WO2012041540A1 - Hf cavity comprising an emitter - Google Patents

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WO2012041540A1
WO2012041540A1 PCT/EP2011/058328 EP2011058328W WO2012041540A1 WO 2012041540 A1 WO2012041540 A1 WO 2012041540A1 EP 2011058328 W EP2011058328 W EP 2011058328W WO 2012041540 A1 WO2012041540 A1 WO 2012041540A1
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WO
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cavity
slot
transmitter
wall structure
space
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PCT/EP2011/058328
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Inventor
Oliver Heid
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/02—Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/14—Vacuum chambers
    • H05H7/18—Cavities; Resonators

Definitions

  • the invention relates to an RF cavity according to claim 1, a particle accelerator according to claim 10 and radar radiation system according to claim 11.
  • the object of the invention is to provide an improvedgainzu- An ⁇ order with an RF cavity with an RF transmitter.
  • the object of the invention is achieved by the RF cavity according to Pa ⁇ tenter 1, the particle accelerator according to claim 14 and the radar radiation system according to claim 15.
  • An advantage of the described RF cavity is that the wall structure of the RF cavity has a partial slot to which an RF transmitter is connected. In this way, an efficient coupling of the RF power is possible. Compared to a whole around the circumference of the wall structure which run slot, the arrangement described the pre ⁇ part on that, with less power, a higher voltage can be ⁇ coupled.
  • the slot is oriented substantially perpendicular or parallel to the longitudinal axis of, for example, the tubular wall structure of the RF cavity. In this way, efficient coupling and excitation is made possible ei ⁇ nes RF field in the wall structure.
  • a plurality of slots each having an RF transmitter are provided. In this way, the high-frequency power can be coupled in via the wall structure of the HF cavity. This achieves the construction of a more uniform high-frequency electromagnetic field.
  • the slots are the same length and / or the same width. Due to the identical design of the slots identical boundary conditions for the coupling of the high frequency are given and thus a symmetrical design of the high frequency field is guaranteed.
  • the cavity is designed as a resonator so ⁇ the formation of a resonance mode is possible.
  • the slots of the RF transmitter are formed on a current amplitude of a resonant mode of the electromagnetic high frequency field of the resonator. In this way, a good coupling into the resonator is possible.
  • the shield has a relative to the RF cavity different Resonanzfre acid sequence. In this way it is achieved that the coupling of the RF transmitter is improved, since for the RF transmitter in the resonant frequency of the RF cavity, the electrical impedance of the RF cavity is small compared to the electrical impedance of the shield. Thus, the largest proportion of the current emitted by the RF transmitter current flows in the inside of the RF cavity and not in the inside of the shield.
  • the RF current for injecting the RF power into the RF cavity can be injected into the slot edges of the slot.
  • the RF cavity has a resonant structure consisting of the resonator as the first space, a second space substantially closed to the frequency of the RF energy, and the slot as a slot-shaped connection between the first and the second space, wherein the second space is formed by the shield case and the wall.
  • the first and second spaces are formed so that the electromagnetic power injected into the slot substantially branches into the RF cavity.
  • the HF production, in particular the RF transmitter is in the re- sonante structure, in particular in the second space, integ riert ⁇ .
  • the RF transmitter has an inverter and can be connected to a current source via a DC line.
  • the DC clamping voltage is ⁇ ⁇ vice converts into an AC voltage on the site where the RF transmitter.
  • the converter can in turn be incorporated in the resonant structure, in particular in the second space.
  • the RF transmitter is connected to a coaxial line to a power source, wherein an electrically conductive Ablemantel the coaxial cable electrically conductive with the
  • Shielding is connected.
  • the central conductor of the coaxial ⁇ alnapss is connected to an electrical input of the RF transmitter. In this way, a good electrical From ⁇ shielding of the RF transmitter is achieved.
  • the RF cavity is part of a particle accelerator or Radarstrahlungssys ⁇ tems. The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Show it
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of an HF cavity
  • FIG. 2 shows a cross section through the HF cavity
  • FIG. 3 shows a cross section through a slot of the HF cavity
  • FIG. 4 shows an enlarged cross section through two slots of the HF cavity
  • FIG. 5 shows a HF cavity designed as a coaxial line
  • FIG. 6 shows a particle accelerator
  • Figure 7 shows a coaxial cable as a supply line for the RF transmitter
  • Figure 8 is a coupling device with parasitic current
  • FIG. 9 shows a further embodiment of an HF cavity.
  • FIG. 1 shows a side view of an HF cavity 11, which is preferably tubular.
  • Coupling devices 13 for coupling RF power are provided around the outer circumference of the RF cavity 11.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a front view of the HF cavity 11 of FIG. 1.
  • Figure 3 shows a longitudinal section through a coupling device 13 of the RF cavity 11. Shown is only one wall side of the RF cavity 11 in the area in which a coupling device 13 is located.
  • the RF cavity 11 has a elekt ⁇ driven conductive wall 15 having a first portion 21 and a second portion 23 which are separated in the region of the coupling-in device 13 through a slot 60 from one another.
  • an insulation 27 is disposed in the slot 60, which simultaneously represents a vacuum seal is ⁇ .
  • the conductive wall 15 has an inner side 19, which is directed into the cavity of the RF cavity 11.
  • the conductive wall 15 has an outwardly directed outer page 17. On the outer side 17 is the Einkop ⁇ pelvoretti 13 for the RF power.
  • the coupling device 13 comprises an RF transmitter 64 having a plurality of solid-state transistors 29 which are in direct contact with the two parallel tabs 25 which define the slot on opposite sides.
  • the tabs 25 are formed from parts of the wall 15, which are bent in the region of the slot 60 to the outside.
  • the solid state transistors 29 are connected via leads 31 to a DC source, not shown here.
  • control lines are provided with which the transistors 29 can be driven for transmitting RF power.
