos-timen pituusakselista tai kun ulkovarjostimen poikkileikkausympyrän halkaisijan suhde toisen sisäelektrodin poikkileikkausympyrän halkaisijaan on suurempi kuin 2,5, aiheuttaa sen, että kiihdytysresonaattorin Q-arvo 25 pienenee ja tämä heikentää kiihdytysresonaattorin taa-juusstabiliutta vaatien suurilähtötehoisen suurtaajuus-oskillaattorin käyttämistä.15 Positioning the axis of the first inner electrode away from the longitudinal axis of the outer shade at a distance greater than 0.7 from the radius of the outer cross-sectional circle and positioning the second inner electrode at a distance less than 0.1 from the cross-sectional area of the outer shadow the cross-sectional diameter of the second inner electrode is greater than 2.5, causes the Q value 25 of the accelerating resonator to decrease, and this impairs the frequency stability of the accelerating resonator, requiring the use of a high-output high-frequency oscillator.

Ensimmäisen sisäelektrodin akselin sijoittaminen syrjään ulkovarjostimen pituusakselista etäisyydelle 30 joka on pienempi kuin 0,5 ulkovarjostimen poikkileikkausympyrän säteenmittaa ja toisen sisäelektrodin sijoittaminen syrjään ulkoarjostimen pituusakselista etäisyydelle joka on suurempi kuin 0,4 ulkovarjostimen poikkileikkausympyrän säteenmittaa kuin myös jos ensim-35 mäisen sisäelektrodin poikkileikkausympyrän halkaisijan 7 79924 suhde toisen sisäelektrodin poikkileikkausympyrän halkaisijaan on pienempi kuin 1,5. aiheuttaa sen että suurtaa-juusionikiihdyttimen koko kasvaa ja niinmuodoin ionien kiihtyvyys pienenee.Positioning the axis of the first inner electrode aside from the longitudinal axis of the outer shade at a distance less than 0.5 radius of the outer shade cross-sectional circle and positioning the second inner electrode aside from the longitudinal axis of the outer shield 7 at a distance greater than 0.4 from the cross-sectional area the diameter of the cross-sectional circle of the second inner electrode is less than 1.5. causes the size of the large-ion accelerator to increase and thus the acceleration of the ions to decrease.

5 On edullista, että suurtaajuusionikiihdytin sisäl tää ajautumisputket jotka muodostavat ylimääräisen ioni-kiihdytyskanavan, ensimmäinen ajautumisputki ja sitä seuraavat parittomat ajautumisputket on kytketty ulko-varjostimeen, kun taas parilliset putket on kytketty 10 toisen sisäelektordin avoinpiiri-päähän; ajautumisputkien pituusakseli on kohtisuorassa ionikiihdytyskanavn ensimmäiseen ajatumisputkeen.It is preferred that the high frequency ion accelerator includes drift tubes forming an additional ion acceleration channel, the first drift tube and subsequent odd drift tubes being connected to the outer shade, while the even tubes being connected to the open circuit end of the second inner electron; the longitudinal axis of the drift tubes is perpendicular to the first drift tube of the ion acceleration channel.

Ajautumisputket, jotka muodostavat ylimääräisen ionikiihdytyskanavan ja mainittu yhteys ulkovarjostimeen 15 ja toisen elektrodin avoinpiiripäähän, samoin kuin ajautumisputkien sivuunvienti, kääntömagneettijärjestelmä säädettävine kanavan pituuksineen, ionien kiihdyttäminen ylimääräisessä kiihdytyskanavassa, johtavat suurempaan ionienergiaan eli suurempaan kiihtyvyyteen 20 samoilla suurtaajuusionikiihdyttimen mitoilla.The drift tubes forming the additional ion acceleration channel and said connection to the outer shield 15 and the open circuit end of the second electrode, as well as the drift tube sideways, the reversing magnet system with adjustable channel lengths, the

On myös edullista, että ajautumisputkien, jotka on kytketty ensimmäisen sisäelektrodin avoinpiiri-päähän, ympärillä on johtava varjostin joka on kytketty kiihdytysresonaattorin ulkovarjostimeen.It is also preferred that the drift tubes connected to the open circuit end of the first inner electrode have a conductive shield connected to the outer shield of the accelerating resonator.

