NO180099B - Partikkelakselerator - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en elektrostatisk partikkelakselerator. Mer spesielt angår'oppfinnelsen en partikkelakselerator som har en radielt anordnet Cockcroft-Walton spenningsmultiplikator.

Akseleratorer for ladede partikler som anvendes ved oljebrønnlogging produserer generelt sekundærstråler av uladede partikler, såsom nøytroner og fotoner, som på effek-tiv måte gjennomtrenger borehullformasjonen. På tegningen viser f.eks. fig. l et skjematisk diagram av en kjent nøytrongenerator 10. Nøytrongeneratoren 10 består av en trykkbeholder av metall 12 som huser en Cockcroft-Walton (C-W) spenningsmultiplikator 14. C-W multiplikatoren består av en krets av diskrete elementer som er sammenkoblet i en stigekrets. C-W multiplikatoren blir matet med effekt fra en spenningsforsyning 16 som energiserer en transformator 18 inne i den metalliske trykkbeholder 12. C-W multiplikatoren 14 multipliserer effekten fra transformatoren 18 som beskrevet nedenfor med henvisning til fig. 2 og 3. Utgangs-signalet fra C-W multiplikatoren 14 forspenner ringen 20 til et akselerasjonsrør 22 og et ionemål 24. Således blir ioner fra en ionekilde 26 akselert mot målet 24 på kjent måte. En motstand 28 beskytter akselerasjonsrøret 22 mot strømstig-ninger. Fig. 2 illustrerer en to-trinns Cockcroft-Walton spenningsmultiplikator. Cockcroft-Walton spenningsmultiplikatoren 14 består i hovedsak av en oscillerende spenningsdrivkilde 16 (ikke nødvendigvis sinusformet), to seriekondensatorbanker 30, 32 og en diodematrise 34 som sammenkobler kondensatorene. Kondensatorene Cl og C3 representerer en vekselstrømkondensatorbank 32 og kondensatorene C2 og C4 representerer en likestrømkondensatorbank 32. Diodene Dl til D4 er høyspenningslikerettere. Ved positive topper på spenningskilden vil diodene Dl og D3 lede og D2 og D4 være motsatt forspent (av). Ved dette tidspunktet vil kondensatorene Cl og C3 være oppladet. Ved negative spen-ningstopper er Dl og D3 av og D2 og D4 leder, og lader C2 og C4. Fig. 3 viser en simulering av kretsen på fig. 2. Alle komponentene er antatt å være ideelle. Kretsen blir eksi-tert av en sinusoidal kilde med 15kV toppspenning, og med en 1 ohm kildeimpedans 36. Strøm gjennom en 12 Mn belastnings-motstand 28 er omtrent 5 mA. Det er vist spenningskurver, med referanse til jord, fra punktene V(l) til V(5). Syklu-sen på fig. 3 opptrer etter at ladetransienter har avtatt. V(l) er stigeeksitasjonsspenningen. Ved tidspunktet A på fig. 3 er diodene D2 og D4 motforspent (av) og diodene Dl og D3 begynner å lede. Mens strøm flyter gjennom Dl inn i Cl er punkt V(2) på en spenningsytterlighet lik null. Spenningen i V(3) er også i en ytterlighet og er lik V(4). Såsnart kilden når sin toppspenning slutter strøm å flyte gjennom Dl og D3. Fra dette punktet inntil tidspunktet B blir alle diodene motforspent og det flyter ingen ladning mellom kondensatorbankene. Ladning fortsetter å avledes fra C2 og C4 gjennom belastningsmotstanden 28 og bringer spenningene V(4) og V(5) til å falle. Ved tidspunktet B begynner også diodene D2 og D4 å lede og overfører ladning fra kondensatorene Cl og C3 til C2 og C4. Ladning fortsetter inntil kilden når sin negative toppspenning i tidspunktet C. Ved hver halve syklus av spenningssignalet blir den resulterende ladningen hevet opp suksessive trinn på stigen til aksel-erasjonsrøret 22.