  • the RF power is coupled via a RF transmitter 64 applied to the tabs 25 high-frequency AC voltage in the wall 15. With a corresponding activation, the transistors 29 in the lugs 25 and thus in the conductive wall 15 induce high-frequency alternating currents which propagate along the conductive wall 15.
  • the tabs 25 represent Einkoppelfulnesse. Wanted is a propagation along the inner side 19 of the conductive wall 15 along and not the outer side 17 of the wall 15.
  • a Ab ⁇ screen housing 35 is provided, which on the outer side 17 of the wall 15th is applied and electrically connected to the outer ⁇ side 17 of the wall 15 is connected.
  • the shield case 35 is formed in the form of a closed cover which covers the entire slot 60 with the RF transmitter 64.
  • the shielding housing 35 is electrically connected to an edge region 62 around the slot 60 with the outside 17 electrically conductive.
  • the shield case 35 is at least partially made of an electrically conductive material.
  • the shielding device 35 is preferably made of copper gebil ⁇ det and protects both the emission of electromagnetic radiation through the RF transmitter 64 to the outside and the irradiation of electromagnetic radiation to the RF transmitter from the outside.
  • Figure 4 shows a cross section according to the line IV-IV of Fi gur ⁇ 3.
  • three RF transmitter 64 are arranged at a slot in a shield 35th
  • the slots 60 of the launcher 13 are preferential ⁇ , on a circular line perpendicular to the longitudinal extension of the cylindrical cavity. 11 Depending on the selected embodiment, the slots 60 may be different borrowed length and / or different widths.
  • the slots may also be arranged in a different orientation, in particular offset laterally relative to a circular line perpendicular to the longitudinal extension of the cavity 11.
  • the slots can be arranged with the longitudinal side parallel to the longitudinal axis of the RF cavity 11 angeord ⁇ net, wherein preferably a plurality of slots are arranged parallel zuein ⁇ other.
  • the slots are ver ⁇ divides the circumference of the RF cavity 11 is arranged.
  • Slot is assigned at least one RF transmitter. Depending on the chosen embodiment, more than one can also be used
  • Slot 60 may be arranged in a shield case.
  • Figure 5 shows a RF cavity, which is formed as a coaxial conductive Ver ⁇ connection 47 with an inner conductor 50th
  • An RF power can be fed into the coaxial connection via the coupling device 13 arranged on the outer conductor 49.
  • FIG. 6 shows an accelerator unit 65, in particular egg ⁇ NEN linear particle accelerator, along its longitudinal axis a plurality of RF-cavities 11, 11 '''as examples For example, in Figure 1 are shown, one behind the other angeord ⁇ net. Since the RF currents propagate only on the inside of the RF cavities, the RF cavities in the high-frequency range are decoupled from one another and can therefore be controlled individually by a control device 45, thereby achieving a flexible tuning of the RF cavities to a desired acceleration leaves.
  • the RF transmitters can preferably be controlled individually.
  • a transmitter in particular a radar radiation system, can be constructed with a control device 45 having only one cavity 14 and coupling devices 13 according to FIG.
  • FIG. 7 shows an embodiment in which a coaxial line 66 is provided for supplying the RF transmitter with direct current, wherein an inner conductor 67 of the coaxial line with a connection of the RF transmitter 64 and an electrical outer conductor 68 of the coaxial cable with the shielding housing 35 elekt ⁇ is conducting connected. Between the inner conductor 67 and the outer conductor 68, a first insulation 70 is arranged. The outer conductor 68 is surrounded by a second insulation 69. The outer conductor 68 may be connected to ground.
  • Figure 8 shows a schematic representation of the Einkoppelvor- direction 13 with a parasitic current I on the outside of the wall 15 and the inner sides of the shield 35, which is minimized by the choice of the geometry and material of the shielding ⁇ housing 35th
  • the RF generation or RF conversion is integrated into the resonant structure.
  • the inverter is built into a structure consisting of the resonator as the first space and a second space substantially closed to the frequency of the RF energy and one, e.g. B.
  • the second space is formed by the shield case 35 and the wall 15.
  • the HF current is injected into slot edges. Both rooms are designed to fit into the slot injected electromagnetic power branches mainly into the RF cavity 11, which is preferably designed as an RF resonator. This is he ⁇ passes through the following measures:
  • edges in the RF resonator have a direction component perpendicular to the wall current of the desired resonance mode.
  • the RF resonator is preferably operated near a resonant Stel ⁇ le, wherein the slot of the RF resonator sufficiently close to a current loop, that is at the point with the greatest power, the corresponding resonant mode.
  • the RF resonator becomes low-ohmic at this frequency compared to the second space formed by the shield case 35 and the wall 15.
  • the impedance of the shield for the output from the RF transmitter 64 RF frequency is at least 10 times greater than the impedance of the RF cavity 11 at the resonant frequency of the RF cavity.
  • the feed edges of the slot are preferably located close to a current node line of the resonance mode or the feed edges of the slot are substantially perpendicular to the wall current direction of the corresponding resonant mode.
  • the supply of the inverter can take place such that the enclosing space is transparent to the electromagnetic field generated by the SpeI ⁇ sestrom, z.
  • the enclosing space is an extension of the space between the jacket and inner conductor of the coaxial cable ⁇ represents and the jacket of the cable to the wall of the Shield housing is connected.
  • FIG. 9 shows the embodiment of the HF cavity 11 in a schematic representation, in which the slots 60 in the longitudinal direction Direction of the RF cavity and are arranged parallel to each other.
  • the RF transmitters 64 couple the RF frequency into the long sides and / or the transverse sides of the slots 60.
  • the slots 60 are preferably distributed uniformly around the circumference of the RF cavity.
  • front and rear transverse edges 72, 71 of the slots 60 are each arranged on a circular plane perpendicular to the longitudinal axis of the HF cavity 11.