25 Tämä on yksinkertainen tapa saavuttaa sisäelektrodien välillä vaadittava kapasitanssisuhde ja näin on mahdollista vähentää sekundäärielektronien resonanssin suurtaa juuspurkausta ensimmäiseen sisäelektrodiin yhdistetyn ajautumisputken ja toiseen sisäelektrodiin yhdistetyn 30 ajautumisputken välillä. Näiden ongelmien ratkaisu mahdollistaa suurtaajuusionikiihdyttimen toteutuksen yksinkertaistamisen.This is a simple way to achieve the required capacitance ratio between the inner electrodes and thus it is possible to reduce the high hair discharge of the secondary electron resonance between the drift tube connected to the first inner electrode and the drift tube 30 connected to the second inner electrode. The solution to these problems makes it possible to simplify the implementation of a high-frequency ion accelerator.

Tämän suurtaajuusionikiihdyttimen avulla voidaan ionien kiihtyvyyttä lisätäsamalla kun rakenne yksinker-35 taistuu, ja käyttää yksinkertaisimpia keinoja sekundääri- 8 79924 elektrodien resonanssin suurtaajuuspurkauksen poistamiseen ja yksinkertaistaa valmistustekniikkaa ja alentaa suurtaajuusionikiihdyttimen kustannuksia.With this high-frequency ion accelerator, the acceleration of ions can be increased by simply combining the structure, and the simplest means can be used to eliminate the high-frequency discharge of secondary resonance and simplify the manufacturing technique and reduce the cost of the high-frequency ion accelerator.

Keksintöä kuvataan vielä esimerkin ja oheisessa 5 olevien kuvien avulla.The invention is further illustrated by means of an example and the accompanying figures.

Kuva 1 on keksinnön mukainen kaavamainen kuva suurtaajuusionikiihdyttimestä.Figure 1 is a schematic view of a high frequency ion accelerator according to the invention.

Kuva 2 on poikkileikkauskuva viivaa II-II pitkin ajautumisputkien tasossa. Mainittu taso on keksinnön 10 mukaan kohtisuorassa kiihdytysresonaattorin pituusakselia vastaan.Figure 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in the plane of the drift tubes. According to the invention 10, said plane is perpendicular to the longitudinal axis of the acceleration resonator.

Kuva 3 on keksinnän mukainen kaavamainen kuva suurtaajuusionikiihdyttimen rakenteesta jossa johtava varjostin ympäröi ensimmäisen elektrodin ajautumisputkia 15 ja jossa on ylimääräinen ionikiihdytyskanava ja kääntö-magneetti järjestelmä .Figure 3 is a schematic view of a structure of a high frequency ion accelerator according to the invention in which a conductive shield surrounds the drift tubes 15 of the first electrode and has an additional ion acceleration channel and a reversing magnet system.

Kuva 4 on poikkileikkauskuva kuvan 3 viivaa IV-IV pitkin ajautumisputkien tasossa joka taso on kohtisuorassa kiihdytysresonaattorin pituusakselia vastaan 20 keksinnön mukaan.Fig. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of Fig. 3 in the plane of the drift tubes, which plane is perpendicular to the longitudinal axis of the accelerator resonator 20 according to the invention.

Suurtaajuusionikiihdytin sisältää neljännesaalto-kiihdytysresonaattorin joka on tyhjiössä 1 (kuva 1). Kiihdytysresonaattori on vastakkaisvaisesti viritetyillä kahdella langalla varjostettu linja, jossa on avoin piiri 25 toisessa päässä ja jossa on kaksi sisäelektrodia 2 ja 3 ja ulkovarjostin 4. Sisäelektrodin 2 avoinpiiri-päähän on asennettu sylinterin 6 avulla kaksi ajautumisputkea 5.The high frequency ion accelerator includes a quarter-wave acceleration resonator that is in vacuum 1 (Figure 1). The acceleration resonator is a line shaded by oppositely tuned two wires, with an open circuit 25 at one end and two inner electrodes 2 and 3 and an outer shield 4. Two drift tubes 5 are mounted on the open circuit end of the inner electrode 2 by means of a cylinder 6.