Fig. 3 illustrerer at alle nodene på vekselstrøm-kondensatorbanken 3 0 har en oscillerende komponent som i hovedsak er lik komponenten hos kilden 16. Den store rip-pelspenningen er en grunn for at vekselstrømbanken 30 er uegnet å bruke til spenningsutjevning rundt akselerasjons-røret 22. En mer viktig grunn for å ikke feste et akse-lerasjonsrør til vekselstrømbanken 30 er tapet i stigelade-effektivitet på grunn av strøkapasitans fra vekselstrøm-banken til jord. Strøkapasitanser fra likestrømbanken 32 til jord vil i virkeligheten hjelpe til å lade effektivt.

Et slikt arrangement resulterer imidlertid i et ikke-lineært felt, spesielt ved enden av stigen mot motstanden 28. Ethvert gitt dielektrisk materiale brukes optimalt i et lineært felt, siden alle delene til det dielektriske materialet blir likt påkjent. Ved svært høye feltstyrker kan elektrostatiske krefter redusere elektrodeavstanden ved at det dielektriske materialet deformeres, hvilket fører til sammenbrudd. Problemet er spesielt alvorlig i utforminger hvor det dielektriske materialet ikke blir avgrenset meka-nisk i alle tre dimensjoner. Et hovedhinder mot økt nøytronutbytte har imidlertid vært høyspenningsutladning innenfor nøytronrøret og i den omgivende isolasjon. Høyere nøytronutbytte kan oppnås ved økt strålestrøm, men dette har ulempene med minsket mållevetid og høyere måleffekttap. C-W multiplikatoren 14 til nøytrongeneratoren 10 produserer et radielt felt som er ikke-lineært siden feltet er en funksjon av inversverdien til radiusen.

Spenningsdelere med en eller to mellomliggende elektroder har blitt brukt i Van de Graaff akseleratorer for til-nærmet å linearisere et radielt felt. Spenningsdelerne blir imidlertid drevet av en resistiv spenningsdeler. Van de Graaff akseleratorer bruker også resistive spenningsdelere for å linearisere det aksielle feltet. Enkle kapasitive spenningsdelere har også blitt brukt til i noen grad å linearisere radielle felter i høyspenningskabeltermin-eringer. Disse kapasitive delere består av enkle, passive (ikke-drevne) delere.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i patentkravene angitte trekk.

En utførelse av oppfinnelsen angår et apparat som har en partikkelkilde, en spenningsforsyning og en Cockcroft-Walton spenningsmultiplikator. Spenningsmultiplikatoren multipliserer spenningssignalet og innbefatter en bank av kondensatorer anordnet radielt i forhold til hverandre. En lineær spenningsøkning opptrer mellom kondensatorene. Apparatet innbefatter også et akselerasjonsrør som er forspent av den multipliserte spenningen.

En fremgangsmåte for å fremstille en slik partikkelakselerator omtales også nedenfor. Trinnene omfatter å anordne ledende folier på et isolerende ark, sammenkobling av foliene i en C-W krets, rulling av arket med foliene til en sylinder, slik at foilene og det isolerende arket danner kondensatorer anordnet radielt i forhold til hverandre. Oppfinnelsen har følgende fordeler: Partikkelakseleratoren i henhold til oppfinnelsen har lineære aksiale og lineære radielle felter og tilveiebringer høyere spenninger. Når akselerasjonsrøret til partikel-akseleratoren er utstyrt med en konvensjonell ionekilde og mål som er egnet til nøytrongenerering, oppnås høyere nøy-tronflukser. Alternativt vil det, når akselerasjonsrøret er utstyrt med en elektronkanon og egnet mål for bremsestråle-fotonproduksjon oppnås høyere fotonflukser..Med høyere nøytronflukser kan omgivelsesinnvirkninger reduseres på grunn av økt kilde til detektoravstand; og sikkerheten kan økes siden isotopiske nøytronkilder kan erstattes; og den statistiske presisjon eller loggehastigheten kan forbedres. Tilsvarende fordeler oppnås når det gjelder fotonproduksjon. Partikkelakseleratoren til denne oppfinnelsen er i stand til å passe i et borehull for å logge formasjon. I en geometri med konsentriske koaksiale sylindere blir det dielektriske materialet meget godt avgrenset og elektromekanisk sammenbrudd er ikke en viktig feilmekanisme. Den radielle geome-trien til kondensatorbankene gir svært liten strøkapasitans fra vekselstrømsiden mot jord eller mot likestrømsiden av generatoren.

Oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til tegningene der fig. 1 er et skjematisk diagram av en nøytrongenerator i henhold til kjent teknikk. Fig. 2 er et skjematisk diagram av en Cockcroft-Walton spenningsmultiplikator. Fig. 3 illustrerer spenningsnivåer til elementer av multiplikatoren på fig. 2. Fig. 4 er et snitt gjennom en partikkelakselerator i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 5 viser en detalj på fig. 4.

Fig. 6 viser en detalj på fig. 5.

Fig. 7 illustrerer hvordan partikkelakseleratoren på

fig. 4 er laget.

Fig. 8 er et skjematisk diagram av en annen partikkelakselerator i henhold til oppfinnelsen. Fig. 9 er et skjematisk diagram av en effektforsyning i henhold til denne oppfinnelse. Fig. 4 viser skjematisk en partikkelakselerator 50 i henhold til oppfinnelsen. En partikkelkilde, 52 såsom en ionekilde, genererer partikler aksielt mot et akselerasjons-rør 54. Økende spenning i suksessive ringer 56 til aksele-rasjonsrøret 54 akselererer partiklene mot et mål 58. En messingplugg 60 er forbundet ved hjelp av en brakett 62 til akselerasjonsrøret 54 bak målet 58 og lukker et ikke-ledende rør 64. Det ikke ledende røret 64 inneholder et kjølemiddel for målet 58, såsom "Fluorinert". Det ikke-ledende røret 64 sørger også for opplagring av partikkelakseleratoren 50 i

henhold til denne oppfinnelse, som beskrevet nedenfor. Rundt det ikke-ledende røret 58 er det en sjiktformet like-strømkondensatorbank 66, en diodematrise 68, og en sjiktformet vekselstrømkondensatorbank 70. Likestrømkondensator-banken 66 er forbundet til jord. Likestrømkondensatorbanken 66 er koblet fra en ytre foil (ikke vist) til en side av en transformator (ikke vist) og til jord. Vekselstrømkonden-satorbanken 70 er koblet fra en ytre foil (ikke vist) til den andre siden av transformatoren (ikke vist). Likestrøm og vekselstrøm kondensatorbankene 66 og 70 og diodene 68 er elektrisk sammenkoblet på samme måte som en C-W multiplika-tor.

I henhold til oppfinnelsen er imidlertid kondensatorene til hver bank 66 og 70 anordnet radielt i forhold til hverandre. Dette arrangement tilveiebringer en partikkelakselerator 50 som har lineær spenningsøkning i den aksielle og den radielle retning. Den aksielle retningen følger strålen av akselererte partikler. Den radielle retningen er perpen-dikulær på den aksielle retningen. I henhold til denne oppfinnelsen er spenningen utenfor anordningen ikke større enn signalspenningen. En lineær spenningsøkning finner sted mellom trinnene til akselerasjonsrøret 54 på grunn av den like avstand mellom ringene 56 som utgjør akselerasjonsrøret 54 og de like forspenningsspenningene som blir påtrykt ringene 56. En lineær spenningsøkning finner sted mellom de kapasitive trinnene til kondensatorbanken 66 på grunn av de innstilte størrelsene til kondensatorene, som er bestemt i henhold til den radielle plassering, og således omkrets-arealet til en bestemt kondensator. Det er en lik dielektrisk tykkelse for hvert kapasitivt trinn. For en ikke belastet stige er spenningsøkningen to ganger topp-spenningen til transformatoren pr. trinn, hvilket er uavhen-gig av kondensatorstørrelsen. En tilleggsegenskap med denne oppfinnelsen er at i hovedsak all strøkapasitansen fra vekselstrømsiden mot jord befinner seg i det første kondensatortrinnet med lavest spenning. Kapasitansen mot jord fra høyere spenningstrinn minsker ladningen effektivt og er en begrensende faktor når det gjelder spenningen som kan oppnås i akseleratorer av typen vist på fig. 1. Egenskapene til oppfinnelsen som besørger lineær spenningsøkning i den aksielle og radielle retning er beskrevet nedenfor under henvisning til fig. 5, 6 og 7.