Abstract

The invention relates to a HF cavity having a wall structure, which is aligned along a longitudinal axis, comprising an HF emitter connected to the wall structure for coupling in HF radiation, wherein the wall structure has a slot that is delimited by opposing longitudinal sides of the wall structure, and wherein the HF emitter is electrically connected to the two longitudinal sides of the slot. According to the invention, a shielding housing is provided, which is made of an electrically conductive material, said shielding housing being electroconductively connected to the wall structure and covering the slot with the HF emitter, wherein the slot is only guided over a part of the circumference of the wall structure.

Description

Beschreibung description
HF-Kavität mit Sender Die Erfindung betrifft eine HF-Kavität gemäß Patentanspruch 1, einen Teilchenbeschleuniger gemäß Patentanspruch 10 und Radarstrahlungssystem gemäß Patentanspruch 11. The invention relates to an RF cavity according to claim 1, a particle accelerator according to claim 10 and radar radiation system according to claim 11.
Im Stand der Technik sind verschiedene Formen von HF- Kavitäten bekannt, wie z. B. in US 47,076,68 und In the prior art, various forms of RF cavities are known, such as. B. in US 47,076,68 and
EP 0 606 870 AI beschrieben. EP 0 606 870 A1.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte An¬ ordnung mit einer HF-Kavität mit einem HF-Sender bereitzu- stellen. The object of the invention is to provide an improved bereitzu- An ¬ order with an RF cavity with an RF transmitter.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die HF-Kavität gemäß Pa¬ tentanspruch 1, den Teilchenbeschleuniger gemäß Patentanspruch 14 und das Radarstrahlungssystem gemäß Patentanspruch 15 gelöst. The object of the invention is achieved by the RF cavity according to Pa ¬ tentanspruch 1, the particle accelerator according to claim 14 and the radar radiation system according to claim 15.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein Vorteil der beschriebenen HF-Kavität besteht darin, dass die Wandstruktur der HF-Kavität einen Teilschlitz aufweist, an dem ein HF-Sender angeschlossen ist. Auf diese Weise ist eine effiziente Einkopplung der HF-Leistung möglich. Im Vergleich zu einem um den gesamten Umfang der Wandstruktur ver- laufenden Schlitzes weist die beschriebene Anordnung den Vor¬ teil auf, dass mit weniger Strom eine höhere Spannung einge¬ koppelt werden kann. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims. An advantage of the described RF cavity is that the wall structure of the RF cavity has a partial slot to which an RF transmitter is connected. In this way, an efficient coupling of the RF power is possible. Compared to a whole around the circumference of the wall structure which run slot, the arrangement described the pre ¬ part on that, with less power, a higher voltage can be ¬ coupled.
In einer Ausführungsform ist der Schlitz im Wesentlichen senkrecht oder parallel zur Längsachse der beispielsweise röhrenförmigen Wandstruktur der HF-Kavität ausgerichtet. Auf diese Weise wird eine effiziente Einkopplung und Anregung ei¬ nes Hochfrequenzfeldes in der Wandstruktur ermöglicht. In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Schlitze mit jeweils einem HF-Sender vorgesehen. Auf diese Weise kann verteilt über die Wandstruktur der HF-Kavität die Hochfrequenz- leistung eingekoppelt werden. Dadurch wird der Aufbau eines gleichmäßigeren elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes erreicht . In one embodiment, the slot is oriented substantially perpendicular or parallel to the longitudinal axis of, for example, the tubular wall structure of the RF cavity. In this way, efficient coupling and excitation is made possible ei ¬ nes RF field in the wall structure. In a further embodiment, a plurality of slots each having an RF transmitter are provided. In this way, the high-frequency power can be coupled in via the wall structure of the HF cavity. This achieves the construction of a more uniform high-frequency electromagnetic field.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Schlitze gleich lang und/oder gleich breit. Durch die identische Ausbildung der Schlitze sind identische Randbedingungen für die Einkopp- lung der Hochfrequenz gegeben und damit ist eine symmetrische Ausbildung des Hochfrequenzfeldes gewährleistet. Vorzugsweise ist die Kavität als Resonator ausgebildet, so¬ dass die Ausbildung eines Resonanzmodes möglich ist. Vorzugs¬ weise sind die Schlitze der HF-Sender an einem Strombauch eines Resonanzmodes des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes des Resonators ausgebildet. Auf diese Weise ist eine gute Einkopplung in den Resonator möglich. In another embodiment, the slots are the same length and / or the same width. Due to the identical design of the slots identical boundary conditions for the coupling of the high frequency are given and thus a symmetrical design of the high frequency field is guaranteed. Preferably, the cavity is designed as a resonator so ¬ the formation of a resonance mode is possible. Preference ¬ wise, the slots of the RF transmitter are formed on a current amplitude of a resonant mode of the electromagnetic high frequency field of the resonator. In this way, a good coupling into the resonator is possible.
In einer weiteren Ausbildungsform weist das Abschirmgehäuse eine gegenüber der HF-Kavität unterschiedliche Resonanzfre¬ quenz auf. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Einkopp- lung des HF-Senders verbessert ist, da für den HF-Sender in der Resonanzfrequenz der HF-Kavität die elektrische Impedanz der HF-Kavität im Vergleich zur elektrischen Impedanz des Abschirmgehäuses gering ist. Somit fließt der größte Anteil des vom HF-Sender abgegebenen Stromes in die Innenseite der HF- Kavität und nicht in die Innenseite des Abschirmgehäuses. In a further embodiment, the shield has a relative to the RF cavity different Resonanzfre acid sequence. In this way it is achieved that the coupling of the RF transmitter is improved, since for the RF transmitter in the resonant frequency of the RF cavity, the electrical impedance of the RF cavity is small compared to the electrical impedance of the shield. Thus, the largest proportion of the current emitted by the RF transmitter current flows in the inside of the RF cavity and not in the inside of the shield.
Vorteilhafterweise ist der HF-Strom zur Einkopplung der HF- Leistung in die HF-Kavität in die Schlitzkanten des Schlitzes inj izierbar . Advantageously, the RF current for injecting the RF power into the RF cavity can be injected into the slot edges of the slot.
