DE1200972B

DE1200972B - Electron linear accelerator

Info

Publication number: DE1200972B
Application number: DEA43672A
Authority: DE
Inventors: Timothy Robert Jarvis
Original assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Current assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Priority date: 1962-07-26
Filing date: 1963-07-25
Publication date: 1965-09-16
Also published as: GB978839A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

H05hH05h

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

Nummer: 1200 972Number: 1200 972

Aktenzeichen: A 43672 VIII c/21 gFile number: A 43672 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 25. Juli 1963 Filing date: July 25, 1963

Auslegetag: 16. September 1965Opening day: September 16, 1965

Die Erfindung befaßt sich mit Linearbeschleunigern. Unter Linearbeschleunigern sollen hier durchweg Elektronenlinarbeschleuniger verstanden sein.The invention is concerned with linear accelerators. Under linear accelerators are supposed to be here be understood throughout electron linear accelerators.

Für manche Zwecke ist es erwünscht, daß der Ausgang eines Linearbeschleunigers aus einer kleinen Anzahl von Elektronenpaketen besteht oder auch nur aus einem einzigen Elektronenpaket. Wenn diese Elektronenpakete sehr kurz sein sollen, also beispielsweise nur 10 ~^u Sekunden lang andauern dürfen, ist es sehr schwierig, die Elektronenpakete nach einer so kurzen Zeitdauer abzuschneiden.For some purposes it is desirable that the output of a linear accelerator consists of a small number of electron bunches or even just a single electron packet. If these electron packets are to be very short, for example only allowed to last 10 ~ ^u seconds, it is very difficult to cut off the electron packets after such a short period of time.

Ziel der Erfindung ist daher ein Linearbeschleuniger, der die Erzeugung derart kurzer Elektronenimpulse gestattet.The aim of the invention is therefore a linear accelerator that can generate such short electron pulses allowed.

Die Erfindung geht aus von einem Elektronenlinearbeschleuniger mit einer Elektronenkanone, mit einer Einrichtung, die die zu beschleunigenden Elektronen zu einem Strahl vereinigt, beschleunigt und in einer Phasenfokussierungsvorrichtung den Elektronenstrahl in Elektronenpakete zusammenfaßt, ferner mit einer Auswählvorrichtung, auf die der Elektronenstrahl gerichtet ist und die eine Ablenkvorrichtung aufweist, in der ein periodisch veränderliches Ablenkfeld die Elektronenpakete in Querrichtung periodisch um verschiedene Beträge ablenkt, sowie mit einer am Ende der Auswählvorrichtung angeordneten, mit einer Öffnung versehenen Fangblende, die die in Querrichtung abgelenkten Elektronenpakete abfängt, die nicht abgelenkten Pakete jedoch durch die Öffnung hindurch und an den Ort gelangen läßt, an dem die Elektronen verwendet werden sollen. Mit dieser bekannten Auswählvorrichtung ist es jedoch nicht möglich, Elektronenpakete oder Elektronenimpulse der oben angegebenen Zeitdauer mit sinnvoll ausnutzbaren Intensitäten zu erzeugen.The invention is based on an electron linear accelerator with an electron gun a device that combines the electrons to be accelerated into a beam, accelerates and in a phase focusing device combines the electron beam into electron bunches, further with a selection device to which the electron beam is directed and which has a deflection device has, in which a periodically variable deflection field, the electron bunches in the transverse direction periodically distracts by various amounts, as well as with one at the end of the selector arranged, with an opening, the arresting diaphragm, which the electron bunches deflected in the transverse direction but intercepts the undeflected packets through the opening and into place can reach where the electrons are to be used. With this known selection device however, it is not possible to generate electron bunches or electron pulses of the above Generate duration with sensibly exploitable intensities.

Das ist jedoch mit einem Elektronenlinearbeschleuniger möglich, wenn er erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine Ablenkvorrichtung in Form eines Wellenleiters mit einer Anzahl von Irisblenden, die längs des Wellenleiters in einem bestimmten gegenseitigen Abstand derart angeordnet sind, daß sich in dem Wellenleiter durch Zuführung von elektromagnetischer Energie einer bestimmten Frequenz ein Schwingungsmodus ausbildet, durch den die Kräfte, die die elektromagnetischen Wellen auf die Elektronen ausüben, hauptsächlich quer zur Flugrichtung der Elektronen wirken.However, that is with an electron linear accelerator possible if it is characterized according to the invention by a deflection device in Shape of a waveguide with a number of iris diaphragms running along the waveguide in a given mutual spacing are arranged so that in the waveguide by feeding of electromagnetic energy of a certain frequency forms a mode of oscillation the forces that the electromagnetic waves exert on the electrons, mainly across the Direction of flight of the electrons act.