Ajautumisputkien 5 välissä on ajautumisputki 7 joka on yhdistetty ulkovarjostimeen tangolla 8. Kiihdytysreso-30 naattorin avoinpiiri -päässä elektrodilla 3 on asennettu kaksi ajautumisputkea 9 sylinterin 10 avulla. Ajautumis-putkien 9 välissä on ajautumisputki 11 joka on kytketty ulkovarjostimeen tangolla 12.Between the drift tubes 5 there is a drift tube 7 which is connected to the outer shade by a rod 8. At the open circuit end of the accelerator resonator 30, two drift tubes 9 are mounted on the electrode 3 by means of a cylinder 10. Between the drift tubes 9 there is a drift tube 11 which is connected to the outer shade by a rod 12.

Ajautumisputki 13 jossa on kiinni ionilähde 14 ja 35 ajautumisputki 13, johon ionien ulosottolaite on asennettu, 9 79924 on yhdistetty ulkovarjostimeen 4. Ionikiihdytyskanavan alkuosan muodostavat ionilähteen 14 vieressä ajautumis-putki 13, ajautumisputki 5, ajautumisputki 7 ja toinen ajautumisputki 5. Ionikiihdytysjanavan loppuosan muodos-5 tavat ajautumisputki 9, ajautumisputki 11, toinen ajautumisputki 9 ja ajautumisputki 13 joka sijaitsee ionien ulosottolaitteen 15 vieressä. Ajautumisputkien 5,7,9,11,13 pituusakselit ovat kohtisuorassa ulkovarjostimen 4 pituus-akselia vastaan.The drift tube 13 with the ion source 14 and the drift tube 13 in which the ion extraction device is mounted is connected to the outer shield 4. The initial part of the ion acceleration channel is formed by the drift tube 13, the drift tube 5, the drift tube 5 drift tube 9, drift tube 11, second drift tube 9 and drift tube 13 located next to the ion extraction device 15. The longitudinal axes 5,7,9,11,13 of the drift tubes are perpendicular to the longitudinal axes 4 of the outer shade.

10 Sisäelektrodi 3 ja 3 sijaitsevat epäsymmetrisesti ulkovarjostimen 4 pituusakselin suhteen. Sisäelektrodin 2 pituusakselia on siirretty ionilähdettä 14 kohti matkan joka on 0,5-0,7 ulkovarjostimen 4 poikkileikkausympyrän säteenmittaa. Sisäelektrodin 3 pituusakselia on siir- 15 retty ulosottolaitteen 15 suuntaan matka joka on 0,1-0,4 ulkovarjostimen 4 poikkileikkausympyrän säteenmittaa. Sisäelektrodin 2 poikkileikkausympyrän halkaisijan suhde sisäelektrodin 3 poikkileikkaus ympyrän halkaisijaan on 1,5-2,5.The inner electrode 3 and 3 are located asymmetrically with respect to the longitudinal axis of the outer shade 4. The longitudinal axis of the inner electrode 2 is moved towards the ion source 14 by a distance of 0.5 to 0.7 radius of the cross-sectional circle of the outer shade 4. The longitudinal axis of the inner electrode 3 is displaced in the direction of the extraction device 15 by a distance of 0.1 to 0.4 of the radius of the cross-sectional circle of the outer shade 4. The ratio of the diameter of the cross-sectional circle of the inner electrode 2 to the diameter of the circle of the inner electrode 3 is 1.5-2.5.

20 Kiihdytysresonaattorin avoinpiiri-päässä on sisä- elektrodit 2 ja 3 kytketty keskenään johtavalla levyllä 16, joka on kiinnitetty ulkovarjostimeen 4 eristimillä 17. Negatiivinen jännite tasajännitelähteestä 19 viedään johtavalle levylle 16 suurtaajuus kuristuskäämin 18 kautta.At the open circuit end of the accelerating resonator, the inner electrodes 2 and 3 are connected to each other by a conductive plate 16 fixed to the outer shield 4 by insulators 17. A negative voltage from the DC source 19 is applied to the conductive plate 16 by a high frequency choke 18.

