FR2527413A1

FR2527413A1 - Accelerateur lineaire de particules chargees comportant des tubes de glissement

Info

Publication number: FR2527413A1
Application number: FR8208786A
Authority: FR
Inventors: Jacques Pottier
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1982-05-19
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1983-11-25
Also published as: JPS58212100A; US4596946A; EP0094889A1; DE3365429D1; FR2527413B1; EP0094889B1

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UN ACCELERATEUR LINEAIRE DE PARTICULES CHARGEES COMPORTANT DES TUBES DE GLISSEMENT. L'ACCELERATEUR LINEAIRE COMPORTE, A L'INTERIEUR D'UNE ENVELOPPE CONDUCTRICE 26, DES TUBES DE GLISSEMENT 28, 30 DEFINISSANT ENTRE EUX DES INTERVALLES D'ACCELERATION, DE LONGUEUR TELLE QUE, DANS DEUX INTERVALLES SUCCESSIFS, LA COMPOSANTE LONGITUDINALE DU CHAMP ELECTRIQUE PRESENTE UN MODULE IDENTIQUE, CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND, DANS CHAQUE INTERVALLE, UN TUBE DE GLISSEMENT SUPPLEMENTAIRE 36 DISPOSE SENSIBLEMENT AU MILIEU DE L'INTERVALLE ENTRE DEUX TUBES VOISINS ET RELIE ELECTRIQUEMENT A LADITE ENVELOPPE PAR UNE IMPEDANCE, L'AJOUT DE CES TUBES DE GLISSEMENT SUPPLEMENTAIRES 36 PERMETTANT DE DIMINUER LE DIAMETRE DES TUBES DE GLISSEMENT ET DE MULTIPLIER L'IMPEDANCE SHUNT LINEIQUE EFFICACE DE LA STRUCTURE DE L'ACCELERATEUR.

Description

i

La présente invention a pour objet un accé-

lérateur linéaire de particules chargées, notamment

d'ions, comportant des tubes de glissement Cet accé-

lérateur, permettant notamment d'accélérer deux types d'ions de masse différente, peut être utilisé dans la production de radioéléments à usage médical, dans la

réalisation de sondes ioniques, dans la datation iso-

topique et dans la réalisation d'implanteurs ioniques

à haute énergie.

Sur la figure 1, on a représenté par exemple

le schéma de principe d'un accélérateur linéaire à on-

des stationnaires à tubes de glissement du type

Wideroe Cet accélérateur comprend une cavité généra-

lement de forme cylindrique 1 dans laquelle sont dis-

posés, le long de l'axe 2 de la cavité, des tubes 4 et 6, appelés tubesde glissement, définissant entre eux des intervalles I Ces tubes 4 et 6 sont connectés alternativement aux deux bornes d'un générateur haute fréquence 8 Les ions, injectés par une source 10, sont accélérés dans les intervalles I, par le champ

électrique haute fréquence qui y règne.

On sait que les structures accélératrices ou accélérateurs linéaires à tubes de glissement ne se

prêtent bien qu'à l'accélération d'ions dont le rap-

port q/A de la charge q à la masse A s'éloigne très peu de la valeur optimale pour laquelle ils ont été conçus. En effet dans de tels dispositifs comportant un certain nombre de tubes de glissement, la loi de

vitesse des particules est imposée Le champ électri-

que nécessaire pour accélérer les ions est donc inver-

sement proportionnel au rapport q/A Un dispositif

étudié pour accélérer des particules de rap-

port (q/A), avec le champ électrique maximum, sera o incapable d'accélérer des particules telles que q/A

soit inférieur à (q/A), et des particules pour les-

quelles q/A est supérieur à (q/A)0 ne pourront pas être accélérées à une énergie par nucléon sensiblement supérieure à celle obtenue avec les particules de rap-

port (q/A)-

Les différentes méthodes proposées pour pallier cette difficulté telles que le règlage de la fréquence du champ électrique, la modification de la position des tubes de glissement, etc, présentent

l'inconvénient de compliquer de façon assez considéra-

ble la réalisation technologique des structures accé-

lératrices et de la rendre, par conséquent, moins fia-

ble et plus coûteuse.