Fig. 5 er en detalj av fig. 4 og viser lagene som danner likestrømkondensatorbanken 66. Akselerasjonsrøret 54 omfatter 7 aksielt anordnede ringer 56 av f.eks. Kovar. Likestrømkondensatorbanken 66 omgir i hovedsak ringene til akselerasjonsrøret 54. Hver ring er forbundet med en korresponderende enkelkondensator av likestrømkondensatorbanken 66 slik at den innerste ringen er forbundet med den innerste foilen. Ringene 56 er forspent av suksessivt høyere spenninger fra likestrømkondensatorbanken 66 slik at den høyeste spenningen blir generert ved den minste, innerste ringen.

På denne måten blir partikler fra kilden 52 akselerert mot målet 58. I tilfellet med en nøytrongenerator er kilden 52 en ionekilde, og i tilfellet med røntgen er kilden 52 en elektronkanon. Ringene 56 til akselerasjonsrøret 54 og partikkelkilden 52 er forbundet ved hjelp av keramiske isolatorer 72. En brakett 62 fester de keramiske isolatore-ne 72 og ringene 56 i forhold til målet 58. Målet 58 er av kobber og det er belagt på overflaten med titan i tilfellet med en nøytrongenerator, og det er belagt med en Wolfram-kappe i tilfellet med en røntgengenerator. Målet 58 er forbundet med messingpluggen 60, som avtetter en ende av det ikke-ledende røret 64. Et flytende dielektrisk materiale 74, såsom Fluorinert, besørger kjøling, høyspenningsisola-sjon, og fyller ethvert gap i kondensatorene i både like-strøm- og vekselstrømkondensatorbankene 66 og 70, og øker kapasitansverdiene til lagerne i hver bank. Hele partikkelakseleratoren 50 er vanligvis omgitt av Fluorinert som er inneholdt i et hus. Siden det ikke opptrer noen høyspenning utenfor partikkelakseleratoren 50 (annen enn vekselspennin-gen som er nødvendig for å eksitere vekselspenningsbanken), er isolasjonskravene mellom akseleratoren og huset beskjedne. Likestrømskondensatorbanken 66 og vekselstrømkondensat-orbanken 70 består av lag av radielt anordnede kondensatorer. , Kondensatorene til hver bank 66 eller 70 er forbundet i serie. Fig. 6 illustrerer for enkelhets skyld bare tre trinn av en sekstrinnsanordning som omfatter seks kondensatorer 74. Spenningen som produseres av hvert trinn er omtrent 30kV. De seks kondensatorene 74 består imidlertid av fire viklinger av et 50 /xm tykt ark av isolasjonsmaterialet, såsom f.eks. FEP Teflon, Kapton, eller polyfenylsulfid, som har blitt rullet, og mellom disse er det anordnet kobberfolier 76 som danner elektroder til hver kondensator 74. Hver kobberfolie 76 er 38 /zm tykk. Tynne nikkeltråder 78, med diameter 0,2 mm, forbinder kobberfoliene til hver kondensator 74 med en korresponderende enkeltring 56 til akse-leras jonsrøret 54. Fig. 7 illustrerer hvordan spenningsmultiplikatoren til partikkelakseleratoren 50 på fig. 4 er laget. Som grunnform består spenningsmultiplikatoren av et isolasjonsark, mindre ledende kobberfolier, og dioder, som er lagt sammen og så rullet på det ikke ledende røret 64. Som hvert trinn blir rullet, blir isolasjonen tilpasset som vist med den brutte linjen. Kobberfoliene danner elektroder til kondensatorene og arket danner et dielektrisk materiale mellom elektrodene.

Kobberfoliene 76 blir plassert på et ark 80 av isola-sjonsmaterialer såsom FEP Teflon. Hver kobberfolie 76 danner en elektrode til en kondensator i bankene 66 og 70. Størrelsen og avstanden til foliene 76 blir bestemt i sam-svar med deres plassering på arket 80. Foliene 7 6 nærmest enden 82 er minst og foliene 76 på den motsatte enden er størst. Foliene 76 har forskjellige størrelser og er anordnet i økende størrelse slik at den innerste folien er den minste folien. Avstanden mellom suksessive par av folier 76 øker fra enden 82. Isolasjonsarket er anordnet slik at det har en økende aksiell lengde slik at et innerste parti av arket har den minste aksielle lengden.