Die HF-Kavität weist eine resonante Struktur auf, die aus dem Resonator als ersten Raum, einem für die Frequenz der HF- Energie im Wesentlichen abgeschlossenen zweiten Raum sowie dem Schlitz als schlitzförmige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Raum besteht, wobei der zweite Raum durch das Abschirmgehäuse und die Wand gebildet ist. Der erste und der zweite Raum sind so ausgebildet, dass sich die in den Schlitz injizierte elektromagnetische Leistung im Wesentlichen in die HF-Kavität verzweigt. The RF cavity has a resonant structure consisting of the resonator as the first space, a second space substantially closed to the frequency of the RF energy, and the slot as a slot-shaped connection between the first and the second space, wherein the second space is formed by the shield case and the wall. The first and second spaces are formed so that the electromagnetic power injected into the slot substantially branches into the RF cavity.
Die HF-Erzeugung, insbesondere der HF-Sender, ist in die re- sonante Struktur, insbesondere in den zweiten Raum, integ¬ riert . The HF production, in particular the RF transmitter is in the re- sonante structure, in particular in the second space, integ riert ¬.
In einer weiteren Ausführungsform weist der HF-Sender einen Umrichter auf und ist über eine Gleichstromleitung mit einer Stromquelle verbindbar. Auf diese Weise wird die Gleichspan¬ nung erst am Ort des HF-Senders in eine Wechselspannung umge¬ wandelt. Somit werden über die Gleichstromleitung keine störenden elektromagnetischen Wellen abgestrahlt. Der Umrichter kann seinerseits in die resonante Struktur, insbesondere in den zweiten Raum, eingebaut sein. In a further embodiment, the RF transmitter has an inverter and can be connected to a current source via a DC line. In this way, the DC clamping voltage is ¬ ¬ vice converts into an AC voltage on the site where the RF transmitter. Thus, no disturbing electromagnetic waves are emitted via the DC line. The converter can in turn be incorporated in the resonant structure, in particular in the second space.
Vorzugsweise wird der HF-Sender mit einer Koaxialleitung mit einer Stromquelle verbunden, wobei ein elektrisch leitender Abschirmmantel des Koaxialkabels elektrisch leitend mit demPreferably, the RF transmitter is connected to a coaxial line to a power source, wherein an electrically conductive Abschirmmantel the coaxial cable electrically conductive with the
Abschirmgehäuse verbunden ist. Der zentrale Leiter des Koaxi¬ alkabels ist mit einem elektrischen Eingang des HF-Senders verbunden. Auf diese Weise wird eine gute elektrische Ab¬ schirmung des HF-Senders erreicht. Shielding is connected. The central conductor of the coaxial ¬ alkabels is connected to an electrical input of the RF transmitter. In this way, a good electrical From ¬ shielding of the RF transmitter is achieved.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die HF-Kavität Teil eines Teilchenbeschleunigers oder eines Radarstrahlungssys¬ tems . Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen In a preferred embodiment, the RF cavity is part of a particle accelerator or Radarstrahlungssys ¬ tems. The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Show it
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine HF-Kavität, Figur 2 einen Querschnitt durch die HF-Kavität, FIG. 1 shows a schematic plan view of an HF cavity, FIG. 2 shows a cross section through the HF cavity,
Figur 3 einen Querschnitt durch einen Schlitz der HF-Kavität, FIG. 3 shows a cross section through a slot of the HF cavity,
Figur 4 einen vergrößerten Querschnitt durch zwei Schlitze der HF-Kavität, FIG. 4 shows an enlarged cross section through two slots of the HF cavity,
Figur 5 eine als koaxiale Leitung ausgebildete HF-Kavität, Figur 6 einen Teilchenbeschleuniger, FIG. 5 shows a HF cavity designed as a coaxial line, FIG. 6 shows a particle accelerator,
Figur 7 ein Koaxialkabel als Zuleitung für den HF-Sender, Figur 8 eine Einkopplungsvorrichtung mit parasitärem Strom, und Figure 7 shows a coaxial cable as a supply line for the RF transmitter, Figure 8 is a coupling device with parasitic current, and
Figur 9 eine weitere Ausführungsform einer HF-Kavität. Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer HF-Kavität 11, die vorzugsweise rohrförmig ausgebildet ist. Um den äußeren Um¬ fang der HF-Kavität 11 sind Einkoppelvorrichtungen 13 zur Einkopplung von HF-Leistung vorgesehen. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Frontansicht der HF-Kavität 11 der Figur 1. FIG. 9 shows a further embodiment of an HF cavity. FIG. 1 shows a side view of an HF cavity 11, which is preferably tubular. Coupling devices 13 for coupling RF power are provided around the outer circumference of the RF cavity 11. FIG. 2 shows a schematic representation of a front view of the HF cavity 11 of FIG. 1.
Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Einkoppelvorrichtung 13 der HF-Kavität 11. Dargestellt ist nur eine Wandseite der HF-Kavität 11 in dem Bereich, in dem sich eine Einkoppel- Vorrichtung 13 befindet. Die HF-Kavität 11 weist eine elekt¬ risch leitende Wand 15 auf, die einen ersten Abschnitt 21 und einen zweiten Abschnitt 23 aufweist, die in dem Bereich der Einkoppelvorrichtung 13 durch einen Schlitz 60 voneinander getrennt sind. Vorzugsweise ist im Schlitz 60 eine Isolierung 27 angeordnet, die gleichzeitig eine Vakuumdichtung dar¬ stellt. Die leitende Wand 15 weist eine Innenseite 19 auf, die in den Hohlraum der HF-Kavität 11 gerichtet ist. Zudem weist die leitende Wand 15 eine nach außen gerichtete Außen- seite 17 auf. An der Außenseite 17 befindet sich die Einkop¬ pelvorrichtung 13 für die HF-Leistung. Figure 3 shows a longitudinal section through a coupling device 13 of the RF cavity 11. Shown is only one wall side of the RF cavity 11 in the area in which a coupling device 13 is located. The RF cavity 11 has a elekt ¬ driven conductive wall 15 having a first portion 21 and a second portion 23 which are separated in the region of the coupling-in device 13 through a slot 60 from one another. Preferably, an insulation 27 is disposed in the slot 60, which simultaneously represents a vacuum seal is ¬ . The conductive wall 15 has an inner side 19, which is directed into the cavity of the RF cavity 11. In addition, the conductive wall 15 has an outwardly directed outer page 17. On the outer side 17 is the Einkop ¬ pelvorrichtung 13 for the RF power.