Es ist günstig, wenn man die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen in dem Wellenleiter der Flugrichtung der Elektronen ent-Elektronenlinearbeschleuniger It is beneficial to know the direction of propagation of the electromagnetic waves in the Waveguide of the flight direction of the electrons de-electron linear accelerator

Anmelder:Applicant:

Associated Electrical Industries Limited, LondonAssociated Electrical Industries Limited, London

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,Dr.-Ing. W. Reichel, patent attorney,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13Frankfurt / M. 1, Parkstrasse 13th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Timothy Robert Jarvis,Timothy Robert Jarvis,

Sale, Cheshire (Großbritannien)Sale, Cheshire (UK)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Großbritannien vom 26. Juli 1962 (28 785)Great Britain July 26, 1962 (28 785)

gegengesetzt wählt, so daß sich die elektrischen und die magnetischen Kräfte, die von dem elektromagnetischen Feld auf die Elektronen ausgeübt werden, addieren.selects opposite, so that the electrical and magnetic forces exerted by the electromagnetic Add the field on which the electrons are exerted.

Die Phasenfokussierungsvorrichtung eines Elektronenlinearbeschleunigers ist üblicherweise als Wellenleiter mit Verzögerungseigenschaften aufgebaut, insbesondere dann, wenn es sich um Beschleuniger für hohe Energie handelt. Dieser Wellenleiter ist dann so ausgebildet, daß sich in ihm elektromagnetische Wellen mit einer solchen Phasengeschwindigkeit ausbreiten, daß Energie aus dem elektromagnetischen Feld auf die Elektronen übertragen werden kann. In diesem Falle ist es günstig, die Abmessungen des Ablenkungswellenleiters so zu wählen, daß sich in ihm elektromagnetische Energie in einem Transversalmodus mit einer Phasengeschwindigkeit ausbreitet, die gleich der Elektronengeschwindigkeit ist, jedoch mit einer Frequenz, die sich von der Frequenz am Austrittsende der Phasenfokussierungsvorrichtung etwas unterscheidet, so daß auf jedes Elektron während seines Durchgangs durch den Ablenkungswellenleiter die gleiche Feldstärke einwirkt, jedoch jedes Elektronenpaket, das in den Ablenkungswellenleiter eintritt, einen anderen Phasenwinkel des Querfeldes vorfindet.The phase focusing device of an electron linear accelerator is usually constructed as a waveguide with deceleration properties, especially when it comes to accelerators acts for high energy. This waveguide is then designed so that electromagnetic Waves propagate with such a phase velocity that energy from the electromagnetic field is transferred to the electrons can be. In this case, it is convenient to dimension the deflection waveguide so choose to have electromagnetic energy in it in a transverse mode with a phase velocity propagates, which is equal to the electron velocity, but with a frequency that differs somewhat from the frequency at the exit end of the phase focusing device, so that the same field strength on each electron during its passage through the deflection waveguide acts, but each electron packet that enters the deflection waveguide is a different one Finds phase angle of the transverse field.

Man wird zweckmäßigerweise eine Steuervorrichtung vorsehen, die auf ein Eingangssignal hin erst die Phasenfokussierungsvorrichtung und die Auswählvorrichtung betriebsbereit macht und erst dann die Elektronenkanone mit Energie versorgt, so daß sie einen Elektronenstrahl emittiert. Wenn manA control device will expediently be provided which only reacts to an input signal makes the phase focusing device and the selector ready for operation and only then energizes the electron gun so that it emits an electron beam. If

509 687/352509 687/352

außerdem dafür sorgt, daß die Steuervorrichtung die Elektronenkanone zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt auftastet, kann man erreichen, daß das erste Elektronenpaket die Auswählvorrichtung bei einem vorbestimmten Phasenwinkel des periodisch veränderlichen Ablenkfeldes erreicht.also ensures that the control device controls the electron gun at a specific point in time keys, it can be achieved that the first electron packet is the selector in a reached predetermined phase angle of the periodically variable deflection field.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.In the following the invention on the basis of an exemplary embodiment in conjunction with the drawings will be described in detail.

F i g. 1 ist ein Seitenschnitt durch einen Linearbeschleuniger. Gleichzeitig ist in der Figur ein Blockschaltbild der den Beschleuniger zugeordneten Elektronik gezeigt;F i g. 1 is a side section through a linear accelerator. At the same time, the figure shows a block diagram of the electronics associated with the accelerator shown;

F i g. 2 sind Abbildungen von Wellenformen bestimmter Spannungsimpulse und Signale, die in dem Blockschaltbild nach Fig. 1 auftreten.F i g. 2 are illustrations of waveforms of certain voltage pulses and signals generated in the Block diagram of Fig. 1 occur.