Dans les structures accélératrices à ondes stationnaires, décrites cidessus, on sait aussi que la période spatiale L de la structure (longueur d'un

tube plus longueur d'un intervalle) est proportionnel-

le à la longueur d'onde dans le vide 1, associée au champ électrique, et au rapport, noté f, de la vitesse des ions à celle de la lumière De façon plus précise,

dans les accélérateurs du type Wideroe, tels que sché-

matisés en figure 1, la longueur spatiale L est régie

par l'équation L = X 1/2 De même, le diamètre exté-

rieur des tubes de glissement est proportionnel à la longueur d'onde 1 et au rapport D.

Afin que la valeur moyenne du champ électri-

que ne soit pas trop faible, par rapport à sa valeur cràte, on est pratiquement conduit à choisir pour la longueur des intervalles d'accélération I une valeur voisine de celle des tubes de glissement, c'est-à-dire

voisine de f 3 X/4 dans le cas du type Wideroe.

Par ailleurs, afin que le champ électrique

soit suffisamment homogène dans les intervalles d'ac-

célération 1, le diamètre extérieur des tubes ne doit pas être petit devant la longueur des intervalles d'accélération En général, ce diamètre présente une

valeur voisine de celle de la longueur d'un interval-

le I, donc supérieur à la moitié de 5 X/2, et voisine de OX/4. Il en résulte donc que, pour des valeurs

élevées de O (supérieures à 0,15 environ), on est con-

duit à avoir des tubes de glissement dont le diamètre est inutilement grand par rapport à celui nécessaire

au passage du faisceau.

La charge capacitive représentée par les tu-

bes de glissement devient ainsi très importante Les courants qui circulent dans les parois des tubes sont alors intenses, entraînant une dissipation d'énergie

prohibitive En conséquence, l'impédance shunt linéi-

que efficace Z de ces stuctures, définie par l'équa-

-= 2

tion Z=E E étant la valeur moyenne du champ élec-

trique et Pl la puissance dissipée par unité de lon-

gueur, devient beaucoup trop faible.

La présente invention a justement pour objet

un accélérateur linéaire de particules chargées com-

portant des tubes de glissement, permettant de pallier

aux différents inconvénients mentionnés ci-dessus.

Elle permet notamment de diminuer le diamètre des tu-

bes de glissement et d'augmenter l'impédance shunt li-

néique efficace de la structure des accélérateurs d'ions; dans le cas des accélérateurs du type Wideroe, elle permet également d'accélérer deux types

d'ions de masses différentes.

De façon plus précise, l'invention a pour objet un accélérateur linéaire de particules chargées du genre de ceux qui comportent, à l'intérieur d'une

enveloppe conductrice, des tubes de glissement défi-

nissant entre eux des intervalles d'accélération de longueur telle que, dans deux intervalles successifs,

la composante longitudinale du champ électrique pré-

sente un module identique, caractérisé en ce qu'il

comprend, dans chaque intervalle, un tube de glisse-

ment supplémentaire disposé sensiblement au milieu de l'intervalle entre deux tubes voisins et relié élec-

triquement à ladite enveloppe par une impédance.

L'ajout de ces tubes de glissement supplé-

mentaires permet de diminuer le diamètre des tubes de glissement et d'augmenter l'impédance shunt linéique

efficace de la structure de l'accélérateur.

Dans le cas d'un accélérateur linéaire de

particules chargées de type Wideroe, la structure dé-

crite ci-dessus peut être utilisée pour permettre à ce type d'accélérateur de fonctionner à volonté sur deux modes différents, l'un rapide, adapté à un premier type d'ions, l'autre lent, adapté à un second type

d'ions plus lourds que les premiers.

Selon l'invention, un tel accélérateur li-

néaire se caractérise en ce que, les tubes de glisse-

ment supplémentaires étant reliés à la masse, un sur deux des autres tubes de glissement est reliée à une source de potentiel instantané V, le suivant est relié à une source de potentiel instantané V' de même signe, ou à une source de potentiel instantané -V' de signe

contraire.