25 Suurtaajuusionikiihdytin sisältää suurtaajuusoskil- laattorin jonka värähtelyputki 20 on asennettu tyhjöeristi-meen 21 ja on yhdistetty kahdella langalla varjostettuun induktiiviseen silmukkaan 22. Sulkukondensaattoria 23 jossa on tyhjöaukko, käytetään eristämään anodijännitteen tasa- 30 jänniteosa suurtaajuusosasta.The high frequency ion accelerator includes a high frequency oscillator having an oscillation tube 20 mounted on a vacuum insulator 21 and connected to an inductive loop 22 shielded by two wires. A capacitor 23 with a vacuum port is used to isolate the DC voltage portion of the anode voltage from the high frequency portion.

Suurtaajuusionikiihdytin sisältää myös suurtaajuus-kuristuskäämin 24, jonka kautta anodijännite tuodaan suur-jänniteteho-oskillaattorilta. Tämä jännite viedään oskil-laattoriputken 20 anodille.The high frequency ion accelerator also includes a high frequency choke coil 24 through which the anode voltage is supplied from the high voltage power oscillator. This voltage is applied to the anode of the oscillator tube 20.

35 Oskillaattoriputken 20 ympärille rakennettu itse- 10 79924 virittyvä suurtaajuusoskillaattori on varustettu palaute-piirillä 26 jonka muodostaa palautesilmukka ja palaute-linja jossa on vaihesiirtäjä 27 kytkettynä katodipiiriin 28 palautesignaalin tarkan vaiheistuksen turvaamiseksi.A self-tuning high frequency oscillator built around the oscillator tube 20 is provided with a feedback circuit 26 formed by a feedback loop and a feedback line with a phase shifter 27 connected to the cathode circuit 28 to ensure accurate phasing of the feedback signal.

5 Kuvassa 2 on esitetty ajautumisputkien 13,5,7,9,11 sijainti ulkovarjostimen 4 suhteen.Figure 2 shows the position of the drift tubes 13,5,7,9,11 with respect to the outer shade 4.

Kuvassa 3 on suurtaajuusionikiihdytin jossa on kääntömagneettijärjestelmä 29. Ajautumisputket 5, jotka on kytketty sisäelektrodi 2:n avoinpiiri-päähän, on ympä-10 röity johtavalla varjostimella 30, joka varjostin on vuorostaan kytketty ulkovarjostimeen jotta taattaisiin enemmän kapasitiivista kuormaa sisäelektrodi 2:n avoinpiiri-päähän, silloin kun muutetaan sisäelektrodin 3 halkaisijaa kiihdyttävään sähkökentän tasoittamiseksi kiihdytys-15 resonaattorissa, sekä myös sekundäärielektrodien resonanssin suurtaajuuspurkauksen vähentämiseksi varjostamalla ajautumisputkien 5,9 välistä sähkökenttää.Figure 3 shows a high frequency ion accelerator with a reversing magnet system 29. The drift tubes 5 connected to the open circuit end of the inner electrode 2 are surrounded by a conductive shield 30, which shield is in turn connected to the outer shield 2 to ensure more capacitive , when the diameter of the inner electrode 3 is changed to an accelerating electric field in the accelerator-15 resonator, and also to reduce the high-frequency discharge of the resonance of the secondary electrodes by shading the electric field between the drift tubes 5.9.

Suurtaajuusionikiihdyttimessä on kaksi ajautumis-putkea 31 (kuva 1) jotka on kytketty sisäelektrodi 3:n 20 (kuva 3) avoinpiiri-päähän, kaksi ajautumisputkea 32 (kuva 4) jotka on kytketty ulkovarjostimeen 4. Ajautumisputket 32, 31, 11 muodostavat ylimääräisen ionikiihdytys-kanavan. Ajautumisputkien 31,32, 11 pituusakselit ovat kohtisuorassa ajautumisputkien 5,7,9,13 pituusakselia 25 vastaan. Kääntömagneettijärjestelmä 29 lähettää kiihdytetyt ionit kiihdytyskanavasta ylimääräiseen kiihdytys-kanavaan. Sen tulo on kytketty ulosottolaitteeseen 15, kun taas löhtö on kytketty ajautumisputkeen 32. Kääntö-magneetti järjestelmässä 29 on kolme 90 asteen magneettia 30 33, kaksi elementtiä 34 kanavan pituudensäätämiseksi ja kaksi unioninsiirtoelementtiä 35.The high frequency ion accelerator has two drift tubes 31 (Figure 1) connected to the open circuit end of the inner electrode 3 20 (Figure 3), two drift tubes 32 (Figure 4) connected to the outer shield 4. The drift tubes 32, 31, 11 form an additional ion acceleration channel. The longitudinal axes of the drift tubes 31, 32, 11 are perpendicular to the longitudinal axis 25 of the drift tubes 5,7,9,13. The reversing magnet system 29 transmits the accelerated ions from the acceleration channel to the additional acceleration channel. Its inlet is connected to an outlet device 15, while the output is connected to a drift tube 32. The reversing magnet system 29 has three 90 degree magnets 30 33, two elements 34 for adjusting the length of the channel and two union transfer elements 35.

