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DE1199901B - Linear accelerator - Google Patents

Linear accelerator

Info

Publication number
DE1199901B
DE1199901B DEV22720A DEV0022720A DE1199901B DE 1199901 B DE1199901 B DE 1199901B DE V22720 A DEV22720 A DE V22720A DE V0022720 A DEV0022720 A DE V0022720A DE 1199901 B DE1199901 B DE 1199901B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
waveguide
linear accelerator
section
accelerator according
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEV22720A
Other languages
German (de)
Inventor
Jacob Haimson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Varian Medical Systems Inc
Original Assignee
Varian Associates Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Varian Associates Inc filed Critical Varian Associates Inc
Publication of DE1199901B publication Critical patent/DE1199901B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H9/00Linear accelerators
    • H05H9/02Travelling-wave linear accelerators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

BIBLIOTHEKLIBRARY

DES DEUTSCHENOF THE GERMAN

PATEKTAMTtSPATENT OFFICE

Int. α.:Int. α .:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Number:
File number:
Registration date:
Display day:

H05hH05h

Deutsche Kl.: 21g-36German class: 21g-36

V 22720 VIII c/21,V 22720 VIII c / 21,

29.Juni 1962June 29, 1962

2. September 1965September 2, 1965

Die Erfindung betrifft einen Linearbeschleuniger für geladene Teilchen, bei dem der Teilchenstrahl einen Wellenleiter durchläuft, der von Hochfrequenzschwingungen mit einer für die Beschleunigung der Teilchen geeigneten Phasengeschwindigkeit erregt wird und an dessen Ende eine Vorrichtung zur Absorption, der dort noch ankommenden Hochfrequenzleistung vorgesehen ist.The invention relates to a linear accelerator for charged particles, in which the particle beam a Waveguide traverses that of high frequency vibrations with one for the acceleration of the particles suitable phase velocity is excited and at the end of a device for absorption, which there incoming high frequency power is provided.

Am Ende der genannten Vorrichtung kann eine weitere Elektrode zum Zwecke der Erzeugung von Röntgenstrahlen vorgesehen sein, es können auch die beschleunigten Teilchen aus dem Vakuumgefäß herausgeführt und auf ein zu bestrahlendes Objekt gerichtet werden.At the end of the device mentioned, another electrode for the purpose of generating X-rays can be provided; the accelerated particles can also be guided out of the vacuum vessel and aimed at an object to be irradiated.

Zum Zwecke der günstigsten Ausbildung des Beschleunigere hat es sich als wünschenswert herausgestellt, die Einrichtung so auszubilden, daß etwa 10% der Hochfrequenzleistung am Ende des beschleunigenden Wellenleiters verbleiben und dort in einer Absorptionsvorrichtung vernichtet werden. Unter Umständen können sich jedoch noch höhere verbleibende Hochfrequenzleistungen am Ende des Beschleunigers als wünschenswert ergeben.For the purpose of the most favorable formation of the accelerator, it has been found to be desirable to train the device so that about 10% of the high frequency power at the end of the accelerating Waveguide remain and are destroyed there in an absorption device. In certain circumstances however, there may be even higher remaining high-frequency powers at the end of the accelerator than desirable result.

Die am Ende des Beschleunigers verbleibende Hochfrequenzleistung hat man entweder in einem äußeren Absorptionswiderstand vernichtet oder mittels einer Rückkopplung dem Eingang des Beschleunigers wieder zugeführt. Derartige Einrichtungen benötigen einen Hochfrequenzübergang an dem Ende der Beschleunigervorrichtung sowie einen äußeren Absorptionswiderstand bzw. eine Einrichtung, um die am Ende entnommene Hochfrequenzleistung wieder dem Eingang des Beschleunigers zuzuführen.The high-frequency power remaining at the end of the accelerator is either available in an external one Absorption resistance destroyed or by means of a feedback to the input of the accelerator fed back. Such devices require a high frequency transition at the end of the accelerator device and an external absorption resistor or a device to return the high-frequency power removed at the end The input of the accelerator.

Für viele Zwecke sind die Vorrichtungen zum Weiterleiten oder Vernichten der hochfrequenten Leistung wegen ihres beträchtlichen Raumbedarfes unerwünscht. Insbesondere wenn es sich um Teilchenbeschleuniger handelt, die für medizinische Therapie verwendet werden, soll der Beschleuniger möglichst wenig Raum einnehmen, insbesondere wenn die Beschleunigeran-Ordnung an einem Kran angeordnet ist, um einen Patienten unter verschiedenen Winkeln bestrahlen zu können.For many purposes the devices are for relaying or destroying the high frequency power undesirable because of their considerable space requirements. Especially when it comes to particle accelerators acts that are used for medical therapy, the accelerator should take up as little space as possible occupy, especially if the accelerator assembly is arranged on a crane, to a To be able to irradiate patients from different angles.

Bei den bekannten Beschleunigeranordnungen ist die Fokussiereinrichtung zwischen der Hochfrequenzeinkoppeleinrichtung und der zum Rückkopplungszweig bzw. dem Absorptionswiderstand führenden, am Ende des Beschleunigers vorgesehenen Hochfrequenzauskoppeleinrichtung vorgesehen, wobei sich die Beschleunigereinrichtung im Innern des Vakuumgefäßes befindet und die Fokussiereinrichtung um das Vakuumgefäß herum angeordnet ist. Unter solchen LinearbeschleunigerIn the known accelerator arrangements, the focusing device is between the high-frequency coupling device and the high-frequency decoupling device provided at the end of the accelerator leading to the feedback branch or the absorption resistor provided, wherein the accelerator device is located inside the vacuum vessel and the focusing device around the Vacuum vessel is arranged around. Under such linear accelerator

Anmelder:Applicant:

Varian Associates, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)Varian Associates, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,Dr. phil. G. B. Hagen, patent attorney,

München-Solln, Franz-Hals-Str. 21Munich-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Jacob Haimson, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)Jacob Haimson, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 29. Juni 1961 (120 597)V. St. v. America June 29, 1961 (120 597)

Umständen bestehen Schwierigkeiten hinsichtlich der Ausführung von Reparatur- und Überwachungsarbeiten. Es ist unerwünscht, wenn das Vakuumgefäß erst abgeschlossen werden kann, nachdem die Fokussiereinrichtung auf die Beschleunigereinrichtung aufgebracht ist. Unter Umständen ergibt sich auch die Notwendigkeit, das Vakuumgefäß zu öffnen, wenn für eine Reparatur die Fokussiereinrichtung abgenommen werden soll.There may be difficulties in carrying out repair and monitoring work. It is undesirable if the vacuum vessel can only be completed after the focusing device has been applied to the accelerator device is. Under certain circumstances there is also the need to open the vacuum vessel, if for a repair the focusing device should be removed.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Ein Linearbeschleuniger für geladene Teilchen mit einem von dem Teilchenstrahl durchlaufenen und von Hochfrequenzschwingungen mit für die Beschleunigung der Teilchen geeigneter Phasengeschwindigkeit erregten Wellenleiter und einer am Ende des Wellenleiters angeschlossenen Vorrichtung zur Absorption der dort noch ankommenden Hochfrequenzleistung kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß die absorbierende Vorrichtung ein mit dem Wellenleiter kollinearer, dämpfende Wandungen aufweisender Abschlußteil ist.The invention avoids these disadvantages. A linear accelerator for charged particles with a traversed by the particle beam and by high-frequency oscillations for the acceleration of the Particles of suitable phase velocity excited waveguide and one connected to the end of the waveguide A device for absorbing the high-frequency power still arriving there is characterized according to the invention in that the absorbing device is a collinear with the waveguide, is terminating part having damping walls.