Selon un premier mode de réalisation d'un

accélérateur linéaire de type Wideroe selon l'inven-

tion, tous les tubes de glissement présentent une lon-

gueur égale à la longueur de l'intervalle, séparant un tube de glissement supplémentaire et un autre tube de glissement. Selon un deuxième mode de réalisation d'un

accélérateur linéaire de type Wideroe selon l'inven-

tion, les tubes de glissement supplémentaires présen-

tent une longueur inférieure à la longueur de l'inter-

valle, séparant un tube de glissement supplémentaire et un autre tube de glissement, et les autres tubes de glissement présentent une longueur supérieure à la

longueur dudit intervalle.

L'accélérateur décrit ci-dessus peut être avantageusement utilisé, lorsque celui-ci comporte un étage d'entrée utilisant la focalisation d'un faisceau

d'ions par quadrupôle à radiofréquence.

Selon l'invention, dans un tel étage d'en-

trée, tous les tubes de glissement de cet étage com-

portent un anneau central sur lequel sont montés, pa-

rallèlement à l'axe de l'anneau, deux jeux de deux demi-doigts disposés de part et d'autre de l'anneau,

les demi-doigts de chaque jeu étant disposés symétri-

quement par rapport à l'axe de l'anneau, les demi-

doigts des deux jeux étant décalés entre eux d'un an-

gle de n, pour un sur deux des tubes de glissement, et situés dans le prolongement l'un de l'autre, pour les

autres tubes de glissement.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront mieux de la description qui

suit, donnée à titre explicatif mais nullement limita-

tif en référence aux figures annexées, sur lesquel-

les la figure 1, déjà décrite, représente un schéma de principe d'un accélérateur linéaire d'ions selon l'art antérieur

les figures 2 a et 2 b représentent un schéma de prin-

cipe d'un accélérateur linéaire d'ions selon l'in-

vention;

les figures 3 a et 3 b représentent, en coupe longitu-

dinale, une réalisation d'un accélérateur linéaire selon l'invention, la figure 3 a est une coupe selon les plaques portant les tubes de glissement portés aux potentiels V et + V et la figure 3 b une coupe

selon la plaque portant les tubes de glissement por-

tés au potentiel de la masse; la figure 4 est un schéma électrique correspondant à l'accélérateur linéaire représenté sur les figures 3 a et 3 b la figure 5 représente des tubes de glissement à quadrupôle à radiofréquence selon l'art anté- rieur; et la figure 6 représente des tubes de glissement à

quadrupôle à radiofréquence selon l'invention.

Sur les figures 2 a et 2 b, on a représenté le principe d'un accélérateur linéaire de particules

chargées, notamment d'ions, conformément à l'inven-

tion Cet accélérateur comprend, comme dans les accé-

lérateurs de l'art antérieur, une cavité 11 de forme généralement cylindrique dans laquelle sont disposés, en alternance le long de l'axe 12 de la cavité, des tubes de glissement 14 et 16 définissant entre eux des

intervalles d'accélération Les tubes 14 sont connec-

tés à une première source alternative de haute fré-

quence 18, délivrant un premier potentiel V 1 et les tubes 16 à une seconde source alternative de haute fréquence 19, délivrant un deuxième potentiel V 2 Les ions à accélérer sont injectés dans l'accélérateur au

moyen d'un injecteur 20.

Selon l'invention, l'accélérateur linéaire

comprend, de plus, des tubes de glissement supplémen-

taires 22, disposés au milieu des intervalles, sépa-

rant les tubes 14 et les tubes 16 Ces tubes supplé-

mentaires 22 sont portés à un potentiel V 3 très diffé-

rent des potentiels V 1 et V 2 Par exemple, le poten-

tiel V 1 peut présenter une valeur V et le potentiel V 2 une valeur voisine de +V, le potentiel V 3 pouvant être celui de la masse, comme représenté sur les figures 2 a

et 2 b.

La présence de ces tubes de glissement sup-

plémentaires 22 permet de doubler le nombre d'inter-

valles d'accélération ainsi que celui des tubes de

glissement Ceci permet de réduire le diamètre exté-

rieur des tubes de glissement d'environ un facteur 2,

et donc, de diminuer la charge capacitive de ces tu-

bes.