Kommersielt tilgjengelige dioder 84 blir så plassert på arket 80 slik at ledningene til diodene kommer i kontakt med foliene 76. En spindel (ikke vist) blir så plassert ved enden 82, og arket 80, med kobberfoliene 76 og diodene 84 blir så rullet på spindelen. Spindelen er f.eks. av plast, og består av det ikke-ledende røret 64 på fig. 4. Spindelen tilveiebringer strukturell opplagring av de nå radielt anordnede kondensatorer. Diameteren til den resulterende montasje øker ettersom arket blir rullet på spindelen. Således blir avstanden mellom og størrelsen til kobberfoliene større mot den motsatte enden for å kompensere for økningen i omkretsareal som finner sted ettersom diameteren til montasjen øker. Oppfinneren har funnet ut at det ikke er nødvendig med noen loddeforbindelser mellom kobberfoliene 76, isolasjonsarket 80 eller diodene 84. Elektrostatiske krefter er tilstrekkelige til å klemme folielagene og isolasjonsarket sammen og opprettholde elektrisk kontakt når partikkelakseleratoren 50 drives.

For likestrømbanken er det siste kobberlaget jord og fungerer som platen til den første kondensatoren. Metall-foliene fungerer som plater til de påfølgende kondensatorene. Den aksielle lengden til metallskjermene minsker ettersom en går radielt innover. Dette gjør lekkasjeveien til jord lenger og reduserer sterkt strøkapasitansen mot jord og strøkapasitansen fra vekselstrømplatene til likestrøms-platene. Den aksielle lengden til hver kondensatorbank er minimum 41 cm (16") for å besørge tilstrekkelig kapasitans for å gi akseptabel ladningsoverføring for en stigebelast-ning på 400 mA. Lengden til hver kondensator vil måtte justeres for forskjellige stigebelastninger.

Det sekstrinns akselerasjonsrøret i henhold til denne oppfinnelsen er i stand til i det minste 180kV drift i et 51 mm (2") indre diameter, jordet hus. Et titrinns akse-leras jonsrør vil gi 3 00kV. Ved å bruke to effektforsyninger med motsatt polaritet bør drift av et røntgenstråle- eller nøytronrør ved 600kV være mulig.

I en gitt kondensatorbank er kapasitansen på innsiden av banken mindre enn på utsiden av banken på grunn av lengdevariasjoner. Den totale lengden til kondensatorene er innstilt ved den nødvendige minimale kapasitans, som avhen-ger av belastningsstrømmen, driveffekten og strøkapasi-tanser. Erfaring med stigesimuleringer har vist at for drivfrekvenser over en 1kHz, belastningsstrømmer på 500 /iA eller mindre og for praktiske strøkapasitanser, er en mini-mumskapasitans (for hver kondensator i en streng) på 2nF akseptabelt for stiger på opptil 10 trinn.

Kondensatorene er tilformet av sylindriske elektroder med innskutte isolerende sylindere. Den innerste elektroden (høyest spenning) er avpasset med målet 58 ved hjelp av braketten 62 slik at overflaten til målet 58 er trukket tilbake fra denne elektroden. På denne måten er det i hovedsak ikke noe radielt elektrisk felt på måleoverflaten. Hver elektrode strekker seg lenger mot ionekilden 26 (dvs. aksialt) enn sin nabo med mindre radius. Med passende valg av den aksielle utstrekning til elektrodene blir det høye radielle elektriske feltet mellom elektrodene overført til et i hovedsak lineært aksialt felt i stråle- og måleområdet.