Ein Linearbeschleuniger weist eine Elektronenkanone 1 auf, die Elektronen mit einer mittleren Energie von 50 kV abgibt. Weiterhin ist ein Wellenleiter 3 vorhanden, der den Elektronenstrahl aus der Elektronenkanone 1 zu Elektronenpaketen phasenfokussiert. Es schließt sich ein zweiter Wellenleiter 5 an, der mit dem Wellenleiter 3 koaxial ist. Der Wellenleiter 5 dient als Auswahlgerät, das von den Elektronenpaketen durchlaufen wird. An dem der Elektronenkanone 1 gegenüberliegenden Ende des Wellenleiters 5 ist eine Fangblende 7 aus Metall angeordnet, die mit einer Mittelöffnung 9 versehen ist. Es ist klar, daß die beiden Wellenleiter und ein sich am äußeren Ende der Öffnung 9 anschließender Mantel (nicht gezeigt) evakuiert sind, um einen freien Durchtritt von Elektronen zu ermöglichen.A linear accelerator has an electron gun 1, the electrons with a middle Emits energy of 50 kV. There is also a waveguide 3 which emits the electron beam of the electron gun 1 phase-focused to form electron bunches. A second waveguide 5 closes which is coaxial with the waveguide 3. The waveguide 5 serves as a selection device, which of the Electron packets is traversed. At the opposite end of the electron gun 1 Waveguide 5 has a metal catch 7 provided with a central opening 9. It is clear that the two waveguides and one at the outer end of the opening 9 is connected Jacket (not shown) are evacuated to allow free passage of electrons.

Der Wellenleiters hat einen kreisförmigen Querschnitt. An dem der Elektronenkanone 1 zugekehrten Ende ist der Wellenleiter 3 an einen rechteckigen Eingangswellenleiter 11 angekoppelt, der mit einem Wellenleitertransformator 13 ausgerüstet ist. Der Wellenleitertransformator 13 ist mit einer axialen Öffnung versehen, durch die die Elektronen aus der Elektronenkanone 1 hindurchlaufen können. Das andere Ende des Wellenleiters 3 ist an einen rechteckigen Ausgangswellenleiter 15 angekoppelt, der ebenfalls mit einem Wellenleitertransformator 17 ausgerüstet ist. Um den Wellenleiter 3 herum ist eine Fokussierungsspule 19 angeordnet. Innerhalb des Wellenleiters 3 sind über eine gesamte Länge in Abständen Irisblenden 20 angeordnet. Der Abstand zwischen diesen Blenden verringert sich am Anfang des Wellenleiters.The waveguide has a circular cross-section. At the end facing the electron gun 1, the waveguide 3 is at a rectangular one Input waveguide 11 coupled, which is equipped with a waveguide transformer 13. Of the Waveguide transformer 13 is provided with an axial opening through which the electrons from the Electron gun 1 can pass through. The other end of the waveguide 3 is connected to a rectangular one Output waveguide 15 coupled, which is also connected to a waveguide transformer 17 is equipped. A focusing coil 19 is arranged around the waveguide 3. Within the Waveguide 3 are arranged at intervals of iris diaphragms 20 over an entire length. The distance between these diaphragms decreases at the beginning of the waveguide.

Zwischen die beiden Wellenleiter 3 und 5 ist eine Laufröhre 21 eingesetzt, die auf die Mittelachsen der beiden Wellenleiter ausgerichtet ist. Um die Laufröhre 21 herum ist eine Fokussierungsspule 23 angeordnet. Between the two waveguides 3 and 5, a tube 21 is inserted, which on the central axes of the aligned with both waveguides. A focusing coil 23 is arranged around the barrel tube 21.

Der zweite Wellenleiter 5 hat einen kreisförmigen Querschnitt. An dem von der Elektronenkanone 1 abgewandten Ende ist der Wellenleiter 5 an einen rechteckigen Eingangswellenleiter 25 angekoppelt, der einen Wellenleitertransformator 27 aufweist. Der Wellenleitertransformator 27 ist mit einer mittleren Öffnung versehen, durch die die Elektronen hindurchlaufen können. Das andere Ende des Wellenleiters 5 ist an einen rechteckigen Ausgangswellenleiter 29 angekoppelt, der ebenfalls mit einem Wellenleitertransformator 31 ausgerüstet ist. Um den Wellenleiter 5 herum ist eine Fokussierungsspule 33 angeordnet, die sich über seine ganze Länge erstreckt. Innerhalb des Wellenleiters 5 sind über seine gesamte Länge in regelmäßigen Abständen Irisblenden 33 eingesetzt.The second waveguide 5 has a circular cross section. On the one from the electron gun 1 opposite end of the waveguide 5 is coupled to a rectangular input waveguide 25, which has a waveguide transformer 27. The waveguide transformer 27 is with a middle Provided opening through which the electrons can pass. The other end of the waveguide 5 is coupled to a rectangular output waveguide 29, which is also with a Waveguide transformer 31 is equipped. Around the waveguide 5 is a focusing coil 33 arranged, which extends over its entire length. Within the waveguide 5 are about his Iris diaphragms 33 are used over the entire length at regular intervals.