La diminution de cette charge capacitive en-

traîne une dissipation d'énergie, plus faible que

celle dissipée dans les dispositifs de l'art anté-

rieur, conduisant à une augmentation de l'impédance

shunt linéique efficace de l'accélérateur linéaire.

Des essais ont montré que cette impédance shunt était

multipliée par un facteur de l'ordre de 2 ou 3.

Dans l'application à un accélérateur li-

néaire de particules chargées du type Wideroe, on por-

te les tubes de glissement 14 à des potentiels alter-

natifs voisins de V et les tubes de glissement 16 soit, à des potentiels alternatifs voisins de V soit à des potentiels alternatifs voisins de -V, les tubes de glissement supplémentaires 22 étant alors portés à la

masse.

Le fait que les tubes de glissement 16

soient portés soit, à des potentiels alternatifs voi-

sins de V, soit à des potentiels alternatifs voisins

de -V, permet de faire fonctionner l'accélérateur li-

néaire sur deux modes différents, étant donné que la période spatiale du champ électrique haute fréquence

régnant dans les intervalles I', compris entre les tu-

bes de glissement 14 ou 16 et les tubes supplémentai-

res 22, est deux fois plus grande dans le deuxième cas (-V) que dans le premier cas (V), et notamment en ce qui concerne le premier harmonique dudit champ En conséquence, lorsque la période de ce champ électrique est la même dans les deux cas, une particule synchrone devra aller deux fois plus vite dans le deuxième cas

que dans le premier.

Le premier mode de fonctionnement, appelé

mode lent et qui correspond à un type de fonctionne-

ment classique, permettra d'accélérer un premier type

d'ions et le second mode, appelé mode rapide, permet-

tra d'accélérer un deuxième type d'ions plus légers

que les premiers.

Selon une réalisation particulière de l'ac-

célérateur linéaire de l'invention, tous les tubes de glissement présentent, comme représenté sur la figure

2 a, une longueur 1 égale à la longueur g d'un inter-

valle i', séparant les tubes de glissement 14 ou 16

des tubes supplémentaires 22 Dans une telle réalisa-

tion, la longueur 1 et la longueur g sont régies par

l'équation 1 = g = X/4 dans laquelle X est la lon-

gueur d'onde dans le vide et L le rapport de la vi-

tesse des ions à celle de la lumière, dans le cas d'un

fonctionnement en mode lent.

En supposant le champ électrique homogène dans les intervalles d'accélération I', des calculs

simples montrent que, dans cette réalisation, l'effi-

cacité N du mode rapide par rapport au mode lent est voisine de 0,76, autrement dit, l'énergie acquise par une particule dans un intervalle d'accélération I', pour une même valeur de potentiel V, est 0,76 fois

plus faible en mode rapide qu'en mode lent.

Afin d'améliorer le fonctionnement de l'ac-

célérateur linéaire en mode rapide, on peut, selon l'invention, utiliser des tubes de glissement inégaux tout en gardant des intervalles d'accélération I' de

longueur g identiques, c'est-à-dire tel que g = Lx/4.

Ceci est représenté sur la figure 2 b En particulier, les tubes de glissement supplémentaires 22 présentent

une longueur lm inférieure à la longueur g d'un inter-

valle I', séparant un tube de glissement 14 ou 16 d'un tube de glissement supplémentaire 22, et les tubes de glissement 14 et 16 une longueur ln supérieure à la

longueur g d'un intervalle I'.

Par exemple, lorsque la longueur li est pri-

se égale à l/2 g et la longueur ln égale à 3/2 g, on obtient une efficacité î du mode rapide par rapport au mode lent de 0,97, l'efficacité du mode rapide étant accrue d'un facteur égal à 1,18, par rapport au cas o 1 est égal à g, tandis que l'efficacité du mode lent

est dégradée d'un facteur égal à 0,92 De même, lors-

que la longueur l est prise égale à -3/4 g et la lon-

gueur 1 N égale à 5/4 g, on obtient une efficacité i du

mode rapide par rapport au mode lent de 0,85, l'effi-

cacité du mode rapide étant accrue de 9 %, par rapport au cas o 1 est égal à g, tandis que l'efficacité du

mode lent n'est dégradée que de 2 %.