Fig. 8 viser skjematisk en annen partikkelakselerator 50 i henhold til oppfinnelsen. I denne utførelsen er akse-leras jonsrøret 54 konstruert, og ringene 56 festet til elektroder 114 til en radielt anordnet seriekondensatorbank 116, som på den tidligere utførelsen, men elektrodene 114 til kondensatorbanken 116 er elektrisk koblet til trinn 118 i en Cockcroft-Walton spenningsmultiplikator 120 av konvensjonell på linje konstruksjon. Denne oppfinnelse har mange av fordelene til den første utførelsen, siden både det aksielle og radielle elektriske felt kan gjøres lineært ved passende avstandsplassering av akselerasjonsrørringene 56 og radielle kondensatorer 116. Det er også viktig at ingen høyspenning er tilstede på overflaten til anordningen, hvilket medfører svært beskjedne isolasjonskrav. En ulempe ved denne utfø-relsen sammenlignet med den første er imidlertid den høyere kapasitansen fra vekselstrømsiden til likespenningsiden hvilket medfører en tilsvarende dårligere ladningsover-føringseffektivitet.

Fig. 9 viser skjematisk en effekt eller kraftforsyning i henhold til oppfinnelsen. Dersom akselerasjonsrøret blir . erstattet med en høyspenningskonnektor og kabel, som vist på fig. 9, kan Cockcroft-Walton spenningsmultiplikatoren som

beskrevet i den forutgående utførelse av oppfinnelsen brukes som en frittstående høyspenningseffektforsyning. En koaksi-al høyspenningskabel 110 termineres i en høyspennings-konnektor bestående av en sentral leder 111 og en konus-formet isolator 112. Oppfinnelsen har den iboende egenskap at den er mer kompakt enn konvensjonelle Cockcroft-Walton høyspenningseffektforsyninger siden ingen spenninger som er høyere enn eksiteringsspenningen er tilstede på utsiden av anordningen, hvilket fører til lavere isolasjonskrav. Cockcroft-Walton effektforsyningen kan også omfatte koaksiale rør istedet for et rullet isolasjonsark. I hvert tilfelle er det som det sees i tverrsnitt anordnet vekslende lag av isolasjon og ledere.

Det skal nå beskrives et eksempel.

En 5-trinns Cockcroft-Walton generator ble bygd på følgende måte. Det ble utskåret folier av et 3 6 /xm tykt kobberemne. _To folier, hver med lengdene 25 cm (10"), 26,7 cm (10,5"), 27,9 cm (11"), 29,2 cm (11,5"), 30,5 cm (12") og 31,8 cm (12,5") og bredde 19,1 cm (7,5") ble utskåret. Den korteste av de to foliene ble plassert på en 51 ixm (0,002") tykk, 122 cm (48") FEP Teflonfilm, 20 cm (8") fra hverandre. Ledninger ble loddet til Amperex BY714 dioder (2 i serie) og diodemontasjen ble plassert på kobberfoliene og teflonfilmen som beskrevet tidligere. En foliekarbonatstang med diameter 2,5 cm (1") ble brukt som viklingsspindel. Etter vikling av omtrent en omgang, ble den andre diodemontasjen (som forbinder vekselspenningkondensatorene med høyest spenning med den nest høyeste likestrømkondensatoren) lagt på plass. Teflonfilmen ble viklet omtrent fem flere omganger før det neste paret kobberfolier ble plassert i stilling. Dette ga fire lag 51 jum (0,002") tykk teflon for å danne kondensatorens dielektriske sjikt. Ved dette punktet ble teflonfilmen som allerede var opprullet avskåret til den passende lengden, og det neste kondensatortrinnet ble rullet. Siden diodene har en diameter på omtrent 2,5 mm (0,1") er noen luftgap uunngå-elige, mellom teflonsjiktene og kondensatorens dielektriske materiale. Etter vikling ble ledninger for tilkobling til høyspenningstransformatoren loddet til det ytterste kobber-sjiktet til vekselstrøm og likestrømkondensatorbankene. Hele montasjen, med en diameter på omtrent 3,6 cm (1,4"), ble lastet inn i et polykarbonathus med 5,1 cm (2") i diameter, som ble tømt for luft og fylt opp med FC5311 "Fluorinert". Væsken ble så satt under trykk til 172 kPa (25 PSI) med SF6. Prøvene med en 2Gft belastning og 10kHz drivfre-kvens indikerte en utgangsspenning på nær 100% av den maksi-malt mulige (ti ganger toppen til vekselstrømdriv-spenningen). Spenningsgeneratoren arbeidet tilfredsstillende opp til og innbefattende 16kV topp vekselstrømdriv-spenning, for en likestrømspenningsgenerering på omtrent 160kV.