Der Linearbeschleuniger nach der Erfindung hat den Vorteil eines geringen Raumbedarfes, gestattet ferner, da ein zu einem äußeren Absorptionswiderstand führender Auskoppelleiter am Ende des Wellenleiters nicht erforderlich ist, daß vom hinteren Ende der absorbierenden Vorrichtung bzw. des Wellenleiters her ohne weiteres die Fokussiereinrichtung aufgeschoben werden kann.The linear accelerator according to the invention has the advantage of requiring little space and also allows there is a coupling-out conductor leading to an external absorption resistance at the end of the waveguide it is not necessary that from the rear end of the absorbing device or of the waveguide the focusing device can easily be pushed on.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der absorbierende Abschlußteil so ausgebildet, daß er an seinem Ende noch vorhandene Hochfrequenzenergie reflektiert, so daß die reflektiertenAccording to a preferred embodiment of the invention, the absorbent closure part is designed so that it reflects any remaining high-frequency energy at its end, so that it is reflected

509 659/380509 659/380

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Wellen den Abschlußteil zurück durchlaufen und Diese Hochfrequenzquelle wird synchron mit denWaves pass back through the terminating section and this high frequency source becomes synchronous with the

nochmals gedämpft werden. Impulsen gepulst, die den Elektroden des Strahler-be dampened again. Pulsed impulses, which the electrodes of the emitter

Der absorbierende Abschlußteil kann aus einer zeugers zugeführt werden.The absorbent closure can be supplied from a generator.

Reihe von Hohlraumresonatoren bestehen, deren In dem Paketierungsabschnitt 13, der in typischerThere are series of cavity resonators, whose In the packetizing section 13, which in typical

Wände mindestens teilweise mit einem Material von 5 Weise ein mit Scheiben belasteter Wellenleiter seinWalls at least partially with a material of 5 wise be a waveguide loaded with disks

hohem spezifischem elektrischem Widerstand bekleidet kann, können verschiedene Abmessungen, wie derhigh specific electrical resistance, can have various dimensions, such as the

sind, wobei mindestens ein Teil der Hohlraumreso- Innendurchmesser des Wellenleiters, der Durchmesserare, where at least a portion of the cavity resonant inner diameter of the waveguide, the diameter

natoren gewellte Innenflächen haben kann. Soll der der Strahlöffnung oder der Abstand und die Dickenators can have corrugated inner surfaces. Should that of the beam opening or the distance and the thickness

aus den beschleunigten Teilchen bestehende Strahl am der Scheiben, entlang dessen Länge unterschiedlichbeam consisting of the accelerated particles on the disks, different along its length

Ende der absorbierenden Vorrichtung herausgeführt io sein, so daß der hindurchtretende Elektronenstrahl inEnd of the absorbing device to be led out io, so that the passing electron beam in

werden, so wird zweckmäßigerweise die Abschlußwand solcher Weise geschwindigkeitsmoduliert wird, daß derare, the end wall is expediently speed-modulated in such a way that the

des Endteiles mit einer für die Hochfrequenzwellen als Strahl Elektronenpakete aufweist, wenn er in denof the end part with a beam for the high frequency waves has electron bunches when it enters the

Drossel wirkenden Teilchenaustrittsöffnung versehen. gleichförmig beschleunigenden Abschnitt 14 eintritt.Provided throttle acting particle outlet opening. uniformly accelerating section 14 occurs.

In Anbetracht der im Betrieb auftretenden Erwär- Ferner kann der Paketierungsabschnitt verschieden-In view of the heat that occurs during operation, the packaging section can also be different

mungen empfiehlt es sich, daß der Wellenleiter längs 15 artig ausgebildet oder in gewissen Fällen überhauptIt is recommended that the waveguide be designed in a lengthwise manner or, in certain cases, at all

des Vakuumgefäßes nur an einer Stelle starr befestigt nicht vorhanden sein.of the vacuum vessel only rigidly attached at one point not be present.

ist, so daß bei Erwärmung eine Ausdehnungsmöglich- Der Beschleunigungsabschnitt 14 besteht in typischeris, so that an expansion is possible when heated. The acceleration section 14 consists of a typical

keit des Wellenleiters in dem Vakuumgefäß gewähr- Weise aus einem mit Scheiben belasteten Wellenleiter,The ability of the waveguide in the vacuum vessel to be guaranteed by a waveguide loaded with disks,

leistet ist. der eine Reihe von gekoppelten Hohlraumsonatorenis performing. of a series of coupled cavity sonators

An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher 20 enthält, wobei die Scheiben eine Öffnung konstanterWith reference to the drawings, the invention is intended to include 20 in more detail, the disks having an opening more constant

erläutert werden. Es zeigt Größe aufweisen und mit gleichmäßigem Abstandexplained. It shows size and evenly spaced

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Teilchen- entlang der Länge des Wellenleiters angeordnet sind,F i g. 1 is a schematic view of a particle arranged along the length of the waveguide,

beschleunigers gemäß der Erfindung, In dem Paketierungsabschnitt 13 werden die Elektro-accelerator according to the invention, In the packetizing section 13, the electrical

F i g. 2 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teiles nen des Strahles paketiert. Diese Pakete ergeben sichF i g. Figure 2 is an enlarged side view of a portion of the packetized beam. These packages arise

der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung, wobei jedoch 25 zum Scheitelpunkt der hochfrequenten Welle hin, diethe in F i g. 1 shown device, but 25 towards the apex of the high-frequency wave, the

gewisse Teile weggebrochen sind, sich durch die beschleunigende Einrichtung ausbreitet.certain parts have broken away, spread through the accelerating device.

F i g. 3 einen Querschnitt durch einen Teil der in Während diese Elektronenpakete durch den gleich-F i g. 3 shows a cross-section through part of the

F i g. 2 dargestellten Einrichtung entlang der Linie 3-3 f örmig beschleunigenden Abschnitt 14 hindurchtreten,F i g. 2 pass along the line 3-3 shaped accelerating section 14,

in Richtung der Pfeile, wird ständig von der hochfrequenten Welle auf diein the direction of the arrows, is constantly carried by the high frequency wave on the

F i g. 4 eine Seitenansicht eines anderen Ausf üh- 30 Elektronenpakete Energie übertragen, so daß dieseF i g. 4 shows a side view of another embodiment 30 electron bunches transfer energy so that these

rungsbeispiels der Erfindung, das einem Teil der Pakete stark beschleunigt werden.example of the invention that a part of the packets are greatly accelerated.

F i g. 2 entspricht, Bei typischen Linearbeschleunigern erreichen dieF i g. 2 corresponds to, with typical linear accelerators they reach

F i g. 5 eine F i g. 4 ähnliche Seitenansicht eines aus der beschleunigenden Einrichtung austretendenF i g. 5 a fig. 4 similar side view of an emerging from the accelerating device

anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung und Elektronen, die den Strahl bilden, sehr hohe EnergienAnother embodiment of the invention and electrons that form the beam, very high energies

F i g. 6 eine F i g. 4 ähnliche Seitenansicht eines 35 von beispielsweise vielen Millionen Elektronenvolt,F i g. 6 a fig. 4 similar side view of a 35 of, for example, many millions of electron volts,

anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Um einen maximalen Wirkungsgrad bei der Erzeugunganother embodiment of the invention. To achieve maximum efficiency in generation