Si on suppose les fréquences de fonctionne-

ment et les impédances shunt linéiques efficaces pra-

tiquement identiques sur les deux modes, il est facile de voir qu'avec une puissance haute fr 4 quence donnée, si l'accélérateur peut accélérer sur le mode M"nt des

ions dits lourds tels que le rapport q/A soit supé-

rieur au rapport (q/A)L à une énergie WL par nucléon, cet accélérateur pourra accélérer sur le mode rapide, à l'énergie WR égale à 4 WL par nucléon, des ions dits légers tels que le rapport (q/A) soit supérieur au rapport (q/A)R, ce dernier rapport étant défini par la relation (q/A)R =; on rappelle que q représente la

charge de l'ion et A sa masse.

Sur les figures 3 a et 3 b, on a représenté une réalisation pratique d'un accélérateur linéaire

selon l'invention Cet accélérateur comprend une cavi-

té 24, fonctionnant sur le mode transversal, situé à

l'intérieur d'une enveloppe cylindrique 26 conductri-

ce Dans cette cavité 24, sont logés alternativement

des tubes de glissement 28 et 30 supportés, par l'in-

termédiaire de languettes telles que 31, respective-

ment par deux plaques 32 et 34 (figure 3 a) Ces pla-

ques 32 et 34, disposées radialement, sont diamétrale-

ment opposées et électriquement solidaires de l'enve-

loppe 26 L'ensemble constitue une cavité résonnante dans laquelle les tubes de glisse iïtct 28 sont portés

approximativement à un même potentiel alternatif ins-

tantané V et les tubes 30 approximativement à un même

potentiel soit V, soit -V.

Entre les tubes de glissement 28 et 30 sont intercalés des tubes supplémentaires 36 Ces tubes 36 sont portés par une plaque 38 (figure 3 b) disposés dans un plan perpendiculaire à celui contenant les

plaques 32 et 34, et reliés électriquement à l'enve-

loppe 26 Cette plaque 38 est portée au potentiel de

la masse.

Sur la figure 4, on a représenté le schéma électrique correspondant à la réalisation décrite sur

les figures 3 a et 3 b Les selfs L correspondent à l'in-

ductance due aux flux du champ magnétique dans chacun des quadrants de la cavité 26, ces quadrants étant

délimités par les plaques 32, 34 et 38 Les condensa-

teurs C représentent les capacités réparties d'une part, entre la plaque 32 et la masse et, d'autre part, entre la plaque 34 et la masse Le condensateur C' représente la capacité répartie entre les plaques 32

et 34.

Le schéma électrique représenté sur la figu-

re 4 peut être considéré comme formé de deux circuits a et b, accordés sur la même fréquence et couplés par

le condensateur C'.

Les deux modes de fonctionnement de l'accé-

lérateur linéaire correspondent l'un (le mode lent) à la résonance de l'inductance L en parallèle avec la capacité C/2, les potentiels V étant de même signe, et

l'autre (le mode rapide) à la résonance de l'inductan-

ce L en parallèle avec la capacité C'+C/2, les poten-

tiels V par rapport à la masse étant opposés.

La présence du condensateur C' permet de sé-

lectionner le mode de fonctionnement que l'on désire, car la fréquence de résonance FR du premier mode est plus faible que la fréquence de résonance FL du second mode La puissance est fournie par un générateur HF

unique, accordable sur les fréquences F R et FL.

Le rapport de ces deux fréquences de réso-

2 C nance FL/FR étant égal à 1 ±e on peut, dans une

L R C

certaine mesure, modifier ce rapport en jouant sur la valeur de C', c'està-dire en jouant par exemple sur la dimension des plaques qui supportent les tubes de glissement Ceci permet d'optimiser l'accélérateur linéaire de l'invention pour deux familles d'ions dont les rapports des charges massiques sont inférieurs à

4 Par exemple, avec un tel accélérateur on peut accé-

lérer des protons et des deutons, ce qui peut être

particulièrement intéressant dans le cadre des appli-

cations médicales.