Der Eingangswellenleiter 11 wird durch einen aus einem Reflexklystron bestehenden und bei einer Frequenz von 2998 MHz arbeitenden Oszillator 37 über einen Klystronverstärker 39 mit Energie versorgt. Der Eingangswellenleiter 25 wird von einem Oszillator 41 mit Energie versorgt, der aus einem Reflexklystron mit einer Schwingfrequenz vonThe input waveguide 11 is made of a reflex klystron and a Frequency of 2998 MHz working oscillator 37 is supplied with energy via a klystron amplifier 39. The input waveguide 25 is supplied with energy by an oscillator 41, which consists of a Reflex klystron with an oscillation frequency of

ίο 3003 MHz besteht und über einen Klystronverstärker 43 arbeitet. In dem Weg von dem Klystronverstärker 43 zu dem Eingangswellenleiter 25 liegen noch ein Phasenschieber 45 und ein veränderbares Dämpfungsglied 47. Die Ausgangssignale aus den Oszillatoren 37 und 41 werden durch Wellenleiter 49 und 51 einer Mischstufe 53 zugeführt. Die Mischstufe 53 gibt an eine Koaxialleitung 55 ein Signal mit einer Frequenz von 5 MHz, nämlich der Differenz der beiden Qszillatorfrequenzen ab.ίο 3003 MHz and a klystron amplifier 43 works. In the path from the klystron amplifier 43 to the input waveguide 25 another phase shifter 45 and a variable attenuator 47. The output signals from the Oscillators 37 and 41 are fed to a mixer 53 through waveguides 49 and 51. The mixer stage 53 gives a signal with a frequency of 5 MHz, namely the difference, to a coaxial line 55 of the two oscillator frequencies.

ao Die Leitung 55 ist mit einem Auslöseschaltkreis 57 verbunden, dem außerdem über die Leitung 59 noch ein Tastimpuls zugeführt wird. Der Tastimpuls ist ein positiver Rechteckimpuls von einer Mikrosekunde Dauer. Der Auslöseschaltkreis 57 gibt nur dann an die Leitung 61 ein Ausgangssignal ab, wenn auf der Leitung 59 ein Tastimpuls anliegt und wenn in dem Augenblick, in dem das Differenzfrequenz-Ausgangssignal von 5 MHz über eine vorbestimmte Schwelle ansteigt. Der Impuls auf der Leitung 61 ist ein positiver Rechteckimpuls mit einer Dauer von 1,5 Mikrosekunden. Da die Impulse auf der Leitung 61 langer als die Impulse auf der Leitung 59 sind, kann der Auslöseschaltkreis nur immer einmal ansprechen, wenn ihn ein Impuls über die Leitung 59 erreicht.ao The line 55 is connected to a trigger circuit 57, which is also connected via the line 59 a key pulse is still supplied. The key pulse is a positive square pulse from one Microsecond duration. The trigger circuit 57 only then sends an output signal to the line 61, when a key pulse is present on the line 59 and when at the moment at which the differential frequency output signal of 5 MHz increases above a predetermined threshold. The pulse on line 61 is a positive square pulse with a 1.5 microsecond duration. Because the pulses on the line 61 are longer than the pulses on the line 59 are, the trigger circuit can only respond once if it receives an impulse via the Line 59 reached.

Die Leitung 61 ist mit einem elektronischen Schalter 63 verbunden, der jedesmal, wenn er mit einem Impuls über die Leitung 61 angesteuert wird, auf der Leitung 65 einen positiven Rechteckimpuls erzeugt, dessen Dauer 0,1 Mikrosekunden beträgt. Die Leitung 65 ist mit der Elektronenkanone 1 verbunden, die nur dann Elektronen emittieren kann, wenn ein Impuls auf der Leitung 65 anliegt. Dann ist noch ein weiterer Impulsgenerator 67 vorgesehen, der immer dann, wenn er über die Eingangsleitung 69 angestoßen wird, in seiner Ausgangsleitung 70 einen positiven Rechteckimpuls von 2 Mikrosekunden Dauer hervorruft. Diese Ausgangsleitung 70 ist über die Leitungen 71 und 73 mit den Klystronverstärkern 39 und 43 verbunden, die immer nur dann arbeiten, wenn an ihnen ein Impuls dieser Art anliegt.The line 61 is connected to an electronic switch 63, which each time he is with a Pulse is controlled via line 61, a positive square-wave pulse is generated on line 65, the duration of which is 0.1 microseconds. The line 65 is connected to the electron gun 1, which can only emit electrons when a pulse is applied to the line 65. Then yet another pulse generator 67 is provided, which whenever it is over the input line 69 is triggered, a positive square-wave pulse of 2 microseconds in its output line 70 Duration evokes. This output line 70 is connected to the klystron amplifiers via lines 71 and 73 39 and 43, which only work when an impulse of this kind is applied to them is present.