F i g. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines evaku- von Röntgenstrahlen zu erzielen, kann die Hochierten Linearbeschleunigers 10, in dem ein Teilchen- frequenzleistung, die in dem beschleunigenden Wellenstrahl beschleunigt werden kann. Obwohl die im leiter verbleibt, wenn die hindurchlaufende hochfolgenden beschriebenen Teilchenbeschleuniger zur 40 frequente Welle das Ende der beschleunigenden Beschleunigung eines Elektronenstrahles ausgebildet Einrichtung erreicht hat, größenordnungsmäßig 10 % sind, ist die Erfindung ebenfalls auf Teilchenbeschleu- der zugeführten Hochfrequenzleistung betragen. Diese niger anwendbar, in denen andere Teilchen, wie bei- Leistung wird gewöhnlich über einen Ausgangstransspielsweise Positronen, beschleunigt werden. Ferner ist formator abgeführt und entweder durch eine Eindie Einrichtung gemäß der Erfindung sowohl für einen 45 richtung mit einem Vakuumfenster für hochfrequente Impulsbetrieb als auch für konstante Stromstärken des Energie einer wassergekühlten Last zugeführt oder Teilchenstrahles geeignet. über einen Wellenleiter zum Eingang der beschleu-F i g. 1 shows a schematic view of an evacuation of X-rays, which can be raised Linear accelerator 10, in which a particle frequency power that is in the accelerating wave beam can be accelerated. Although the remains in the conductor when the passing through the following described particle accelerator to the 40 frequency wave the end of the accelerating Acceleration of an electron beam formed device has reached on the order of 10% the invention is also based on high-frequency power supplied to particle accelerators. These Less applicable in which other particles, such as when- power is usually played over an output transition Positrons, are accelerated. Furthermore, the formator is discharged and either through a single die Device according to the invention both for a 45 direction with a vacuum window for high frequency Impulse operation as well as constant currents of the energy supplied to a water-cooled load or Particle beam suitable. via a waveguide to the entrance of the

Der Teilchenbeschleuniger 10 weist eine Teilchen- nigenden Einrichtung zurückgeführt,The particle accelerator 10 has a particle-nigging device returned,

quelle 11, beispielsweise einen Elektronenstrahlerzeu- Der Endabschnitt 15 gemäß der Erfindung dersource 11, for example an electron beam generator. The end section 15 according to the invention of FIG

ger, auf sowie eine beschleunigende Einrichtung, die 50 später näher beschrieben werden soll, befindet sichger, on and an accelerating device, which will be described in more detail 50 below, is located

z. B. einen paketierenden Abschnitt 13, einen stetig am Ausgangsende des gleichmäßig beschleunigendenz. B. a packetizing section 13, a steady at the output end of the uniformly accelerating

beschleunigenden Abschnitt 14 und einen Endab- Abschnitts 14 und dient nicht nur als Endabschnitt füraccelerating section 14 and an end section 14 and not only serves as an end section for

schnitt 15 enthält, die alle so ausgebildet sind, daß der die hochfrequente Welle, sondern auch als eine Ein-Contains section 15, which are all designed so that the high-frequency wave, but also as a single

von der Quelle 11 her kommende Elektronenstrahl richtung, durch die weiterhin der Elektronenstrahl,from the source 11 coming electron beam direction, through which the electron beam continues,

durch sie hindurchtreten kann. 55 nachdem er aus dem beschleunigenden Abschnitt 14can pass through it. 55 after leaving the accelerating section 14

In einer für den Impulsbetrieb eines Teilchenbe- heraustritt, auf die gewünschte Energie beschleunigt schleunigers typischen Weise wird ein rechteckf örmiger wird, oder läßt, je nach dem vorliegenden Verwendungs-Impuls hoher Spannung den Elektroden zugeführt, die zweck, die Eintrittsenergie ungeändert bzw. verringert in dem Elektronenstrahlerzeuger 11 vorgesehen sind, die Strahlenenergie. Im allgemeinen ist es jedoch so daß der Elektronenstrahl in entsprechender Weise 60 wünschenswert, dem Strahl im Endabschnitt weiterhin pulsiert. Energie zuzuführen.In one for the impulse operation of a particle emerges, accelerated to the desired energy In a typical manner, a square-shaped becomes, or leaves, depending on the present usage impulse high voltage is supplied to the electrodes, the purpose of which is to change or reduce the entry energy are provided in the electron gun 11, the beam energy. In general, however, it is so that the electron beam in a corresponding manner 60 desirable to continue the beam in the end portion pulsates. To supply energy.

Eine nicht dargestellte Spannungsquelle für hoch- Die Außenwand des Wellenleiters des Paketierungsfrequente Wellen mit hoher Leistung, z. B. ein KIy- abschnitts 13, des Beschleunigungsabschnitts 14 und stronverstärker, dient dazu, der beschleunigenden des Endabschnitts 15 können selbst die Vakuumhülle Einrichtung über eine Eingangskopplung 12 eine zur 6g für den Teilchenbeschleuniger 10 darstellen. Wie in Beschleunigung des Strahles dienende Hochfrequenz- dem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, leistung, beispielsweise von etwa 1,75 MW mit einer kann jedoch auch eine Vakuumhülle 16 den Wellen-Frequenz von beispielsweise 2 988 MHz, zuzuführen. leiter für die hochfrequenten Wellen umgeben, welcheA voltage source, not shown, for high- The outer wall of the waveguide of the packetizing frequency High power shafts, e.g. B. a KIy section 13, the acceleration section 14 and power amplifier, serves to accelerate the end section 15 itself the vacuum envelope Device via an input coupling 12 to represent one for 6g for the particle accelerator 10. As in Acceleration of the beam serving high frequency is shown the embodiment of the invention, power, for example of about 1.75 MW with a vacuum envelope 16 can also use the wave frequency of for example 2,988 MHz. Head for the high frequency waves surrounding which

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dann mit Öffnungen zum Auspumpen versehen ist, so während der Überprüfung des Beschleunigers ab- oderis then provided with openings for pumping out, so during the review of the accelerator or

daß der Wellenleiter evakuiert werden kann. zuzuführen.that the waveguide can be evacuated. to feed.

Der paketierte Teilchenstrahl mit hoher Energie, der Der letzte Hohlraumresonator 22 in dem Endabaus dem Endabschnitt des Teilchenbeschleunigers 10 schnitt 15 bewirkt eine Reflexion der hochfrequenten austritt, kann entweder durch einen Ansatz der evaku- 5 Wellen, die entlang der BeschleunigungseinrichtungThe high energy packetized particle beam, the final cavity resonator 22 in the final building the end section of the particle accelerator 10 section 15 causes a reflection of the high frequency exiting, can either by an approach of the evacuated 5 waves that run along the accelerator

ierten Hülle weitergeführt werden oder direkt durch verlaufen, so daß die restliche Hochfrequenzleistung ein Vakuumfenster 20 austreten, wie der Einfachheit am Ende des Teilchenbeschleunigers 10 entlang derierte envelope can be continued or run directly through, so that the remaining high-frequency power exit a vacuum window 20, like the simplicity at the end of the particle accelerator 10 along the

halber dargestellt ist. In jedem Fall kann der Teilchen- beschleunigenden Einrichtung entgegengesetzt dersake is shown. In any case, the particle accelerating device can be opposed to the

strahl auf oder über ein Target abgelenkt werden, Strahlrichtung reflektiert wird.beam can be deflected onto or over a target, the direction of the beam is reflected.