Des mesures électriques, effectuées sur

* l'accélérateur linéaire décrit ci-dessus et sur un ac-

célérateur linéaire de type classique de mêmes dimen-

sions extérieures ont montré que, pour une cavité

fonctionnant sur deux modes selon l'invention, l'impé-

dance shunt linéique efficace de cette cavité, fonc-

tionnant sur le mode lent, est apparue légèrement su-

périeure à celle d'une cavité fonctionnant sur un seul mode, pour des fréquences de fonctionnement et des

coefficients 1 L identiques ff L était voisin de 0,12).

Sur le mode rapide, l'impédance shunt linéique effica-

ce, obtenue avec la cavité à deux modes, est environ deux fois supérieure à celle obtenue avec la cavité à un seul mode pour le même coefficient n R ( 1 R était

voisin de 0,21).

Le bon comportement de l'impédance shunt li-

néique efficace pour des valeurs de 5 élevées (e supé-

rieur à 0,15) est dû au fait que l'accélérateur li-

néaire, selon l'invention, comporte deux fois plus de tubes de glissement et des intervalles d'accélération deux fois plus courts que les accélérateurs linéaires classiques. La réalisation pratique décrite cidessus correspond à un accélérateur linéaire dont la cavité

fonctionne en mode transversal Bien entendu, tout au-

tre mode de réalisation pratique peut être envisagé.

Selon l'invention, la structure décrite précédemment peut être avantageusement utilisée dans un accélérateur linéaire comportant un étage d'entrée utilisant la focalisation d'un faisceau d'ions par

quadrupôle à radiofréquence.

On sait que pour des valeurs de f faibles (inférieures à 0,05 > la focalisation est difficile à réaliser par les moyens habituels Or, si les étages à haute énergie utilisent des cavités fonctionnant sur deux modes, conformément à l'invention, il faut que

l'étage d'entrée puisse fonctionner sur les deux fré-

quences de résonance correspondantes (FR et FL) et

que, sur chacune de ces fréquences, cet étage fournis-

se un faisceau d'ions ayant des coefficients diffé-

rents pour chacune de ces deux fréquences, correspon-

dant aux valeurs acceptées par l'étage suivant.

Bien qu'il soit possible d'obtenir ce résul-

tat par exemple en utilisant deux quadrupÈles à radio-

fréquence différents, fonctionnant respectivement aux fréquences FL et FR, il est néanmoins préférable, pour des raisons de simplicité, d'économie et d'homogénéité de l'accélérateur, de réaliser cet étage d'entrée sous

la forme d'une structure à deux modes.

On a représenté sur la figure 5 deux tubes

de glissement 40 a et 40 b à quadrupôles à radiofréquen-

ce Selon l'art antérieur, ces tubes de glissement 40 a et 40 b, reliés à la structure de l'accélérateur à

l'aide des tiges 41, comportent chacun un anneau cen-

tral 42 sur lequel sont montés deux jeux 44 et 46 de deux demi-doigts respectivement 48 et 50 Ces jeux, étant disposés parallèlement à l'axe 52 de l'anneau central 42, sont situés de part et d'autre de l'anneau central 42 De plus, les demi-doigts 48 du jeu 44 et

les demi-doigts 50 du jeu 46 sont disposés symétrique-

ment par rapport à l'axe de l'anneau, autrement dit

diamétralement opposés.

Par ailleurs, dans un accélérateur linéaire utilisant de tels tubes de glissement, deux tubes de

glissement consécutifs, tels que 40 a et 40 b, sont dis-

posés l'un par rapport à l'autre de façon que la dis-

position des demi-doigts de l'un des deux tubes, par exemple 40 b, se déduise de celle des demi-doigts de l'autre tube, par exemple 40 a, par une rotation de

autour de l'axe 52 de l'anneau.