Suurtaajuusionikiihdyttimen toiminta tapahtuu seuraavalla tavalla. Kun välttämätön tyhjiö astiassa 1 on saavutettu (kuva 1), kytketään päälle ionilähde 14.The operation of the high-frequency ion accelerator is as follows. When the necessary vacuum in the vessel 1 has been reached (Fig. 1), the ion source 14 is switched on.

35 Sen jälkeen kun suurtaajuusoskillaattorin suurjännite-teholähde 25 samoin kuin tasajännitelähde 25 on kyt- n 79924 ketty päälle, suurtaajuusoskillaattori virittyy itsestään kiihdytysresonaattorin perustaajuudelle ja suur-jännite tulee jokaiseen kiihdytysaukkoon. Ionit syötetään ionilähteestä 14 ja ne kiihtyvät ajautumisputkien 5 13,5,7,9,11 kiihdytysaukoissa. Ionikiihdytyskanavan alku osan kiihdytysaukkojen pituudet on valittu niin, että ionien lentokulma ensimmäisessä kiihdytysaukossa on lähellä // -arvoa. Jos kiihdytysaukko olisi lyhyempi, jännite pienenisi (ja niinmuodoin kiihtyvyys) kun taas 10 suuremmalla jännitteellä kiihdytettävien ononien määrä vähenee. Ionien ohittaessa kiihdytysaukot niiden nopeus kasvaa, ja jotta yhtäsuuruus = /3 7\ (missä on kiihdytys jakso, aallonpituus, ^ β - V^/c, on ionien nopeus ja c valon nopeus) pysyisi voimassa, kai-15 kiila seuraavilla ajautumisputkilla 5,7,5,9,11,9,13 on suurempi pituus kuin edeltävillä ajautumisputkilla 13,5,7,5,9,11. Tämä vähentää kiihtyvyyttä kiihdytyskana-van loppupäässä. Ionien kiihtyvyyttä saadaan suurennettua kohottamalla suurtaajuusjännitettä kiihdytysaukoissa si-20 joittamalla sisäelektrodit 2, 3 epäsymmetrisesti ulkovar-jostimen 4 pituusakselin suhteen ja pienentämällä sisä-elektrodin 3 poikkileikkausympyrän halkaisijaa verrattuna sisäelektrodin 2 poikkileikkausympyrän halkaisijaan ja kun ajautumisputken 13, 7, 11 on kytketty ajautumisputkien 25 5 ulkovarjostimeen 4, ajautumisputkien 9 sisäelektrodiin 2 ja sisäelektrodiin 3, sekä asettamalla ajautumisputkien 13, 5, 7, 9 pituusakseli kohtisuoriksi ulkovarjostimen 4 pituusakselia vastaan.After the high voltage oscillator high voltage power supply 25 as well as the DC voltage source 25 is turned on, the high frequency oscillator automatically tunes to the fundamental frequency of the acceleration resonator, and a high voltage is applied to each acceleration port. The ions are fed from the ion source 14 and accelerate at the acceleration openings 13,5,7,9,11 of the drift tubes 5. The lengths of the acceleration apertures of the beginning part of the ion acceleration channel are chosen so that the angle of flight of the ions in the first acceleration aperture is close to //. If the acceleration aperture were shorter, the voltage would decrease (and thus the acceleration) while the number of onions to be accelerated at 10 higher voltages would decrease. As the ions pass through the acceleration holes, their velocity increases, and in order for the equality = / 3 7 \ (where is the acceleration period, the wavelength, ^ β - V ^ / c is the velocity of the ions and c is the speed of light) to remain valid, kai-15 wedge with the following drift tubes 5, 7,5,9,11,9,13 has a longer length than the previous drift tubes 13,5,7,5,9,11. This reduces the acceleration at the end of the acceleration channel. The acceleration of the ions can be increased by increasing the high frequency voltage at the acceleration holes by positioning the inner electrodes 2, 3 asymmetrically with respect to the longitudinal axis of the outer shield 4 and decreasing the cross section of the inner electrode 3. , to the inner electrode 2 and the inner electrode 3 of the drift tubes 9, and by placing the longitudinal axis of the drift tubes 13, 5, 7, 9 perpendicular to the longitudinal axis of the outer shade 4.