Die Einkoppelvorrichtung 13 umfasst einen HF-Sender 64 mit einer Vielzahl von Festkörper-Transistoren 29, die in direktem Kontakt mit den zwei parallel angeordneten Laschen 25 stehen, die den Schlitz an gegenüberliegenden Seiten begrenzen. Die Laschen 25 sind aus Teilen der Wand 15 gebildet, die im Bereich des Schlitzes 60 nach außen gebogen sind. Die Festkörpertransistoren 29 sind über Zuleitungen 31 mit einer hier nicht gezeigten Gleichstromquelle verbunden. Zudem sind Steuerleitungen vorgesehen, mit denen die Transistoren 29 zum Senden von HF-Leistung angesteuert werden können. Die HF-Leistung wird über eine vom HF-Sender 64 an die Laschen 25 angelegte hochfrequente Wechselspannung in die Wand 15 eingekoppelt. Bei einer entsprechenden Aktivierung induzieren die Transistoren 29 in den Laschen 25 und damit in der leitenden Wand 15 hochfrequente Wechselströme, die sich ent- lang der leitenden Wand 15 ausbreiten. Die Laschen 25 stellen Einkoppelkontakte dar. Gewünscht ist eine Ausbreitung entlang der Innenseite 19 der leitenden Wand 15 entlang und nicht der Außenseite 17 der Wand 15. Um dies zu erreichen, ist ein Ab¬ schirmgehäuse 35 vorgesehen, das auf der Außenseite 17 der Wand 15 aufgebracht ist und elektrisch leitend mit der Außen¬ seite 17 der Wand 15 verbunden ist. Das Abschirmgehäuse 35 ist in Form einer geschlossenen Abdeckung ausgebildet, die den gesamten Schlitz 60 mit dem HF-Sender 64 abdeckt. Das Abschirmgehäuse 35 ist mit einem Randbereich 62 umlaufend um den Schlitz 60 mit der Außenseite 17 elektrisch leitend verbunden. Das Abschirmgehäuse 35 ist wenigstens teilweise aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt. Auf diese Weise wird eine Leitung von HF-Strömen entlang der Außenseite 17 über den Bereich des Abschirmgehäuses 35 unterbunden und im Wesentlichen auf der Innenseite 19 der Wandung 15 eingespeist . Die Abschirmvorrichtung 35 ist vorzugsweise aus Kupfer gebil¬ det und schützt sowohl das Abstrahlen von elektromagnetischer Strahlung durch den HF-Sender 64 nach Außen als auch die Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung auf den HF-Sender von außen. The coupling device 13 comprises an RF transmitter 64 having a plurality of solid-state transistors 29 which are in direct contact with the two parallel tabs 25 which define the slot on opposite sides. The tabs 25 are formed from parts of the wall 15, which are bent in the region of the slot 60 to the outside. The solid state transistors 29 are connected via leads 31 to a DC source, not shown here. In addition, control lines are provided with which the transistors 29 can be driven for transmitting RF power. The RF power is coupled via a RF transmitter 64 applied to the tabs 25 high-frequency AC voltage in the wall 15. With a corresponding activation, the transistors 29 in the lugs 25 and thus in the conductive wall 15 induce high-frequency alternating currents which propagate along the conductive wall 15. The tabs 25 represent Einkoppelkontakte. Wanted is a propagation along the inner side 19 of the conductive wall 15 along and not the outer side 17 of the wall 15. To achieve this, a Ab ¬ screen housing 35 is provided, which on the outer side 17 of the wall 15th is applied and electrically connected to the outer ¬ side 17 of the wall 15 is connected. The shield case 35 is formed in the form of a closed cover which covers the entire slot 60 with the RF transmitter 64. The shielding housing 35 is electrically connected to an edge region 62 around the slot 60 with the outside 17 electrically conductive. The shield case 35 is at least partially made of an electrically conductive material. In this way, a line of HF currents along the outer side 17 is prevented over the region of the shielding housing 35 and fed in substantially on the inner side 19 of the wall 15. The shielding device 35 is preferably made of copper gebil ¬ det and protects both the emission of electromagnetic radiation through the RF transmitter 64 to the outside and the irradiation of electromagnetic radiation to the RF transmitter from the outside.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt gemäß der Line IV-IV der Fi¬ gur 3. In Figur 4 sind drei HF-Sender 64 an einem Schlitz in einem Abschirmgehäuse 35 angeordnet. Figure 4 shows a cross section according to the line IV-IV of Fi gur ¬ 3. In Figure 4, three RF transmitter 64 are arranged at a slot in a shield 35th
Die Schlitze 60 der Einkopplungsvorrichtung 13 sind vorzugs¬ weise auf einer Kreislinie senkrecht zur Längserstreckung der zylinderförmigen Kavität 11 angeordnet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Schlitze 60 unterschied- lieh lang und/oder unterschiedlich breit ausgebildet sein.The slots 60 of the launcher 13 are preferential ¬, on a circular line perpendicular to the longitudinal extension of the cylindrical cavity. 11 Depending on the selected embodiment, the slots 60 may be different borrowed length and / or different widths.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Schlitze auch in anderer Ausrichtung, insbesondere seitlich versetzt zu einer Kreislinie senkrecht zur Längserstreckung der Kavität 11 angeordnet sein. Zudem können die Schlitze mit der Längsseite parallel zur Längsachse der HF-Kavität 11 angeord¬ net sein, wobei vorzugsweise mehrere Schlitze parallel zuein¬ ander angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Schlitze ver¬ teilt um den Umfang der HF-Kavität 11 angeordnet. Jedem Depending on the selected embodiment, the slots may also be arranged in a different orientation, in particular offset laterally relative to a circular line perpendicular to the longitudinal extension of the cavity 11. In addition, the slots can be arranged with the longitudinal side parallel to the longitudinal axis of the RF cavity 11 angeord ¬ net, wherein preferably a plurality of slots are arranged parallel zuein ¬ other. Preferably, the slots are ver ¬ divides the circumference of the RF cavity 11 is arranged. Each
Schlitz ist mindestens ein HF-Sender zugeordnet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch mehr als ein Slot is assigned at least one RF transmitter. Depending on the chosen embodiment, more than one can also be used
Schlitz 60 in einem Abschirmgehäuse angeordnet sein. Slot 60 may be arranged in a shield case.