um Röntgenstrahlen zu erzeugen, oder in irgendeiner i° Auf Grund der Konstruktion des oben beschrieanderen bekannten Weise ausgenutzt werden. benen Teilchenbeschleunigers kann die beschleu-Eine den Strahl fokussierende Spule 17 umgibt die nigende Einrichtung in einer Vakuumhülle 16 angebeschleunigende Einrichtung entlang der Länge des ordnet werden, wobei nur das Eingangsende des Teilchenbeschleunigers 10. Da gemäß der Erfindung Paketierungsabschnitts 13 an der Vakuumhülle 16 verkeine Kopplungseinrichtung für hochfrequente Wellen 15 ankert ist, während sich der übrige Teil der beschleuam Ausgangsende des Teilchenbeschleunigers 10 vor- nigenden Einrichtung, der den Paketierungsabgesehen werden muß, kann die fokussierende Spule 17 schnitt 13, den Beschleunigungsabschnitt 14 und den in einfacher Weise über das Ausgangsende der be- Endabschnitt 15 aufweist, in Längsrichtung in der schleunigenden Einrichtung auf diese geschoben Hülle 16 bewegen kann, wenn sich die beschleunigende werden. Dies ist ein sehr erstrebenswerter Vorteil der 20 Einrichtung auf Grund einer Erwärmung ausdehnt. Erfindung, durch den besondere Kosten und ein Der Teilchenbeschleuniger 10 arbeitet in der folkomplizierter Aufbau der Vakuumhülle 16 vermieden genden Weise: Wenn sich die hochfrequenten Wellen, werden. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht die in die beschleunigende Einrichtung durch die auf Grund des Wegfalls der äußeren Verbindungen Kopplungseinrichtung 12 eingekoppelt werden, durch darin, daß sich die beschleunigende Einrichtung inner- 25 den Paketierungsabschnitt 13 und den Beschleunihalb des Vakuumgefäßes frei ausdehnen und zu- gungsabschnitt 14 fortpflanzen, übertragen die Wellen sammenziehen kann, wie später noch näher erläutert Energie auf die hindurchtretenden Elektronen, um die werden soll. Teilchen des Strahles zu paketieren und zu beschleu-In den F i g. 2 und 3 ist ein typisches Ausführungs- nigen. Von dem Beschleunigungsabschnitt 14 breitet beispiel des Endabschnitts 15 gemäß der Erfindung 30 sich die hochfrequente Welle in den Endabschnitt 15 dargestellt. Der Endabschnitt 15 weist einen mit aus. wo weiterhin eine Wechselwirkung mit dem Scheiben belasteten Wellenleiter 18 auf, der eine Ver- Teilchenstrahl und eine Energieübertragung erfolgt, zögerungseinrichtung für die hochfrequente Leistung Wenn sich die hochfrequente Welle durch den Endin dem Beschleuniger darstellt und dieselben Abmes- abschnitt ausbreitet, wird sie ferner stark gedämpft, sungen wie der mit Scheiben belastete Wellenleiter des 35 insbesondere durch die Wände 21 der Abstandshalter, gleichförmig beschleunigenden Abschnitts 14 aufweist. die einen hohen spezifischen Widerstand besitzen. Der belastete Wellenleiter 18 besteht aus einer Anzahl Deshalb gibt die hochfrequente Welle weiterhin von leitenden Scheiben 19, die eine zentrale Öffnung Energie an den Elektronenstrahl ab, während sie selbst aufweisen und beispielsweise aus Kupfer bestehen. gedämpft wird. Im letzten Hohlraumresonator 22 des Jede Scheibe 19 ist mittels eines hohlzylindrischen 40 Endabschnitts 15 wird die hochfrequente Welle reflek-Abstandshalters 21 in einem Abstand von der an- tiert und verläuft rückwärts in dem Endabschnitt 15 grenzenden Scheibe 19 angeordnet. Die Wände der entgegengesetzt der Richtung des Elektronenstrahles Abstandshalter 21 bestehen aus einem magnetischen und wird dabei wiederum gedämpft. Die Länge des Widerstandsmaterial, beispielsweise aus magnetischem Endabschnitts wird so ausgewählt, daß die Dämp-Edelstahl. 45 fungseigenschaften des Endabschnitts 15 in der Rich-Die abwechselnd hintereinander angeordneten Schei- tung des Strahles zusammen mit den Dämpfungsben 19 und Abstandshalter 21 bilden eine Reihe von eigenschaften des Endabschnitts 15 gegenüber der Hohlraumresonatoren 22, die über zentrale öffnun- reflektierten Welle in der entgegengesetzten Richtung gen 23 in den Scheiben 19 gekoppelt sind. Eine Reihe den richtigen Betrag der Dämpfung der restlichen von öffnungen 24 zum Auspumpen ist in jeder Wand 22 50 Hochfrequenzleistung ergeben, die in den Endabder Abstandshalter vorgesehen, um das Evakuieren des schnitt 15 von dem Beschleunigungsabschnitt 14 einWellenleiters 18 in der Hülle 16 zu ermöglichen. tritt, um eine Wechselwirkung der reflektierten Welle Eine Kühleinrichtung für den Wellenleiter, wie bei- mit den Paketierungs- und Beschleunigungseigenschafspielsweise von Wasser durchflossene Kühlrohre, kann ten des Paketierungsabschnitts 13 und des Beschleuauf der Außenfläche des Wellenleiters vorgesehen 55 nigungsabschnittes 14 sowie eine nachteilige Frequenzwerden, weil eine große Wärmemenge in dem End- änderung des Hochfrequenzgenerators zu verhindern, abschnitt erzeugt wird, in dem die restliche hochfre- Bei einem typischen Teilchenbeschleuniger der bequente Leistung vernichtet wird. Wenn die Wand des schriebenen Art beginnen die Phasenlagen der Elek-Wellenleiters 18 die Vakuumhülle ist, kann sie voll- tronen in unerwünschter Weise von ihren Kreisen, die ständig von einer Kühlflüssigkeit umgeben sein. Eine 60 durch die Ausführungsform bestimmt sind, in den Anzahl von radialen Stützen 25 ist vorgesehen, um den Paketierungsabschnitt abzuweichen, wenn die verfüg-Wellenleiter 18 in der Hülle 16 zu haltern. Eine hoch- bare Leistung in Strahlrichtung um 8 % verringert frequente Drosseleinrichtung 26 ist am Ende des wird. Auch wird die Eigenschaft des Paketierungs-Wellenleiters 18 in dem Endabschnitt 15 vorgesehen, abschnitts hinsichtlich der Erzeugung einer Fokusum den Durchtritt hochfrequenter Wellen durch das 65 sierung der Energie beeinflußt, wenn die reflektierte Ende des Wellenleiters 18 zu verhindern. Diese Ein- Leistung hoch ist.to produce X-rays, or in any i ° due to the construction of the above described known way to be exploited. A particle accelerator can accelerate the process The coil 17, which focuses the beam, surrounds the device in a vacuum envelope 16 which accelerates it Facility can be arranged along the length of the, with only the entrance end of the Particle accelerator 10. Since, according to the invention, packetizing section 13 on the vacuum envelope 16 does not exist Coupling device for high-frequency waves 15 is anchored, while the rest of the accelerated The device facing the exit end of the particle accelerator 10, which apart from the packaging must be, the focusing coil 17 can cut 13, the accelerating section 14 and the in a simple manner over the output end of the loading end section 15, in the longitudinal direction in the accelerating device pushed onto this sleeve 16 can move when the accelerating will. This is a very desirable benefit of the device expanding due to heating. Invention, by the special cost and a The particle accelerator 10 operates in the folloW more complicated Construction of the vacuum envelope 16 avoided lowing manner: When the high-frequency waves, will. Another advantage of this arrangement consists in the accelerating device through the due to the omission of the external connections coupling device 12 are coupled by in that the accelerating device is located within the packaging section 13 and the accelerating device of the vacuum vessel expand freely and propagate the supply section 14, transmit the waves can pull together, as will be explained in more detail later, energy on the electrons passing through to the shall be. Packetizing and accelerating particles of the beam in FIG. 2 and 3 is a typical design. From the accelerating section 14 spreads Example of the end section 15 according to the invention 30, the high-frequency wave in the end section 15 shown. The end portion 15 has a with. where continues to interact with the Slices loaded waveguide 18, which takes place a particle beam and an energy transfer, high frequency power delay device When the high frequency wave passes through the endin represents the accelerator and spreads the same dimension section, it is also strongly attenuated, sings like the waveguide of 35, which is loaded with disks, in particular through the walls 21 of the spacers, having uniform accelerating portion 14. which have a high specific resistance. The loaded waveguide 18 consists of a number. Therefore, the high frequency wave continues to emit of conductive discs 19, which have a central opening to transfer energy to the electron beam while they are themselves have and for example consist of copper. is dampened. In the last cavity resonator 22 of the Each disc 19 is by means of a hollow cylindrical 40 end section 15, the high-frequency wave reflector spacer 21 at a distance from the ant and runs backwards in the end section 15 adjacent disc 19 arranged. The walls of the opposite to the direction of the electron beam Spacers 21 consist of a magnetic one and are in turn damped. The length of the Resistance material, for example from magnetic end section, is selected so that the damping stainless steel. 45 functional properties of the end section 15 in the direction of the alternately one behind the other arranged splitting of the beam together with the damping planes 19 and spacers 21 form a number of properties of the end section 15 compared to the Cavity resonators 22, which via central opening-reflected wave in the opposite direction gene 23 in the disks 19 are coupled. A number the correct amount of damping the remaining of openings 24 for pumping out 50 high-frequency power is produced in each wall 22, which in the end abder Spacers are provided to facilitate evacuation of the cut 15 from the accelerating section 14 of a waveguide 18 in the sleeve 16 to enable. occurs to an interaction of the reflected wave A cooling device for the waveguide, as with both the packetization and acceleration properties cooling pipes through which water flows, can th of the packetizing section 13 and the Schleuauf the outer surface of the waveguide provided 55 inclination section 14 as well as a disadvantageous frequency, because to prevent a large amount of heat in the final change of the high frequency generator, section is generated in which the remaining high frequency is the most convenient in a typical particle accelerator Performance is destroyed. When the wall of the kind written start the phase positions of the Elek waveguide 18 is the vacuum envelope, it can electrify in an undesirable way from its circles, the always be surrounded by a coolant. A 60 are determined by the embodiment in which Number of radial supports 25 are provided to deviate the packetizing section when the waveguide is available 18 to be held in the sheath 16. A high output in the direction of the beam reduced by 8% Frequent throttle device 26 is at the end of the will. Also becomes the property of the packetizing waveguide 18 provided in the end section 15, in sections with regard to the generation of a focus the passage of high-frequency waves is influenced by the 65 ization of the energy when the reflected To prevent the end of the waveguide 18. This one-time performance is high.