En andre anordning av tilsvarende konstruksjon, men med 12 trinn, arbeidet tilfredsstillende opp til og innbefattende 25kV topp eksitasjonspenning, hvilket ga omtrent 3 00kV likestrøm.

Modifikasjoner.

Kondensatorbanken er forspent med en negativ polaritet for å akselerere positive ioner for generering av nøytroner, og med en positiv polaritet for genering av røntgenstråler. En tandemutførelse er også mulig. I dette tilfellet genererer kilden negative ioner, som blir akselerert til en spenning V. En karbonfolie fjerner elektronene for å frembringe en positiv ladning. Den positive ladningen blir så akselerert gjennom et system som er symmetrisk mot jord. Den kan anvendes trådgittere over åpninger i ringene til akselera-sjonsrøret for å fokusere de akselererte partiklene mot målet.

Claims (10)

1. Akselerator for ladde partikler, omfattende en kilde (52) for å generere ladde partikler, en anordning (16, 18) for å levere en signalspenning, en målelektrode (58) og en akseleratoranordning (54, 56) for å akselerere partikler langs en stråleakse fra kilden (52) mot målelektroden (58), karakterisert ved at akseleratoranordningen omfatter en kondensatorbank (66, 70) anordnet koaksialt med stråleaksen for å utgjøre kondensatorene i en spenningsmultiplikator som multipliserer signalspenningen i den hensikt å akselerere partiklene, og ved at spenningen på akseleratoranordningens utside ikke er høyere enn signalspenningen.

2. Akselerator ifølge krav 1, karakterisert ved at spenningsmultiplikatoren (66, 68, 70) er en Cockcroft-Walton spenningsmultiplikator.

3. Akselerator ifølge krav 2, karakterisert ved at kondensatorbanken omfatter en likestrøms-kondensatorbank (66) og en veksel-strømskondensatorbank (70), idet Cockcroft-Walton spenningsmultiplikatoren også innbefatter en diodebank (68) som forbinder vekselstrøms-kondensatorbanken (70) og likestrøms-kondensatorbanken (66).

4. Akselerator ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at kondensatorbanken (66, 70) er et rørformet organ som omfatter et isolasjonsark (80) og folier (76); idet foliene (76) omfatter kondensa-torenes elektroder; og arket omfatter et dielektrisk materiale mellom elektrodene.

5. Akselerator ifølge krav 4, karakterisert ved at foliene (76) har forskjellige størrelser og er arrangert i det rørformede organet etter økende størrelse slik at en innerstliggende folie er den minste folien.

6. Akselerator ifølge krav 5, karakterisert ved at isolasjonsarket (80) er anordnet i det rørformede organet for å ha en økende aksial lengde slik at en innerste del av arket har den minste aksiale lengde.

7. Akselerator ifølge et hvilket som helst av kravene 4-6, karakterisert ved at diodene (84) i diode-banken (68) og foliene (76) i vekselstrøms- og likestrøms-kondensatorbankene (66, 70) er fysisk forbundet ved hjelp av elektrostatiske krefter, slik at de er elektrisk ledende.

8. Akselerator ifølge et hvilket som helst av kravene 4-7, karakterisert ved at akseleratoranordningen omfatter aksialt anordede ringer (56) som hovedsake-lig er omgitt av det rørformede organet, og ved at hver ring (56) er forbundet med en tilsvarende enkelt kondensator (76) i banken slik at en innerste ring er forbundet med den innerstliggende folien.

9. Akselerator ifølge et hvilket som helst av kravene 3-8, karakterisert ved at strøkapasitans mot jord på vekselstrømssiden er samlet på et første kapasitans-trinn med lavest spenning.

10. Akselerator ifølge et hvilket som helst av kravene 4-9, karakterisert ved at det rørformede organet har en diameter som er mindre enn 3,8 cm (1,5").