Nun soll unter Bezugnahme auf F i g. 2 die Wirkungsweise eines Linearbeschleunigers nebst der zugeordneten Elektronik beschrieben werden. Die F i g. 2 zeigt die zeitliche Zuordnung der Signale auf den Leitungen 55, 59, 61, 65 und 70 zueinander. Die Signale sind mit den gleichen Bezugsziffern wie die Leitungen versehen, auf denen sie anliegen.Referring now to FIG. 2 the mode of operation of a linear accelerator together with the associated one Electronics are described. The F i g. 2 shows the temporal assignment of the signals the lines 55, 59, 61, 65 and 70 to each other. The signals are given the same reference numerals as the lines on which they are attached.

Zu Beginn sind die beiden Oszillatoren 37 und 41 im Betrieb, jedoch die Verstärker 39 und 43 sowie die Elektronenkanone 1 in Ruhe. Es tritt daher weder ein Elektronenstrahl auf, noch sind die beiden Wellenleiter3 und 5 mit elektromagnetischer Energie angefüllt. Wenn nun von dem Impulsgenerator 67 über die Leitung 70 ein Rechteckimpuls von 2 Mikrosekunden Dauer abgegeben wird, beginnen die beiden Verstärker 39 und 43 zu arbeiten. DaraufhinAt the beginning the two oscillators 37 and 41 are in operation, but the amplifiers 39 and 43 as well the electron gun 1 at rest. There is therefore neither an electron beam nor the two Waveguides 3 and 5 filled with electromagnetic energy. If now from the pulse generator 67 A square pulse with a duration of 2 microseconds is emitted via the line 70, the start both amplifiers 39 and 43 to work. Thereupon

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baut sich innerhalb einer Zeitspanne von etwa zyklisch mit einer Frequenz wiederholt, die der Fre-builds up within a period of about cyclically with a frequency that the fre-

1 Mikrosekunde in den Wellenleitern 3 und 5 ein quenzdifferenz der elektromagnetischen Felder in1 microsecond in waveguides 3 and 5 a frequency difference of the electromagnetic fields in

elektromagnetisches Feld auf. Die Felder haben in den beiden Wellenleitern entspricht. Die Spule 33electromagnetic field. The fields have corresponded in the two waveguides. The coil 33

dem Wellenleiter 5 den Schwingungsmodus E₀₁ und hat die Aufgabe, die Elektronen eines Paketes dichtthe waveguide 5 has the oscillation mode E ₀₁ and has the task of dense the electrons of a packet

in dem Wellenleiter 5 den Modus E_n. In der 5 zusammenzuhalten, auch wenn sie die Neigungin the waveguide 5 the mode E _n . To stick together in the 5, even if they have the inclination

Zwischenzeit gibt die Mischstufe 53 an den Aus- haben, auf Grund von Raumladungsabstoßungen inIn the meantime, the mixing stage 53 gives the output, due to space charge repulsions in

löseschaltkreis 57 ein Wechselstromausgangssignal Querrichtung auseinanderzulaufen. Die elektro-release circuit 57 to diverge an AC output signal transversely. The electro

35 ab. 1 Mikrosekunde nach Beginn des Impulses magnetischen Wellen müssen stark genug sein, die35 from. 1 microsecond after the start of the impulse magnetic waves must be strong enough that

70 gibt das Gerät, das den Impuls an den Impuls- gewünschte Elektronenablenkungen trotz der An-70 gives the device that gives the impulse to the impulse desired electron deflections in spite of the

generator 67 abgibt, einen weiteren Impuls über die io Wesenheit dieses Fokussierungsfeldes hervorrufen zugenerator 67 emits to cause a further pulse on the io essence of this focusing field

Leitung 59 ab, um diesmal die Auslöseschaltung 57 können.Line 59 to this time the trigger circuit 57 can.