richtung 26 kann jedoch auch vom Ende des Wellen- Obwohl der Endabschnitt 15 die restliche Leistungdirection 26 can, however, also from the end of the shaft although the end section 15 has the remaining power

leiters entfernt werden, um hochfrequente Leistung der Hochfrequenzwelle in der Strahlrichtung dämpft,conductor must be removed in order to attenuate high-frequency power of the high-frequency wave in the beam direction,

ist es in manchen Fällen nicht erwünscht, daß die restliche hochfrequente Leistung am Ende des Endabschnitts so niedrig ist, daß der Teilchenstrahl regenerativ eine Hochfrequenzleistung liefert und Energie an die Hochfrequenzeinrichtung abgibt. Gemäß der Erfindung kann die Länge des Abschlusses so gewählt werden, daß die Dämpfung in der Strahlrichtung erforderlichenfalls auf Null reduziert werden kann. Bei praktischen Verwendungszwecken wird diese Dämpfung jedoch so gewählt, daß in Kombination mit der Dämpfung in der entgegengesetzten Richtung der Betrag der reflektierten Leistung hinreichend vermindert ist, wodurch die Paketierungs- und Beschleunigungseigenschaften der beschleunigenden Einrichtung nicht beeinträchtigt werden und der Hochfrequenzgenerator nicht in nachteiliger Weise beeinflußt wird.In some cases it is not desirable to have the remaining high frequency power at the end of the end section is so low that the particle beam regeneratively supplies high-frequency power and energy the high frequency device emits. According to the invention, the length of the termination can be selected that the attenuation in the beam direction can be reduced to zero if necessary. For practical purposes, however, this damping is chosen so that in combination with the attenuation in the opposite direction reduces the amount of reflected power sufficiently is, thereby reducing the packaging and accelerating properties of the accelerating device are not affected and the high frequency generator is not adversely affected.

Die folgenden beiden Tabellen zeigen die Art und Weise, in der die restliche Hochfrequenzleistung in einem typischen Teilchenbeschleuniger in der beschleunigenden Einrichtung gedämpft werden kann. Der spezielle Teilchenbeschleuniger ist für Therapiezwecke besonders ausgebildet. Die zugeführte Spitzenleistung der hochfrequenten Energie beträgt etwa 1,75 MW. Es ergeben sich Elektronenenergien von etwa 6 MeV. Jedoch können wesentlich höhere Energien erzieltThe following two tables show the manner in which the remaining high frequency power in a typical particle accelerator can be damped in the accelerating device. Of the special particle accelerator is specially designed for therapeutic purposes. The delivered peak power the high frequency energy is about 1.75 MW. The result is electron energies of about 6 MeV. However, much higher energies can be achieved

ίο werden. Die Tabellen zeigen Dämpfungseigenschaften von Teilchenbeschleunigern gleicher Länge, bei denen entlang der Beschleunigerachse die Längen des Beschleunigungsabschnitts 14 und des Endabschnitts 15 unterschiedlich sind, um den Betrag der Dämpfung zu ändern, der die restliche Hochfrequenzleistung ausgesetzt ist.ίο be. The tables show damping properties of particle accelerators of the same length, in which the lengths of the acceleration section are along the accelerator axis 14 and of the end section 15 are different in order to increase the amount of damping change to which the remaining high frequency power is exposed.

Tabelle ITable I.

Abstand entlang der
Beschleunigungs
Distance along the
Acceleration
ZZ Leistung in Strahlrichtung (MW)Power in beam direction (MW) belastetburdened Reflektierte Leistung (MW)Reflected Power (MW) belastetburdened Energie des
Elektronen
Energy of
Electrons
einrichtung in Fig. 1device in Fig. 1 (cm)(cm) unbelastetunencumbered 1,751.75 unbelastetunencumbered 0,0910.091 strahles (MeV)ray (MeV) OO 1,751.75 1,601.60 0,1760.176 0,095*0.095 * 0,080.08 WW. 1010 1,151.15 0,1120.112 XX 5555 1,411.41 0,610.61 0,2250.225 0,1470.147 2,82.8 YY 130130 1,071.07 0,280.28 0,300.30 0,280.28 5,95.9 ZZ 150150 0,560.56 0,560.56 6,56.5

d. h. 6 % der Leistung in Strahlrichtung.d. H. 6% of the power in the direction of the beam.

Tabelle IITable II

Abstand entlang der
Beschleunigungs
Distance along the
Acceleration
ZZ Leistung in Strahlrichtung (MW)Power in beam direction (MW) belastetburdened Reflektierte Leistung (MW)Reflected Power (MW) belastetburdened Energie des
Elektronen
Energy of
Electrons
einrichtung in Fig. 1device in Fig. 1 (cm)(cm) unbelastetunencumbered 1,751.75 unbelastetunencumbered 0,0270.027 strahles (MeV)ray (MeV) 00 1,751.75 1,601.60 0,0640.064 0,028*0.028 * 0,080.08 WW. 1010 1,151.15 0,0340.034 XX 5555 1,411.41 0,730.73 0,0790.079 0,0410.041 2,82.8 YY 110110 1,151.15 0,150.15 0,0960.096 0,1500.150 5,35.3 ZZ 150150 0,320.32 0,320.32 6,46.4

d. h. 1,75 % der Leistung in Strahlrichtung.d. H. 1.75% of the power in the direction of the beam.