Sähkökentän voimakkuuden pitämiseksi tasaisena 30 kiihdytysaukoissa kiihdytyskanvan loppuosan kiihdytys- aukkojen pituutta kasvatetaan verrattuna kiihdytyskanavan alkuosan kiihdytysaukkoihin samassa suhteessa kuin suurjännite kiihdytysaukoissa kasvaa. Sisäelektrodien 2, 3 epäsymmetrinen sijainti ulkovarjostimen 4 pituusakseliin näh-35 den ja sisäelekttodien 2, 3 halkaisijoiden ero määrää näi- 79924 12 den elektrodien karakterististen impedanssien eron.To keep the electric field strength constant in the acceleration holes, the length of the acceleration holes in the rest of the acceleration channel is increased compared to the acceleration holes in the beginning of the acceleration channel in the same proportion as the high voltage in the acceleration holes increases. The asymmetrical position of the inner electrodes 2, 3 in the longitudinal axis of the outer shade 4 and the difference in the diameters of the inner electrodes 2, 3 determine the difference in the characteristic impedances of these electrodes 129924.

Suurin hyöty resonaattorin elektrodien 2, 3 sijainnista (ajautumisputkien 13, 5, 7, 9, 11 sijainti) saadaan silloin kun sisäelektrodin 2 karakteristinen impedanssi 5 on n-kertaa pienempi kuin sisäelektrodin 3, n-nän ollessa välillä 1,5-2, kun taas ajautumisputkien 13, 5, 7 muodostaman kapasitanssin tulee olla vastaavasti suurempi kuin ajautumisputkien 9, 11, 13. Jos n on suurempi kuin 2, kiih-dytysresonaattorin toteuttaminen tulee teknisesti vaikeak-10 si; lisäksi, tällaisen resonaattorin Q-arvo pienenee ja suurtaajuusoskillaattorilta vaaditaan suurempi lähtöteho halutun ionikiihtyvyyden saavuttamiseksi. Jos n on pienempi kuin 1,5, kiihdytysresinaattorin koko kasvaa seurauksenaan ionien kiihtyvyyden pieneneminen.The greatest benefit from the location of the resonator electrodes 2, 3 (location of the drift tubes 13, 5, 7, 9, 11) is obtained when the characteristic impedance 5 of the inner electrode 2 is n times smaller than that of the inner electrode 3, the n-n being between 1.5-2 again, the capacitance generated by the drift tubes 13, 5, 7 should be correspondingly higher than that of the drift tubes 9, 11, 13. If n is greater than 2, the implementation of the acceleration resonator becomes technically difficult; in addition, the Q value of such a resonator decreases and a higher output power is required from the high frequency oscillator to achieve the desired ionic acceleration. If n is less than 1.5, the size of the acceleration resin increases as a result of a decrease in the acceleration of the ions.

15 Sisäelekttodien 2, 3, jotka ovat vastakkaisvaihei- sesti viritettyjä ja joissa kulkee sama virta, jännite on verrannollinen niiden karakteristisiin impedansseihin. Käytettäessä vastakkaisvaiheista viritystä on eristimen 17 jännite likimain nolla ja tämän vuoksi ei resonaattori-20 piirin virtaa tarvitse rajoittaa ja näin on mahdollista kasvattaa kiihdytysaukkojen jännitettä.The voltage of the internal electrodes 2, 3, which are tuned in opposite phases and carry the same current, is proportional to their characteristic impedances. When using reverse phase excitation, the voltage of the insulator 17 is approximately zero and therefore it is not necessary to limit the current of the resonator-20 circuit, and thus it is possible to increase the voltage of the acceleration holes.