Dans les accélérateurs linéaires classi-

ques, comportant des tubes de glissement à quadrupôle à radiofréquence, les demi-doigts des deux jeux, c'est-à-dire les demi-doigts 48 et 50 correspondant respectivement aux jeux 44 et 46, sont situés dans le

prolongement l'un de l'autre, (figure 5).

Une telle disposition des demi-doigts peut

être utilisée lorsque l'accélérateur fonctionne en mo-

de lent.

En ce qui concerne le fonctionnement en mode rapide il n'en est pas de même En particulier, il

n'est pas possible d'obtenir un effet de gradients al-

ternés en ce qui concerne le champ électrique.

Pour remédier à cet inconvénient, on utili-

se, comme représenté sur la figure 6 et conformément à

l'invention, pour les deux jeux des demi-doigts déca-

lés entre eux d'un angle de Dû, en particulier, les demi-doigts 54 et 60 correspondant respectivement aux

deux jeux 56 et 58 forment entre eux un angle de 3.

Selon l'invention, ce décalage d'un angle de est réalisé pour un sur deux dûs tubes de glisse- ment Il peut être réalisé soit, sur les tubes de glissement 14 et 16 portés respectivement au Potentiel V et au potentiel + V, soit sur les tubes de glissement

supplémentaires 22 portés au potentiel de la masse.

Sur la figure 6, les demi-doigts décalés

sont ceux des tubes de glissement supplémentaires 22.

Pour les autres tubes de glissement, les demi-doigts 48, 50 des deux jeux 44 et 46 sont disposés, comme dans l'art antérieur, -dans le prolongement l'un de l'autre, ici les tubes de glissement 14 et 16 Les

éléments constituant les tubes de glissement qui res-

tent inchangés par rapport à ceux de l'art antérieur

portent les mêmes références que ceux de la figure 5.

Il est à noter qu'une telle disposition des demi-doigts peut être envisagée dans les accélérateurs classiques, c'est-à-dire ne comportant pas de tubes de glissement supplémentaires, ceci permet d'obtenir une

focalisation plus intense du faisceau d'ions en dou-

blant la période spatiale du champ focalisant, ce qui permet par exemple d'accélérer un faisceau plus intense

pour un diamètre donné.

L'invention a été décrite dans son applica-

tion à l'accélération des ions; elle n'est toutefois pas limitée à cette application et, en particulier, elle peut être utilisée pour accélérer des électrons, auquel cas les seuls aménagements à apporter sont des

modifications du dimensionnement des différents com-

posants.

On sait que les électrons deviennent relati-

vistes à des énergies relativement faibles L'impédan-

ce shunt des accélérateurs à ondes stationnaires à tu-

bes de glissement classiques devient alors très fai-

ble. C'est pourquoi on utilise habituellement pour accélérer les électrons des accélérateurs à ondes progressives fonctionnant en hyperfréquences, quoique les techniques correspondantes soient relativement

coûteuses et d'une mise en oeuvre assez délicate.

La technique proposée par l'invention per-

met d'augmenter de façon très sensible l'impédance

shunt des accélérateurs d'électrons à ondes station-

naires et à tubes de-glissement, ce qui permet de con-

sidérer plus favorablement la réalisation et l'emploi

de machines très rustiques, fonctionnant en ondes mé-

triques, en vue par exemple de la stérilisation indus-

trielle. Par ailleurs, l'invention peut être mise en oeuvre dans d'autres structures que la structure du

type Wideroe.

Par exemple, l'invention présente un inté-

rêt en ce qui concerne les accélérateurs à cavités réentrantes couplées (par trous ou par boucles):

l'adjonction du tube de glissement supplémentaire per-

met de réduire le diamètre des tubes de glissement.

L'avantage est probablement moins grand que

pour un accélérateur Wideroe ou un accélérateur à ca-

vité T E tel que celui décrit, mais cette solution peut être intéressantepour de fortes valeurs de f, en

particulier pour les électrons.

Enfin, un accélérateur de type Alvarez peut être considéré comme une série de cavités réentrantes

empilées à la suite les unes des autres dans lesquel-

les les courants sur les deux faces de parois adjacen-

tes sont égaux et opposés, ce qui permet de supprimer

lesdites parois.

2527413.