Der Betrag der Dämpfung, die auf die restliche Hochfrequenzleistung ausgeübt wird, die den gleichförmig beschleunigenden Abschnitt 14 verläßt, kann in verschiedenartiger Weise geändert werden. Die Dämpfung / ist durch die folgende Formel gegeben:The amount of attenuation applied to the residual high frequency power that causes the uniform accelerating section 14 leaves can be changed in various ways. The cushioning / is given by the following formula:

π · cπ · c

IFvjIFvj

wobei c die Lichtgeschwindigkeit, Q das 2 π-f ache des Verhältnisses der in den Hohlraumresonatoren der wellenleitenden Einrichtung gespeicherten Energie zu der Energie, die in den Hohlraumresonatoren der Einrichtung bei einem Zyklus vernichtet wird, Vg die Gruppengeschwindigkeit der hochfrequenten Welle, die sich entlang der Einrichtung ausbreitet, und λ die Wellenlänge der hochfrequenten Welle im Vakuum ist. Deshalb kann bei einer gegebenen Betriebsfrequenz die Dämpfung in dem Endabschnitt 15 gegenüber der Dämpfung erhöht werden, die in den gleichförmig beschleunigenden Abschnitt 14 auftritt, indem Q und/oder Vg erniedrigt werden. Q kann durch Erniedrigung des Verhältnisses des effektiven Hohlraumvolumens zum effektiven elektrischen Oberflächenbereich erniedrigt werden. Ein anderer Weg der Erniedrigung des ß-Faktors eines Hohlraumes besteht darin, daß die Permeabilität und/oder der spezifische Widerstand erhöht werden.where c is the speed of light, Q is 2π times the ratio of the energy stored in the cavity resonators of the waveguiding device to the energy that is dissipated in the cavity resonators of the device during one cycle, Vg is the group speed of the high-frequency wave traveling along the Device, and λ is the wavelength of the high frequency wave in vacuum. Therefore, at a given operating frequency, the damping in the end portion 15 can be increased over the damping that occurs in the uniformly accelerating portion 14 by decreasing Q and / or Vg . Q can be decreased by decreasing the ratio of the effective void volume to the effective electrical surface area. Another way of lowering the ß-factor of a cavity is that the permeability and / or the specific resistance are increased.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel erhöhten die Hohlraumresonatorwände aus magnetischem Material mit hohem spezifischem Widerstand, die beispielsweise aus magnetischem Edelstahl bestehen, die Dämpfung eines Endabschnitts stark, der Hohlraumresonatoren mit denselben Abmessungen wie die des Beschleunigungsabschnitts besitzt. Zum Beispiel würden Beschleunigungsabschnitte mit Abstandshaltern aus Kupfer einen ß-Faktor von etwa 12 500 besitzen, während die Hohlraumresonatoreri des Endabschnitts 15, der oben beschrieben wurde, bei ähnlicher Größe wie die des gleichförmig beschleunigenden Abschnitts, jedoch mit Wänden 21 aus magnetischem Edelstahl, einen ß-Faktor von etwa 1400 besitzen würden. Selbst wenn die Wände aus einem nichtmagnetischen Material mit hohem spezifischem Widerstand anstatt aus einem magnetischen Material bestehen würden, würde der Q-Faktor immer noch etwa 2500 betragen.In the embodiment described above, the cavity walls of the resonator were raised from magnetic Material with high specific resistance, such as made of magnetic stainless steel, the attenuation of one end section is strong, the cavity resonators with the same dimensions like that of the accelerating section. For example, acceleration sections would have spacers made of copper have a ß-factor of about 12,500, while the Hohlraumresonatoreri of the end portion 15 described above is similar in size to that of the uniformly accelerating one Section, but with walls 21 made of magnetic stainless steel, a ß-factor of about 1400 would own. Even if the walls are made of a non-magnetic material with a high specific Resistance rather than a magnetic material would still have the Q-factor be around 2500.

9 109 10

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Ei fin- raumresonatoren des Beschleunigungsabschnitts 14"In another exemplary embodiment of the single-space resonators of the acceleration section 14 "

dung sind sowohl die Scheiben 19 als auch die Wände21 der Fall ist.Both the panes 19 and the walls21 are the case.

der Abstandshalter aus Material mit hohem spezifi- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erschem Widerstand, um eine noch größere Dämpfung findung kann der erwünschterweise niedrige ß-Faktor iür die hochfrequente Welle in dem Endabschnitt 15 5 der Hohlraumresonatoren in dem Endabschnitt erzielt zu erzielen. Jedcch wird bei eir.er derartigen Eir.rich- werden, obwohl entsprechend ausgeführte Hohlraumtung die in den Scheiben 19 erzeugte Wärme nicht so wände und Scheiben derselben Abmessungen und gut zu der Kühleinrichtung geleitet, die den Wellen- dieselben Materialien wie bei dem gleichförmig beleiter 18 umgibt, wie dies bei dem oben beschriebenen schleunigenden Abschnitt verwendet werden. Dadurch Ausführungsbeispiel der Fall ist, bei dem die Schei- io wird die Herstellung des Teilchenbeschleunigers weben 19 aus einem gut leitenden Material, wie Kupfer, sentlich begünstigt. Gemäß F i g. 6 ist am Ende eines bestehen. In diesem Ausführungsbeispiel können gleichförmig beschleunigenden Abschnitts 30 ein Enddeshalb Kühleinrichtungen, wie beispielsweise Wasser- abschnitt 33 befestigt, der eine Reihe von Hohlraumkanäle, in den Scheiben 19 vergesehen werden, um resonatoren 43 enthält, die aus abwechselnd angeorddiese Scheiben 19 besser zu kühlen. 15 neten Scheiben 35, die Öffnungen aufweisen und austhe spacer made of material with high specificity Resistance to find even greater attenuation can be the desirably low ß-factor iür the high-frequency wave in the end section 15 5 of the cavity resonators achieved in the end section to achieve. Everyone will be erected in such an establishment, although the hollow space is appropriately executed the heat generated in the panes 19 is not so walls and panes of the same dimensions and well fed to the cooling device, which feeds the shafts - the same materials as the uniform 18 as used in the accelerating section described above. Through this Embodiment is the case in which the Schei- io will weave the manufacture of the particle accelerator 19 made of a highly conductive material such as copper, is much favored. According to FIG. 6 is at the end of one exist. In this embodiment, uniform accelerating portion 30 can have an end therefore Cooling devices, such as, for example, water section 33, which has a series of cavity channels, In the disks 19 are provided to contain resonators 43, which are alternately arranged from these Slices 19 to cool better. 15 Neten discs 35, which have openings and from

In F i g. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kupfer hergestellt sind, sowie Wänden 36 bestehen,In Fig. 4 is another embodiment of the copper made, as well as walls 36 are made,

Erfindung dargestellt, bei dem eine Anzahl von die ebenfalls aus Kupfer hergestellt sein können.Invention illustrated in which a number of which can also be made of copper.