Figur 5 zeigt eine HF-Kavität, die als koaxiale leitende Ver¬ bindung 47 mit einem Innenleiter 50 ausgebildet ist. Über die am Außenleiter 49 angeordnete Einkoppelvorrichtung 13 kann eine HF-Leistung in die koaxiale Verbindung eingespeist werden. Durch die Abschirmvorrichtung ist der Außenleiter 49 der koaxialen Verbindung 47 bzw. dessen Außenseite von vor sich ausbreitenden HF-Strömen geschützt. Figure 5 shows a RF cavity, which is formed as a coaxial conductive Ver ¬ connection 47 with an inner conductor 50th An RF power can be fed into the coaxial connection via the coupling device 13 arranged on the outer conductor 49. By the shielding of the outer conductor 49 of the coaxial connection 47 and the outside of which is protected from propagating RF currents.
Figur 6 zeigt eine Beschleunigereinheit 65, insbesondere ei¬ nen linearen Teilchenbeschleuniger, entlang dessen Längsachse eine Vielzahl von HF-Kavitäten 11, 11''', wie sie bei- spielsweise in Figur 1 gezeigt sind, hintereinander angeord¬ net sind. Da sich die HF-Ströme lediglich an der Innenseite der HF-Kavitäten ausbreiten, sind die HF-Kavitäten im Hochfrequenzbereich voneinander entkoppelt und können demzufolge von einer Steuervorrichtung 45 individuell angesteuert werden, wodurch sich eine flexible Abstimmung der HF-Kavitäten auf eine gewünschte Beschleunigung erreichen lässt. Die HF- Sender können vorzugsweise einzeln angesteuert werden. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Sender, insbesondere ein Radarstrahlungssystem, mit einer Steuervorrichtung 45 mit nur einer Kavität 14 und Einkoppelvorrichtungen 13 gemäß Figur 1 aufgebaut sein. 6 shows an accelerator unit 65, in particular egg ¬ NEN linear particle accelerator, along its longitudinal axis a plurality of RF-cavities 11, 11 '''as examples For example, in Figure 1 are shown, one behind the other angeord ¬ net. Since the RF currents propagate only on the inside of the RF cavities, the RF cavities in the high-frequency range are decoupled from one another and can therefore be controlled individually by a control device 45, thereby achieving a flexible tuning of the RF cavities to a desired acceleration leaves. The RF transmitters can preferably be controlled individually. In a further embodiment, a transmitter, in particular a radar radiation system, can be constructed with a control device 45 having only one cavity 14 and coupling devices 13 according to FIG.
Figur 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Koaxiallei- tung 66 zur Versorgung des HF-Senders mit Gleichstrom vorgesehen ist, wobei ein Innenleiter 67 der Koaxialleitung mit einem Anschluss des HF-Senders 64 und ein elektrischer Außenleiter 68 des Koaxialkabels mit dem Abschirmgehäuse 35 elekt¬ risch leitend verbunden ist. Zwischen dem Innenleiter 67 und dem Außenleiter 68 ist eine erste Isolierung 70 angeordnet. Der Außenleiter 68 ist von einer zweiten Isolierung 69 umgeben. Der Außenleiter 68 kann mit Masse verbunden sein. FIG. 7 shows an embodiment in which a coaxial line 66 is provided for supplying the RF transmitter with direct current, wherein an inner conductor 67 of the coaxial line with a connection of the RF transmitter 64 and an electrical outer conductor 68 of the coaxial cable with the shielding housing 35 elekt ¬ is conducting connected. Between the inner conductor 67 and the outer conductor 68, a first insulation 70 is arranged. The outer conductor 68 is surrounded by a second insulation 69. The outer conductor 68 may be connected to ground.
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung der Einkoppelvor- richtung 13 mit einem parasitären Strom I über die Außenseite der Wand 15 und die Innenseiten des Abschirmgehäuses 35, der durch die Wahl der Geometrie und des Materials des Abschirm¬ gehäuses 35 möglichst klein gehalten wird. Bei der vorliegenden Anordnung ist die HF-Erzeugung bzw. HF- Umrichtung in die resonante Struktur integriert. Der Umrichter ist in eine Struktur eingebaut, die aus dem Resonator als ersten Raum und einem zweiten für die Frequenz der HF-Energie im Wesentlichen abgeschlossenen Raum und einer, z. B. Figure 8 shows a schematic representation of the Einkoppelvor- direction 13 with a parasitic current I on the outside of the wall 15 and the inner sides of the shield 35, which is minimized by the choice of the geometry and material of the shielding ¬ housing 35th In the present arrangement, the RF generation or RF conversion is integrated into the resonant structure. The inverter is built into a structure consisting of the resonator as the first space and a second space substantially closed to the frequency of the RF energy and one, e.g. B.
schlitzförmigen Verbindung zwischen beiden Räumen besteht.slot-shaped connection between the two rooms.