anzustoßen. Die Auslöseschaltung 57 arbeitet aber Da sich nun die Elektronenpakete hinsichtlich solange nicht, bis das 5-MHz-Signal gleichzeitig das ihrer Querablenkung unterscheiden, wird es nur den nächste Mal eine Mindestschwelle überschreitet, die wenigsten Paketen gelingen, durch die öffnung 9 in in der Fig. 2 durch die gebrochene Linie55M an- 15 der Fangblende7 hindurchzulaufen. Der Rest fällt gezeigt ist. Dann aber gibt die Auslöseschaltung 57 auf die Fangblende auf. Es ist bereits oben bemerkt einen Impuls 61 ab, der seinerseits den elektro- worden, daß das erste Elektronenpaket einer Paketnischen Schalter 63 anstößt. Der elektronische Schal- gruppe dann in den zweiten Wellenleiter 5 eintreten ter 63 gibt daraufhin den 0,1 MikroSekunden langen soll, wenn die Feldstärke am Eintrittsort ein Maxi-Impuls an die Elektronenkanone 1 ab. 20 mum erreicht hat. Das läßt sich durch die Beachtungto toast. The trigger circuit 57 works, however, since the electron bunches with regard to as long as not until the 5 MHz signal can simultaneously distinguish that of their transverse deflection, it will only be the Next time it exceeds a minimum threshold, very few parcels will pass through the opening 9 in in FIG. 2 through the broken line 55M at the catch diaphragm 7. The rest falls is shown. Then, however, the trigger circuit 57 gives up on the shutter. It is already noted above a pulse 61 from, which in turn has been the electro- that the first electron packet of a packet niche Switch 63 triggers. The electronic switching group then enter the second waveguide 5 ter 63 then gives the 0.1 microsecond length if the field strength at the entry point is a maxi-pulse to the electron gun 1. Has reached 20 mum. That can be done by paying attention

Der Impuls 65 setzt die Elektronenkanone 1 für zweier Gesichtspunkte erreichen. Erstens muß manThe pulse 65 continues to reach the electron gun 1 for two reasons. First, you have to

eine Zeitspanne von 0,1 Mikrosekunden in Betrieb. dafür sorgen, daß die Differenz der Phasenwinkelin operation for a period of 0.1 microseconds. ensure that the difference in phase angle

Die Elektronenkanone emittiert einen Elektronen- zwischen den Feldern in den beiden WellenleiternThe electron gun emits an electron between the fields in the two waveguides

strahl, der in den Wellenleiter 3 eintritt und der auf im Augenblick der Elektroneninjektion konstant ist.beam which enters the waveguide 3 and which is constant at the moment of electron injection.

die Öffnung 9 in der Fangblende 7 hin gerichtet ist. 25 Zweitens muß der Phasenschieber 45 eingestellt wer-the opening 9 in the cover plate 7 is directed towards. 25 Second, the phase shifter 45 must be adjusted

Die Spule 19 dient dazu, die Fokussierung des Elek- den, da diese Einstellung zwar auf den Augenblick,The coil 19 is used to focus the electrode, since this setting is aimed at the moment,

tronenstrahles aufrechtzuerhalten. Die Wechselwir- zu dem das Elektronenpaket in den zweiten Wellen-to maintain the electron beam. The interactions to which the electron packet in the second wave

kuntg zwischen den Elektronen und dem axial ge- leiter eintritt, keinen Einfluß hat, wohl aber denkuntg between the electrons and the axial conductor has no influence, but it does

richteten Feld, das durch die elektromagnetische Phasenwinkel der elektromagnetischen Welle in demdirected field created by the electromagnetic phase angle of the electromagnetic wave in the

Welle in dem Wellenleiter 3 besteht, erzeugt eine 30 zweiten Wellenleiter bestimmt. Die erste ForderungWave in the waveguide 3, creates a 30 second waveguide determined. The first requirement

Phasenfokussierung der Elektronen. Wenn die Elek- läßt sich dadurch erfüllen, daß man dafür sorgt, daßPhase focusing of the electrons. If the elec- can be fulfilled by making sure that

tronen durch die Laufröhre 21 hindurchlaufen und der Impuls für die Elektronenkanone immer bei dertrons pass through the barrel 21 and the pulse for the electron gun always at the

in den Wellenleiter 5 gelangen, so sind sie in Paketen gleichen Phasenlage des Signals 55 auftritt,get into the waveguide 5, they are in packets with the same phase position of the signal 55 occurs,

gruppiert, die um eine Entfernung auseinander- Die Zahl der Elektronenpakete aus einer be-grouped by a distance apart- The number of electron bunches from a

liegen, die gleich der Wellenlänge am Ende des 35 liebigen Paketgruppe, die von der Fangblende 7 weg-that are equal to the wavelength at the end of the package group that is

Wellenleiters 3 ist. Sie bewegen sich mit einer Ge- gefangen werden, hängt von der Feldstärke derWaveguide 3 is. You move with a prisoner, depends on the field strength of the

schwindigkeit, die der Phasengeschwindigkeit in elektromagnetischen Welle ab, die sich in demvelocity, which is the phase velocity in electromagnetic wave, which is in the

diesem Wellenleiterende entspricht. Wellenleiter 5 aufgebaut hat. Diese Feldstärke läßtcorresponds to this waveguide end. Waveguide 5 has built. This field strength leaves