Rillen 27, die eine nicht ebene Oberfläche ergeben, quer Benachbarte Hohlraumresonatoren sind durch dieGrooves 27, which give a non-planar surface, transversely adjacent cavity resonators are through the

zum Stromweg entlang der Oberfläche der Scheibe 19' öffnungen 37 in den Scheiben 35 gekoppelt. Die letzteOpenings 37 in the disks 35 are coupled to the flow path along the surface of the disk 19 ′. The last

und der Wände 21' vorgesehen sind, wodurch die rest- ao Seitenwand 36, an der eine Drosseleinrichtung 40 fürand the walls 21 'are provided, whereby the remaining ao side wall 36, on which a throttle device 40 for

liehe Hochfrequenzleistung in dem Wellenleiter 15 in Hochfrequenz am Ende angebracht werden kann,borrowed high frequency power in the waveguide 15 can be attached in high frequency at the end,

einem wesentlich größeren Ausmaß bei derselben kann aus rostfreiem Stahl bestehen, um eine erhöhteto a much greater extent the same can be made of stainless steel to an increased extent

axialen Länge des Wellenleiters gedämpft werden kann. Festigkeit und eine erhöhte Dämpfung des letztenaxial length of the waveguide can be attenuated. Strength and increased cushioning of the last

Die in dieser Weise quer zum Stromweg eingeschnit- Hohlraumresonators zu erzielen. Metallpulver 38 mitTo achieve the incised in this way transversely to the current path cavity resonator. Metal powder 38 with

tenen Rillen erniedrigen den ß-Faktor des Hohlraum- 35 hohem spezifischem Widerstand wird auf Teile destenen grooves lower the ß-factor of the cavity- 35 high specific resistance is applied to parts of the

resonators durch Erhöhung des Verhältnisses des Endabschnitts aufgesprüht, um die Dämpfung zuresonator sprayed on by increasing the ratio of the end section to reduce damping

effektiven Hohlraumvolumens zum effektiven elek- erhöhen. Ein dazu gut geeignetes Material ist eineffective void volume for effective elec- tric increase. A well-suited material for this is a

trischen Oberflächenbereich. Die Hohlraumresona- Metallpulver, das unter dem Handelsnamen »Kanthai«tric surface area. The cavity resonance metal powder, which is sold under the trade name »Kanthai«

toren eines in dieser Weise ausgebildeten, mit bekannt ist. In verschiedener Hinsicht ist ein derartigesgoals one trained in this way, is known with. In several ways it is such a thing

Scheiben 19 versehenen Abschlusses, die beispiels- 30 Material ideal, um die Dämpfung der Hohlraumreso-Discs 19 provided closure, the example 30 material ideal to dampen the cavity resonance

weise aus Kupfer bestehen, sowie mit Wänden 21', natoren und der betreffenden Einrichtung zu erhöhen,wise made of copper, as well as with walls 21 ', nators and the relevant device to increase,

die aus nichtmagnetischem Edelstahl bestehen können, Es besitzt einen hohen spezifischen Widerstand ρ undwhich can consist of non-magnetic stainless steel, It has a high specific resistance ρ and

besitzen einen β-Faktor von etwa 1600. Wenn die eine hohe magnetische Permeabilität μ. Ferner ergibthave a β factor of about 1600. If the high magnetic permeability μ. Furthermore results

Wände ebenfalls magnetisch sind, würde der ß-Faktor dieses auf die Innenflächen der HohlraumresonatorenWalls are also magnetic, the ß-factor would affect this on the inner surfaces of the cavity resonators

etwa bei 1100 liegen. 35 versprühte Material eine sehr unebene Oberfläche,be around 1100. 35 sprayed material has a very uneven surface,

In dem Endabschnitt wird wesentlich mehr Leistung wodurch das Verhältnis des Hohlraumvolumens zurIn the end section there is much more power, increasing the ratio of the void volume to

pro Längeneinheit absorbiert als in dem beschleuni- effektiven Flächengröße verringert wird. Ein Hohl-per unit length absorbed than is reduced by the acceleration-effective area size. A hollow

genden Wellenleiter. Obwohl die Einrichtung gekühlt raumresonator mit denselben Abmessungen wie dieundulating waveguide. Although the device cooled room resonator with the same dimensions as the

wird, erhöht sich die Temperatur der Einrichtung. Die oben beschriebenen Hohlraumresonatoren, der außer-the temperature of the facility will increase. The cavity resonators described above, the

Hohlraumresonatoren dehnen sich aus, so daß sich die 40 dem Wände aus Kupfer aufweist und mit demCavity resonators expand so that the 40 has the walls made of copper and with the

Wellenlänge der Hohlraumresonatoren ändert, was genannten Material besprüht ist, besitzt einen ß-FaktorThe wavelength of the cavity resonators changes, what the said material is sprayed has a ß-factor

eine Phasenverschiebung zwischen dem Elektronen- von 300. Ein sogar noch niedriger ß-Faktor kanna phase shift between the electron of 300. An even lower ß-factor can

strahl und der hochfrequenten Welle zur Folge hat. erzielt werden, wenn Kanthai auf die Scheiben 35 undray and the high-frequency wave. be achieved when Kanthai on the discs 35 and

Dadurch ergibt sich ein unerwünschter Beitrag zur auf die Seitenwände 36 versprüht wird.This results in an undesirable contribution to being sprayed onto the side walls 36.

Ausspreizung des Elektronenstrahles. 45 Wie in F i g. 6 dargestellt ist, wird die Menge vonSpreading the electron beam. 45 As in Fig. 6 is the amount of

Es ist deshalb vorteilhaft, einen sehr hohen Dämp- Kanthai, die in aufeinanderfolgenden Hohlraumreso-It is therefore advantageous to have a very high damping kanthai, which in successive cavity resonators

fungsfaktor vorzusehen, so daß der Endteil sehr kurz natoren entlang der Länge des Endabschnitts 33fung factor so that the end portion is very short nators along the length of the end portion 33

sein kann, wodurch der Beitrag zur spektralen Aus- vorgesehen ist, allmählich so erhöht, daß keine sehrcan be, whereby the contribution to the spectral output is provided, gradually increased so that no very

spreizung des Elektronenstrahles auf Grund von große thermische Diskontinuität am vorderen Ende desspread of the electron beam due to large thermal discontinuity at the front end of the

Betriebsschwankungen beträchtlich verringert wird. 50 Endabschnitts 33 der beschleunigenden EinrichtungOperational fluctuations are considerably reduced. 50 end section 33 of the accelerating device

Wenn der Endabschnitt aus einem Material mit auf Grund einer sehr großen Differenz zwischen derIf the end section is made of a material with due to a very large difference between the

einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten besteht Dämpfungin dem letzten Hohlraum des gleichförmig be-a low coefficient of expansion, there is damping in the last cavity of the uniformly

und/oder wenn Vg kleiner als bei dem gleichförmig schleunigenden Abschnitts 30 und der Dämpfung in demand / or when Vg is less than the uniformly accelerating portion 30 and the damping in that

beschleunigenden Abschnitt ist, so daß die Frequenz- ersten Hohlraum des Endabschnitts 33 vorhanden ist.accelerating section is, so that the frequency first cavity of the end section 33 is present.

änderung bei einem gegebenen Temperaturanstieg 55 Auch kann Kanthai auf Teile des Endabschnittschange for a given rise in temperature 55 Kanthai can also affect parts of the end section

nicht so groß ist, dann wird die Phasenverschiebung- ' aufgebracht werden, nachdem der Bereich, auf denis not so great then the phase shift- 'will be applied after the area on which

noch geringer. dieses Material aufgebracht wird, zuerst sandgestrahlteven less. this material is applied, first sandblasted

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt wurde. Dadurch ergibt sich eine noch rauhere Ober-Another embodiment of the invention was shown. This results in an even rougher surface

F i g. 5, wo der letzte Hohlraumresonator 28 des fläche, während das Kanthai besser an der GrundlageF i g. 5, where the last cavity resonator 28 of the surface, while the Kanthai better at the base

gleichförmig beschleunigenden Abschnitts 14" und der 60 anhaftet.uniformly accelerating section 14 "and the 60 adhered.

erste Hohlraumresonator 29 des Endabschnitts 15" dar- Andere Materialien, die neben Kanthai zum Aufgestellt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die sprühen auf die Endeinrichtung verwandt werden zentralen Öffnungen 23" der Scheiben 19" kleiner als können, sind stark verlustbehaftete Materialien, wie die zentralen Öffnungen 32 der Scheiben 31 in dem Edelstahl, Eisen, Kovar usw.first cavity resonator 29 of the end section 15 ″ represents other materials that are to be erected in addition to Kanthai are. In this embodiment, the sprays on the terminal are used central openings 23 "of the disks 19" smaller than can, are highly lossy materials, such as the central openings 32 of the discs 31 in the stainless steel, iron, kovar, etc.

gleichförmig beschleunigenden Abschnitt ausgebildet, 65 Die folgende Tabelle zeigt, wie die restliche Hoch-uniformly accelerating section, 65 The following table shows how the remaining high-

so daß die Hohlraumresonatoren in dem Endabschnitt frequenzleistung in einem typischen Teilchenbeschleu-so that the cavity resonators in the end section frequency output in a typical particle accelerator

eine hochfrequente Welle mit einer geringeren Gruppen- niger der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsforma high-frequency wave with a lower group niger of the embodiment shown in FIG

geschwindigkeit durchleiten, als dies bei den Hohl- gedämpft wird.speed than is the case with the hollow ones.