Der zweite Raum ist durch das Abschirmgehäuse 35 und die Wand 15 gebildet. Der HF-Strom wird in Schlitzkanten injiziert. Beide Räume sind so ausgebildet, dass sich die in den Schlitz injizierte elektromagnetische Leistung hauptsächlich in die HF-Kavität 11 verzweigt, die vorzugsweise als HF-Resonator ausgebildet ist. Dies wird durch die folgenden Maßnahmen er¬ reicht : The second space is formed by the shield case 35 and the wall 15. The HF current is injected into slot edges. Both rooms are designed to fit into the slot injected electromagnetic power branches mainly into the RF cavity 11, which is preferably designed as an RF resonator. This is he ¬ passes through the following measures:
- Die Kanten im HF-Resonator besitzen eine Richtungskomponente senkrecht zum Wandstrom des gewünschten Resonanzmodes.- The edges in the RF resonator have a direction component perpendicular to the wall current of the desired resonance mode.
- Der HF-Resonator wird vorzugsweise nahe einer Resonanzstel¬ le betrieben, wobei sich der Schlitz des HF-Resonators hinreichend nahe an einem Strombauch, d.h. an der Stelle mit größtem Strom, des entsprechenden Resonanzmodes befindet.- The RF resonator is preferably operated near a resonant Stel ¬ le, wherein the slot of the RF resonator sufficiently close to a current loop, that is at the point with the greatest power, the corresponding resonant mode.
Dadurch wird der HF-Resonator bei dieser Frequenz niederoh- mig im Vergleich zu dem zweiten Raum, der durch das Abschirmgehäuse 35 und die Wandung 15 gebildet wird. Bei¬ spielsweise ist die Impedanz des Abschirmgehäuses für die vom HF-Sender 64 abgegebene HF-Frequenz wenigstens 10 mal größer als die Impedanz der HF-Kavität 11 bei der Resonanzfrequenz der HF-Kavität. As a result, the RF resonator becomes low-ohmic at this frequency compared to the second space formed by the shield case 35 and the wall 15. In ¬ example, the impedance of the shield for the output from the RF transmitter 64 RF frequency is at least 10 times greater than the impedance of the RF cavity 11 at the resonant frequency of the RF cavity.
- Zudem liegt vorzugsweise keine Resonanzfrequenz des zweiten Raumes nahe der Betriebsfrequenz des HF-Resonators und ggf. auch nicht im Bereich von deren Oberwellen vor. Weiterhin befinden sich vorzugsweise die Einspeisekanten des Schlitzes nahe an einer Stromknotenlinie des Resonanzmodes oder die Einspeisekanten des Schlitzes sind im Wesentlichen senkrecht zur Wandstromrichtung des entsprechenden Reso- nanzmodes.  - In addition, preferably no resonant frequency of the second space near the operating frequency of the RF resonator and possibly not in the range of their harmonics before. Furthermore, the feed edges of the slot are preferably located close to a current node line of the resonance mode or the feed edges of the slot are substantially perpendicular to the wall current direction of the corresponding resonant mode.
Die Speisung des Umrichters kann derart stattfinden, dass der umschließende Raum transparent gegen das durch das vom Spei¬ sestrom erzeugte elektromagnetische Feld ist, z. B. durch ei- ne normal leitende Metallbox und eine Gleichstromspeisung oder durch ein oder mehrere koaxiale Kabel zur Zuführung des Stromes, wobei der umschließende Raum eine Verlängerung des Raumes zwischen Mantel und Innenleiter des Koaxialkabels dar¬ stellt und der Mantel des Kabels mit der Wandung des Ab- schirmgehäuses verbunden ist. The supply of the inverter can take place such that the enclosing space is transparent to the electromagnetic field generated by the SpeI ¬ sestrom, z. For example, by a normal conductive metal box and a DC power supply or by one or more coaxial cable for supplying the current, wherein the enclosing space is an extension of the space between the jacket and inner conductor of the coaxial cable ¬ represents and the jacket of the cable to the wall of the Shield housing is connected.
Figur 9 zeigt die Ausbildungsform der HF-Kavität 11 in einer schematischen Darstellung, bei der die Schlitze 60 in Längs- richtung der HF-Kavität und parallel zueinander angeordnet sind. Abhängig von der gewählten Ausführungsform koppeln die HF-Sender 64 die HF-Frequenz in den Längsseiten und/oder in den Querseiten der Schlitze 60 ein. Die Schlitze 60 sind vor- zugsweise gleichmäßig um den Umfang der HF-Kavität verteilt angeordnet. Vorzugsweise sind vordere und hintere Querkanten 72, 71 der Schlitze 60 jeweils auf einer Kreisebene senkrecht zur Längsachse der HF-Kavität 11 angeordnet. FIG. 9 shows the embodiment of the HF cavity 11 in a schematic representation, in which the slots 60 in the longitudinal direction Direction of the RF cavity and are arranged parallel to each other. Depending on the embodiment chosen, the RF transmitters 64 couple the RF frequency into the long sides and / or the transverse sides of the slots 60. The slots 60 are preferably distributed uniformly around the circumference of the RF cavity. Preferably, front and rear transverse edges 72, 71 of the slots 60 are each arranged on a circular plane perpendicular to the longitudinal axis of the HF cavity 11.