Jännitelähteestä 19 viedään tasajännite kuristus-käämin 18 kautta johtavalle levylle 16 sekundäärielektro-nien suurtaajuuspurkauksen estämiseksi.From the voltage source 19, a direct voltage is applied through a choke coil 18 to a conductive plate 16 to prevent a high frequency discharge of secondary electrons.

25 Tämä menetelmä purkauksen pienentämiseksi tekee tarpeettomiksi muut rakenteet ja laitteet suurtaajuusioni-kiihdyttimessä ja yksinkertaistaa sen toteutusta. Kiihdytettyjen ionien pitkittäisen ja poikittaisen stabiiliuden takaa kiihdyttävä sähkökenttä itse; tässä käytetään vastak-30 kaisvaiheisen kohdistuksen periaatetta. Niinpä ionilähtees-tä 14 lähteneet ionit, kuljettuaan ajautumisputkien 13, 5, 7, 9, 11 muodostamista kiihdytysaukoista ja saatuaan lisää energiaa tulevat ulosottolaitteeseen 15. Patenttivaatimuksen mukainen suurtaajuusionikiihdytin mahdollistaa suurem-35 man ionien kiihtyvyyden ja toteutuksen yksinkertaistumisen.25 This method of reducing discharge eliminates the need for other structures and equipment in a high frequency ion accelerator and simplifies its implementation. The longitudinal and transverse stability of the accelerated ions is ensured by the accelerating electric field itself; the principle of reverse-phase alignment is used here. Thus, the ions leaving the ion source 14, after passing through the acceleration holes formed by the drift tubes 13, 5, 7, 9, 11 and receiving more energy, enter the extraction device 15. The high frequency ion accelerator according to the claim allows the acceleration and simplification of the higher ions.

i3 79924i3 79924

Kun ionit ovat kulkeneet kiihdytyskanavan läpi, ne kääntyvät kääntömagneettijärjestelmässä 29 (kuv. 4) ja niitä kiihdytetään ylimääräisessä kiihdytyskanavassa. Ylimääräinen kiihdytyskanava antaa ioneille lisäenergiaa, 5 eli niiden kiihtyvyys kasvaa, samalla suurtaajuusionikiih-dyttimen ja suurtaajuusoskillaattorin koolla. Ylimääräisen ionikiihdytyskanavan kiihdytys resonaattorien jännite on sama kuin ajautumisputkien 9, 11, 3 muodostamien kiih-dytysaukkojen jännite.Once the ions have passed through the acceleration channel, they rotate in the reversing magnet system 29 (Fig. 4) and are accelerated in the additional acceleration channel. The additional acceleration channel gives the ions additional energy, i.e. their acceleration increases, at the same time as the high frequency ion accelerator and the high frequency oscillator. The voltage of the auxiliary ion acceleration channel acceleration resonators is the same as the voltage of the acceleration holes formed by the drift tubes 9, 11, 3.

10 Se, että kääntömagneettijärjestelmän 29 kanavan pi tuutta voidaan säätää kanavan pituudensäätöelementeillä 34 turvaa vaadittavan vaiheistuksen kanavien välillä ja antaa mahdollisuuden kiihdytettyjen ionien energian säätöön.The fact that the channel length of the reversing magnet system 29 can be adjusted by the channel length control elements 34 ensures the required phasing between the channels and allows the energy of the accelerated ions to be adjusted.