. ..„. . ,.-.,.. ■ ., ν 509659/380. .. ". . , .-., .. ■., Ν 509659/380

Tabelle IIITable III

Abstanddistance JLiJLi Leistung in Strahlrichtung (MW)Power in beam direction (MW) belastetburdened Reflektierte Leistung (MW)Reflected Power (MW) belastetburdened Energie desEnergy of entlang Achsealong axis (cm)(cm) 100 ma pk100 ma pk lOOmapklOOmapk ElektronenElectrons in Fig. 1in Fig. 1 00 unbelastetunencumbered 1,751.75 unbelastetunencumbered 0,01430.0143 strahles (MeV)ray (MeV) 1010 1,751.75 1,601.60 0,0310.031 0,015*0.015 * 0,080.08 WW. 5555 1,151.15 0,0180.018 XX 140140 1,411.41 0,550.55 0,0380.038 0,0240.024 2,802.80 YY 150150 1,041.04 0,110.11 0,0500.050 0,1100.110 6,256.25 ZZ 0,230.23 0,2300.230 6,476.47

* 0,94% der Leistung in Strahlrichtung.* 0.94% of the power in the direction of the beam.

VSWR (Fehlanpassung) bei einem Hochfrequenzgenerator ohne Ferritisolator und ohne Strahlbelastung = 1,31;VSWR (mismatch) in a high frequency generator without ferrite insulator and without radiation exposure = 1.31;

VSWR bei einem Hochfrequenzgenerator ohne Ferritisolator und mit 100 mA Spitzenbelastung = 1,186;VSWR for a high-frequency generator without ferrite insulator and with a peak load of 100 mA = 1.186;

VSWR bei einem Hochfrequenzgenerator mit 5 db Isolation und mit 100 mA Spitzenbelastung = 1,106;VSWR with a high frequency generator with 5 db Isolation and with 100 mA peak load = 1.106;

VSWR bei einem Hochfrequenzgenerator mit 10 db Isolation und 100 mA Spitzenbelastung = 1,060;VSWR for a high frequency generator with 10 db isolation and 100 mA peak load = 1.060;

Wahlweise kann die Dämpfung, die sich durch den Endabschnitt 15 für die restliche Hochfrequenzleistung am Ende des gleichförmig beschleunigenden Abschnitts ergibt, durch Belastung der Hohlraumresonätoren des Endabschnittes erhöht werden, indem z. B. mit einer Widerstandsschicht überzogene keramische Glieder verwendet werden oder indem die Dicke der Scheiben in dem Endabschnitt gegenüber der Dicke der Scheiben in dem gleichförmig beschleunigenden. Abschnitt erhöht wird.Optionally, the attenuation that extends through the end section 15 for the remaining high-frequency power at the end of the uniform accelerating section results, are increased by loading the cavity resonators of the end portion by z. B. with a Resistive coated ceramic members can be used or by increasing the thickness of the discs in the end portion opposite the thickness of the disks in the uniformly accelerating. Section increased will.

3535

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Linearbeschleuniger für geladene Teilchen mit einem von dem Teilchenstrahl durchlaufenen und von Hochfrequenzschwingungen mit für die Beschleunigung der Teilchen geeigneter Phasengeschwindigkeit erregten Wellenleiter und einer am Ende des Wellenleiters angeschlossenen Vorrichtung zur Absorption der dort noch ankommenden Hochfrequenzleistung, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierende Vorrichtung ein mit dem Wellenleiter (14) kollinearer, dämpfende Wandungen aufweisender Abschlußteil (15) ist.1. Linear accelerator for charged particles with one traversed by the particle beam and high-frequency vibrations with a phase velocity suitable for the acceleration of the particles excited waveguide and a device connected to the end of the waveguide for the absorption of the high-frequency power still arriving there, characterized in that that the absorbing device has a terminating part which is collinear with the waveguide (14) and has damping walls (15) is. 2. Linearbeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußteil so ausgebildet ist, daß er an seinem Ende noch vorhandene Hochfrequenzenergie zwecks weiterer Dämpfung reflektiert.2. Linear accelerator according to claim 1, characterized in that the terminating part so is designed that he still existing high frequency energy for the purpose of further at its end Attenuation reflected. 3. Linearbeschleuniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußteil aus einer Reihe von Hohlraumresonatoren besteht, deren Wände mindestens teilweise mit einem Material von hohem spezifischem elektrischen Widerstand bekleidet sind.3. Linear accelerator according to claim 1 or 2, characterized in that the terminating part consists of consists of a series of cavity resonators, the walls of which are at least partially covered with a material are clad with high specific electrical resistance. 4. Linearbeschleuniger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Hohlraumresonatoren gewellte Innenflächen hat, die mit einem Material von hohem spezifischem elektrischem Widerstand bekleidet sind.4. Linear accelerator according to claim 3, characterized in that at least some of the cavity resonators Has corrugated inner surfaces coated with a material of high specific electrical strength Resistance are clothed. 5. Linearbeschleuniger nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,-daß der Abschlußteil ehr Hohlzylinder ist, der durch eine Mehrzahl von Querscheiben in eine Mehrzahl von Hohlraumresonatoren unterteilt ist, wobei die Scheiben Durchtrittsöffhungen für den aus den geladenen Teilchen bestehenden Strahl aufweisen.5. Linear accelerator according to claim 1 or one of the following, characterized in that the terminating part is or rather a hollow cylinder, which is divided into a plurality by a plurality of transverse disks is divided by cavity resonators, the discs through openings for the from charged particles have existing beam. 6. Linearbeschleuniger nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußwand des Endteiles eine als Drossel für die Hochfrequenzwellen wirkende Teilchenaustrittsöffnung hat.6. Linear accelerator according to claim 1 or one of the following, characterized in that the end wall of the end part has a particle outlet opening acting as a throttle for the high-frequency waves Has. 7. Linearbeschleuniger nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das dämpfende Material sowohl einen hohen spezifischen Widerstand als auch eine hohe magnetische Permeabilität hat.7. Linear accelerator according to claim 1 or one of the following, characterized in that the damping material has both a high specific resistance and a high magnetic resistance Has permeability. 8. Linearbeschleuniger nach Anspruch! oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet; daß der Wellenleiter längs des Vakuumgefäßes nur an einer Stelle starr befestigt ist, so daß bei Erwärmung eine Ausdehnungsmöglichkeit des Wellenleiters in dem Vakuumgefäß gewährleistet ist.8. Linear accelerator according to claim! or one of the following, characterized; that the waveguide is only rigidly attached at one point along the vacuum vessel, so that when heated an expansion possibility of the waveguide in the vacuum vessel is guaranteed. In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 920 228.
Considered publications:
U.S. Patent No. 2,920,228.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 509 659/380 8.65 © Bundesdruckerei Berlin 509 659/380 8.65 © Bundesdruckerei Berlin
DEV22720A 1961-06-29 1962-06-29 Linear accelerator Pending DE1199901B (en)

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