In dem Wellenleiter 5 ruft die Wechselwirkung sich durch eine Einstellung des veränderbaren zwischen den Elektronen eines Paketes und den quer- 40 Dämpfungsgliedes 47 ändern. Wenn man die Feldgerichteten Feldkomponenten der elektromagnet!- stärke dieser elektromagnetischen Welle erhält, kann sehen Welle eine Ablenkung der Elektronen in die Zahl der aus einer Paketgruppe durch die Öff-Querrichtung hervor. Wie bereits erwähnt wurde, nung 9 hindurchfliegenden Elektronenpakete bis auf sind die Abmessungen des Wellenleiters 5 so ge- ein Paket vermindert werden. Auf diese Weise läßt wählt, daß die Phasengeschwindigkeit der elektro- 45 sich ein Elektronenpaket erzeugen, dessen Dauer kürzer magnetischen Welle gleich der Elektronengeschwin- als etwa 10"" Sekunden ist. Der Tastimpuls für die digkeit ist. Auf jedes Elektron wirkt daher während Elektronenkanone ist dabei etwa 10~⁷ Sekunden seines Durchganges durch den zweiten Wellenleiter lang, und die Wiederholungsfrequenz für die Elekirnmer die gleiche Feldstärke, so daß es immer um tronenpakete ist gleich der Impulsfrequenz des eine beträchtliche Strecke in Querrichtung abge- 50 Linearbeschleunigers. Es ist wesentlich einfacher, lenkt wird, sofern das Elektron nicht gerade dann in eine Elektronenkanone für eine Zeitspanne von den zweiten Wellenleiter eintritt, wenn die elek- 10~⁷ Sekunden als für eine Zeitspanne von 10~" Setrische Feldstärke am Eintrittsort des Elektrons künden aufzutasten.In the waveguide 5, the interaction is caused by an adjustment of the variable between the electrons of a packet and the transverse attenuator 47 to change. If the field-directed field components of the electromagnetic strength of this electromagnetic wave are obtained, the wave can see a deflection of the electrons into the number of electrons from a packet group through the transverse direction of the opening. As already mentioned, electron bunches flying through 9 except for the dimensions of the waveguide 5 are thus reduced by a packet. In this way it can be selected that the phase velocity of the electro- 45 generates an electron packet, the duration of which is shorter than the magnetic wave equal to the electron velocity than about 10 "" seconds. The tactile impulse for speed is. Each electron therefore acts on each electron while the electron gun is about 10 ~ ⁷ seconds long its passage through the second waveguide, and the repetition frequency for the electron has the same field strength, so that it is always around electron packets equal to the pulse frequency of a considerable distance in the transverse direction. 50 linear accelerator. It is much easier to direct, provided the electron does not enter an electron gun for a period of time from the second waveguide, when the electrical field strength at the point of entry of the electron announces ^{10 ~ 7 seconds than for a period of 10 ~ "Setric field strength} .

durch Null geht. Da nun ferner zwischen den Es muß noch bemerkt werden, daß in der obengoes through zero. Since now further between the It must be noted that in the above

beiden Wellenleitern eine Frequenzdifferenz herrscht, 55 beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform derthere is a frequency difference between the two waveguides, 55 described, preferred embodiment of the

so tritt jedes Elektronenpaket in den zweiten Wellen- Erfindung die Welle im Wellenleiter 5 in entgegen-so every electron packet occurs in the second wave invention the wave in the waveguide 5 in opposite

leiter 5 unter einer anderen Wellenleiterphase ein gesetzter Richtung wie die Elektronen läuft. Das istladder 5 under a different waveguide phase a set direction as the electrons run. That is

als das vorhergehende Elektronenpaket. Wenn also notwendig, weil der E₁₁-Ausbreitungsmodus, der inthan the previous electron packet. So if necessary, because the E ₁₁ propagation mode, which is in

das erste Paket einer Elektronenpaketgruppe in den dem Wellenleiter 5 verwendet wird, rückwärts ge-the first packet of an electron packet group in which the waveguide 5 is used, moves backwards

zweiten Wellenleiter eintritt, wenn die Feldstärke am 60 richtet ist; das heißt, die Phasengeschwindigkeit dersecond waveguide enters when field strength is directed at 60; that is, the phase velocity of the

Ort des Elektroneneintrittes gerade ihr Maximum Welle in demjenigen Gebiet, das von dem Elek-Location of the electron entry just their maximum wave in the area that is affected by the elec-

erreicht hat, nimmt die Größe der Querablenkung, tronenstrahl eingenommen wird, ist dem Energieflußhas reached, the size of the transverse deflection increases, the tron beam is occupied, is the flow of energy

die die nachfolgenden Elektronenpakete erleiden, in dem Wellenfeld entgegengerichtet. Ein Vorzug inwhich the subsequent electron bunches suffer, are directed in the opposite direction in the wave field. A merit in

fortlaufend ab. Die Ablenkung wird dann schließ- der Verwendung dieses »Rückwärts«-Ausbreitungs-continuously from. The distraction is then finally using this "backward" propagation

lich ihr Vorzeichen wechseln, und der Betrag der 65 modus liegt darin, daß sich die elektrischen und dieLich their sign change, and the absolute value of the 65 mode lies in the fact that the electrical and the