Il est bien connu que l'impédance shunt de l'Alvarez se dégrade-très vite à partir de valeurs de 1 i relativement faibles ( 0,1 à 0,15), parce que les tubes deviennent alors à la fois très gros et très longs: le courant au milieu de chaque tube devient

alors très important.

L'adjonction de tubes supplémentaires per-

met certainement d'améliorer très sensiblement l'im-

pédance shunt.

Enfin, en ce qui concerne les tubes de glis-

sement supplémentaires ils ne sont pas obligatoirement

reliés à -la masse Toutefois, pour des raisons prati-

ques, on ne peut que les relier à l'enveloppe par une

impédance self ique qui peut être soit très faible, au-

quel cas le tube supplémentaire est pratiquement au potentiel de l'enveloppe, soit'élevée, auquel cas le

tube supplémentaire sera porté à un potentiel intermé-

diaire entre ceux des extrémités des tubes de glisse-

ment adjacents Ces impédances sont pratiquement cons-

tituées par les supports conducteurs des tubes de

glissement supplémentaires.

Claims

REVENDICATIONS

1 Accélérateur linéaire de particules chargées comportant, à l'intérieur d'une enveloppe

conductrice ( 26), des tubes de glissement ( 14, 16) dé-

finissant entre eux des intervalles d'accélération (I)

de longueur telle que, dans deux intervalles succes-

sifs, la composante longitudinale du champ électrique présente un module identique, caractérisé en ce qu'il

comprend, dans chaque intervalle, un -tube de glisse-

ment supplémentaire ( 22) disposé sensiblement au mi-

lieu de l'intervalle entre deux tubes voisins et relié électriquement à ladite enveloppe par une impédance, l'ajout de ces tubes de glissement supplémentaires ( 22) permettant de diminuer le diamètre des tubes de glissement et de multiplier l'impédance shunt linéique

efficace de la structure de l'accélérateur.

2 Accélérateur linéaire selon la revendi-

cation 1, du type accélérateur linéaire de Wideroe,

caractérisé en ce que, les tubes de glissement supplé-

mentaires ( 22) étant reliés à la masse, un sur deux des autres tubes de glissement ( 14) est relié à une source de potentiel instantané V, le suivant ( 16) est relié à une source de potentiel instantané V', de même signe ou à une source de potentiel instantané -V' de signe

contraire, de façon à permettre deux modes de fonc-

tionnement, un mode de fonctionnement rapide, adapté à un premier type d'ions, et un mode de fonctionnement lent, adapté à un second type d'ions plus lourds que

les premiers.

3 Accélérateur linéaire selon la revendi-

cation 2, caractérisé en ce que tous les tubes de glissement ( 14, 16, 22) présentent une longueur égale à la longueur de l'intervalle (I'), séparant un tube de glissement supplémentaire ( 22) et un autre tube de

glissement ( 14, 16).

4 Accélérateur linéaire selon la revendi-

cation 2, caractérisé en ce que les tubes de glisse-

ment supplémentaires ( 22) présentent une longueur in-

férieure à la longueur de l'intervalle (I'), séparant un tube de glissement supplémentaire ( 22) et un autre tube de glissement ( 14, 16), et en ce que les autres tubes de glissement ( 14, 16) présentent une longueur

supérieure à la longueur dudit intervalle.

Accélérateur linéaire comportant un éta- ge d'entrée utilisant la focalisation d'un faisceau d'ions par quadrupôle à radiofréquence, caractérisé en ce que tous les tubes de glissement ( 14, 16, 22) de l'étage d'entrée comportent un anneau central ( 42) sur lequel sont montés, parallèlement à l'axe ( 52) de

l'anneau, deux jeux ( 44, 46, 56, 58) de deux demi-

doigts ( 48, 50, 54, 60) disposés de part et d'autre de l'anneau, les demi-doigts de chaque jeu étant disposés symétriquement par rapport à l'axe de l'anneau, les demi-doigts des deux jeux étant décalés entre eux d'un angle de 2, pour un sur deux des tubes de glissement, et situés dans le prolongement l'un de l'autre, pour

les autres tubes de glissement.