Suurtaajuusionikiihdyttimessä, jossa sisäelektrodit 15 2 ja 3 (kuv. 3) sijaitsevat epäsymmetrisesti kahdella lan galla varjostettuun linjaan nähden ja jossa sisäelektrodin 3 halkaisijaa on pienennetty ja jossa ionit loukkuuntuvat kiihdytykseen vakiokulmassa, kasvaa kiihdytettyjen ionien energia tekijällä 1,5 (kun nämä ionit kulkevat ionikiih-20 dytyskanavassa) \errattuna resonaattorin symmetriseen toteutukseen. Ajautumisputket 31, 32, 11 (kuv. 4), jotka muodostavat ylimääräisen ionikiihdytyskanavan ja kääntömagneetti järjestelmä 29 mahdollistavat kiihdytettävien ionien energian kasvattamisen 1,5 kertaiseksi ilman että tarvitaan 25 enemmän suurtaajuustehoa kiihdytysresonaattorin viritykseen.In a high-frequency ion accelerator in which the inner electrodes 15 2 and 3 (Fig. 3) are located asymmetrically with respect to the line shaded by two wires and in which the diameter of the inner electrode 3 is reduced and the ions are trapped at constant angles, the energy of the accelerated ions increases by 1.5. 20 in the duct) compared to the symmetrical implementation of the resonator. The drift tubes 31, 32, 11 (Fig. 4), which form an additional ion acceleration channel, and the reversing magnet system 29 allow the energy of the ions to be accelerated to be increased 1.5 times without the need for more high frequency power to tune the acceleration resonator.

Täten suurtaajuusionikiihdytin, joka on tunnettu yksinkertaisesta toteutuksesta, mahdollistaa ionien kiihtyvyyden lisäämisen.Thus, the high frequency ion accelerator, which is known for its simple implementation, makes it possible to increase the acceleration of the ions.

Claims

A high-frequency ion accelerator comprising, in part, an acceleration resonator in the form of a shielded, in-phase excited two-conductor division, provided with two inner electrodes (2 and 3), ion displacement tubes (5, 9, 7, 11 and 13), which is arranged to form an ion acceleration channel, and an outer core (4), partly connected to a resonator, with a system (25) for supplying a high voltage generator for generating high frequency oscillations and partly an ion source coupled to the resonator (14). ) which is arranged at one side of the ion acceleration channel, and partly a tile connected to the resonator output or output device (15) disposed on the opposite side of the ion acceleration channel, characterized in that the first ion displacement tube (13) in the initial section of the ion acceleration channel and the odd ion displacement tubes (7) of the ion acceleration tubes (7) 4), while the even ion displacement tubes (5) are connected to the broken (open) end of the inner electrode (2), the first ion displacement tube (9) seen from the ion source (14) in the end section of the ion acceleration channel and the odd ones to the end section the associated ion displacement tubes (9) are coupled to the broken (open) end of the inner electrode (3), while the uniform ion displacement tubes (11 and 12) are coupled to the outer shield (4) and the longitudinal axis of the ion displacement tubes (13, 5, 7, 9 and 11) is arranged perpendicular to the longitudinal axis of the outer shield (4), the inner electrodes (2 and 3) being arranged asymmetrically in relation to the longitudinal axis of the outer shield (4); while the center line of the inner electrode (2) is offset from the longitudinal axis of the outer shield (4) in the direction of the ion source (14) a distance which is 0.5-0.7 of the radius of the cross-sectional circumference of the outer shield (4) and the center line of the inner electrode (3) is offset from the longitudinal axis of the outer shield (4) in the direction of the output or output device (15) a distance varying between 0.1 and 0.4 of the radius of the cross-section of the outer shield (4), the diameter ratio of the inner electrode (2) the cross-sectional circumference and the inner electrode (3) cross-section are between 1.5: 1 and 2.5: 1, while the inner electrodes 5 (2 and 3) are connected by a conductor, at the outer shield (4) by insulators (17) ) attached disc (16).

Accelerator according to claim 1, characterized in that it comprises partly ion displacement tubes (31, 32 and 11), which provide an additional ion acceleration channel, the first ion displacement tube (32) and all subsequent odd ion displacement tubes (11) are coupled to the outer shield (4), while the even ion offset tubes (31) are coupled to the open (broken) end of the inner electrode (3), the longitudinal axis 15 of the ion offset tubes (31, 32 and 11) being perpendicular to the longitudinal axis of the ion offset tubes (13, 5, 7, 9 and 11) of the ion acceleration channel, and in part a rotatable magnetic system (29) with elements (34) for controlling the magnetic flow channel length of the magnetic system, the input and output of the magnetic system (29) being coupled to the output device (15). 20 to the first ion displacement tube (32) in the auxiliary ion acceleration channel.

3. An accelerator according to claim 1 or 2, characterized in that the ionic displacement tubes (5) coupled to the open end of the inner electrode (2) are surrounded by an electrically conductive coupling shield (30) connected to the outer shield of the acceleration resonator (4).