Claims

Patentansprüche claims
1. HF-Kavität (11) mit einer Wandstruktur (15), die ent¬ lang einer Längsachse ausgerichtet ist, mit einem HF- Sender (64), der an die Wandstruktur (15) zum Einkop- peln von HF-Strahlung angeschlossen ist, wobei die Wandstruktur (15) einen Schlitz (60) aufweist, wobei der Schlitz von gegenüber liegenden Längsseiten (25) der Wandstruktur (15) begrenzt ist, wobei der HF-Sender (64) an die zwei Längsseiten des Schlitzes (60) elekt¬ risch angeschlossen ist, wobei ein Abschirmgehäuse (35) vorgesehen ist, das aus einem elektrisch leitenden Material aufgebaut ist, wobei das Abschirmgehäuse (35) elektrisch leitend mit einer Außenseite (17) der Wand- struktur (15) verbunden ist und den Schlitz (60) mit dem HF-Sender (64) abdeckt, wobei sich der Schlitz (60) nur über einen Teil des Umfanges der Wandstruktur (15) erstreckt . 1. RF cavity (11) having a wall structure (15) which is aligned ent ¬ long a longitudinal axis, with an RF transmitter (64) which is connected to the wall structure (15) for coupling in RF radiation wherein the wall structure (15) has a slot (60), wherein the slot of opposite longitudinal sides (25) of the wall structure (15) is limited, wherein the RF transmitter (64) to the two longitudinal sides of the slot (60) elekt is ¬ driven connected, wherein a shield (35) is provided, which is constructed from an electrically conductive material, wherein the shield (35) electrically conductively connected to an outer side (17) of said wall structure (15) and the slot ( 60) with the RF transmitter (64) covers, wherein the slot (60) extends only over part of the circumference of the wall structure (15).
2. HF-Kavität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (60) im Wesentlichen senkrecht oder parallel zu einer Längsachse der Wandstruktur (15) aus¬ gerichtet ist. 2. RF cavity according to claim 1, characterized in that the slot (60) is directed substantially perpendicular or parallel to a longitudinal axis of the wall structure (15) from ¬ .
3. HF-Kavität nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schlitze (60) mit jeweils einem HF-Sender (64) vorgesehen sind. 3. RF cavity according to one of claims 1 or 2, characterized in that a plurality of slots (60) each having an RF transmitter (64) are provided.
4. HF-Kavität nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (60) gleich lang und/oder gleich breit sind. 4. RF cavity according to claim 3, characterized in that the slots (60) are the same length and / or the same width.
5. HF-Kavität nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (11) als Resonator ausgebildet ist, wobei der bzw. die Schlitze (60) an einem Strombauch eines Resonanzmodes eines elektromag¬ netischen Hochfrequenzfeldes des Resonators angeordnet sind . HF-Kavität nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Kavität als Resonator aus¬ gebildet ist, wobei das Abschirmgehäuse in der Weise dimensioniert ist, dass das Abschirmgehäuse bei einer Resonanzfrequenz der HF-Kavität eine elektrische Impe¬ danz aufweist, die größer ist als die Impedanz des HF- Resonators . 5. RF cavity according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cavity (11) is formed as a resonator, wherein the or the slots (60) are arranged on a current amplitude of a resonant mode of a elektromag ¬ genetic high-frequency field of the resonator , RF cavity according to one of claims 1 to 5, characterized in that the RF cavity is formed as a resonator ¬ , wherein the shielding is dimensioned in such a way that the shield case at a resonant frequency of the RF cavity an electrical Impe ¬ danz which is greater than the impedance of the RF resonator.
HF-Kavität nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Strom in die Schlitzkanten des Schlitzes injizierbar ist. RF cavity according to one of claims 1 to 6, characterized in that the HF current is injectable into the slot edges of the slot.
HF-Kavität nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend eine resonante Struktur, die aus dem Resonator als ers¬ ten Raum, einem für die Frequenz der HF-Energie im Wesentlichen abgeschlossenen zweiten Raum sowie dem RF cavity according to any one of claims 1 to 7, comprising a resonant structure comprised of the resonator as ers ¬ th space, a completed for the frequency of the RF energy in the second space and the substantially
Schlitz (60) als schlitzförmige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Raum besteht, wobei der zweite Raum durch das Abschirmgehäuse (35) und die Wand (15) gebildet ist. Slot (60) as a slot-shaped connection between the first and the second space, wherein the second space through the shielding housing (35) and the wall (15) is formed.
HF-Kavität nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Raum so ausgebildet sind, dass sich die in den Schlitz injizierte elektromagneti¬ sche Leistung im Wesentlichen in die HF-Kavität verzweigt . RF cavity according to claim 8, characterized in that the first and the second space are formed so that the injected into the slot electromagnetic ¬ cal power essentially branches into the RF cavity.
HF-Kavität nach Anspruch 8 oder 9, wobei die HF- Erzeugung, insbesondere der HF-Sender (64), in die resonante Struktur, insbesondere in den zweiten Raum, integriert ist. RF cavity according to claim 8 or 9, wherein the RF generation, in particular the RF transmitter (64), in the resonant structure, in particular in the second space, is integrated.
HF-Kavität nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der HF-Sender (64) einen Umrichter aufweist und wobei der Umrichter in die resonante Struktur, insbesondere in den zweiten Raum, eingebaut ist. An RF cavity according to any one of claims 8 to 10, wherein the RF transmitter (64) comprises an inverter and wherein the inverter is incorporated in the resonant structure, in particular in the second space.
12. HF-Kavität nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der HF-Sender (64) mit einer Gleichstromleitung (31, 66) mit einer Energiequelle verbindbar ist. 12. RF cavity according to one of claims 1 to 7, wherein the RF transmitter (64) with a DC line (31, 66) is connectable to a power source.
13. HF-Kavität nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der13. RF cavity according to one of claims 1 to 7, wherein the
HF-Sender (64) mit einer Koaxialleitung (66) verbunden ist, die mit einer Energiequelle verbindbar ist, wobei ein elektrischer Außenleiter (68) der Koaxialleitung (66) elektrisch leitend mit dem Abschirmgehäuse (35) verbunden ist. RF transmitter (64) is connected to a coaxial line (66) which is connectable to a power source, wherein an electrical outer conductor (68) of the coaxial line (66) is electrically conductively connected to the shield case (35).
14. eilchenbeschleuniger mit einer HF-Kavität (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9. 14. eilchenbeschleuniger with an RF cavity (11) according to any one of claims 1 to 9.
.Radarstrahlungssystem mit einer HF-Kavität (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9. Radar radiation system with an RF cavity (11) according to one of claims 1 to 9.
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