Querablenkung wird dann so lange wieder ansteigen, magnetischen Querkräfte addieren, die von demThe lateral deflection will then increase again as long as the magnetic lateral forces add to the

bis er auf der entgegengesetzten Seite wieder einen Wellenfeld auf die Elektronen ausgeübt werden. Inuntil it again exerts a wave field on the electrons on the opposite side. In

Maximalwert erreicht hat. Dieser Vorgang wird anderen, ähnlichen Anordnungen dagegen, in denenHas reached the maximum value. This process is opposed to other, similar arrangements in which

die Elektronenstrahlrichtung mit der Ausbreitungsrichtung des Wellenfeldes übereinstimmt, wirken diese elektrischen und magnetischen Querkräfte in entgegengesetzten Richtungen.the electron beam direction coincides with the direction of propagation of the wave field these electrical and magnetic transverse forces in opposite directions.

Da die mittlere Energie der Elektronen 0,5 MeV beträgt, ist der durch die Phasenfokussierung bewirkte prozentuale Geschwindigkeitsunterschied unter den Elektronen klein, verglichen mit ihrem prozentualen Energieunterschied.Since the mean energy of the electrons is 0.5 MeV, this is that caused by the phase focusing percentage difference in speed among electrons small compared to theirs percentage energy difference.

Das ausgewählte Elektronenpaket oder die ausgewählten Elektronenpakete, die durch die Öffnung 9 hindurchlaufen, können für jeden beliebigen Zweck weiterverwendet werden. Man kann sie auf Wunsch auf höhere Energien weiter beschleunigen, beispielsweise in einem weiteren Wellenleiter, der dem _%5 Wellenleiter 3 ähnlich ist, und in dem sich eine elektromagnetische Welle vom E₀₁-Modus ausbreitet.The selected electron bundle or the selected electron bundles which pass through the opening 9 can be used for any other purpose. If desired, it can be accelerated further to higher energies, for example in a further waveguide which _{is similar to the% 5} waveguide 3 and in which an electromagnetic wave of the E ₀₁ mode propagates.

Claims

Patent claims:

1. Electron linear accelerator with an electron gun, with a device that the Electrons to be accelerated are combined into a beam, accelerated and in a phase focusing device summarizes the electron beam in electron bunches, furthermore with a Selection device to which the electron beam is directed and which has a deflection device has, in which a periodically variable deflection field, the electron bunches in the transverse direction periodically distracts by various amounts, as well as with one at the end of the selector arranged, with an opening, which intercepts the electron bunches deflected in the transverse direction, which do not but allows deflected packets to pass through the opening and to the place where the electrons are to be used, characterized by a deflector in the form of a waveguide (5) with a number of iris diaphragms (35) extending along the Waveguide are arranged at a certain mutual distance so that in the Waveguide by supplying electromagnetic energy of a certain frequency a mode of vibration is formed by which the forces that generate the electromagnetic waves exert on the electrons, mainly acting across the direction of flight of the electrons.

2. Electron linear accelerator according to claim 1, characterized in that the direction of propagation of the electromagnetic waves in the waveguide the direction of flight of the electrons is opposite, so that the electrical and magnetic forces exerted by the electromagnetic field on the electrons are exerted in the transverse direction, add up.

3. Electron linear accelerator according to claim 1 or 2, wherein the phase focusing device is a waveguide with delay properties in which electromagnetic Waves propagate with such a phase velocity that energy from the electromagnetic wave hits the electrons is transmitted, characterized in that the dimensions of the deflection waveguide (5) so are chosen that in it electromagnetic energy in a transverse mode with a Phase velocity propagates, which is equal to the electron velocity, but with a Frequency that differs from the frequency at the exit end of the phase focusing device (3) somewhat different, so that on each electron as it passes through the deflection waveguide (5) the same field strength is applied, but each electron packet entering the deflection waveguide is different Finds phase part of the cross-field.

4. Electron linear accelerator according to one or more of claims 1 to 3, characterized characterized in that a control device is provided which only on an input signal makes the phase focusing device (3) and the selection device (5) operational and only then is the electron gun (1) supplied with energy so that it emits an electron beam emitted.

5. electron linear accelerator according to claim 4, characterized in that the Control device supplies power to the electron gun at a certain time, the so is chosen that the first electron bunch the selector at a predetermined Phase angle of the periodically variable deflection field reached.

Considered publications:
"Atomkernenergie", Vol. 6, 1961, No. 12, p. 480

to 491; "Radiotherapy", Vol. 97, 1955, No. 4, p. 575

to 578.

1 sheet of drawings