DE1117794B - Mit Wanderfeldlinearbeschleunigung arbeitender Elektronenbeschleuniger - Google Patents
Mit Wanderfeldlinearbeschleunigung arbeitender ElektronenbeschleunigerInfo
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- DE1117794B DE1117794B DEP17634A DEP0017634A DE1117794B DE 1117794 B DE1117794 B DE 1117794B DE P17634 A DEP17634 A DE P17634A DE P0017634 A DEP0017634 A DE P0017634A DE 1117794 B DE1117794 B DE 1117794B
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
P 17634 Vmc/21g
ANMELDETAG: 15. DEZEMBER 1956
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 23. NOVEMBER 1961
AUSLEGESCHRIFT: 23. NOVEMBER 1961
Die Erfindung betrifft einen mit Wanderfeldlinearbeschleunigung arbeitenden Elektronenbeschleuniger,
der aus einer Elektronenquelle in Gestalt einer geschwindigkeitsmodulierenden Elektronenröhre, welche
einen gebündelten, dichtemodulierten Elektronenstrahl 5 liefert, und aus einem Wanderfeldlinearbeschleuniger
sowie aus einer diese beiden Teile in Zusammenwirkung bringenden Kopplungsvorrichtung besteht.
Die üblichen Wanderfeldelektronenbeschleuniger, die einen Wellenleiter mit in Abstand angeordneten
Wänden, welche im wesentlichen aufeinanderfolgende Resonanzhohlräume begrenzen, aufweisen, werden
normalerweise von einer Hochfrequenzvakuumröhre erregt, beispielsweise einer geschwindigkeitsmodulierten
Elektronenröhre, die mit einer einen Elektronenstrahl in den Wellenleiter einführenden Elektronenstrahlquelle
ausgestattet ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Erregen eines Beschleunigungswellenleiters
und zum Aufdrücken von Hochspannungselektronen in einem einzigen Betriebsvorgang.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kopplungsvorrichtung sowohl Hochfrequenzenergie
als auch Elektronen hoher Energie erzeugt, wobei die Hochfrequenzenergie als Spannungswandlerwelle
weitere Beschleunigungen der Elektronen im Wanderfeldlinearbeschleuniger herbeiführt.
Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Elektronenbeschleunigungsvorrichtung
nach der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Sammelelektrodenkopplungsvorrichtung,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2 und
Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Sammelelektrodenkopplers.
Es wird ein gebündelter Elektronenstrahl erzeugt. Diese Elektronen können kontinuierlich von einem
geeigneten Elektronenerzeuger, beispielsweise einem Heizdraht, emittiert werden. Die Elektronen werden
durch geeignete elektrische Felder auf ein verhältnismäßig hohes Potential beschleunigt und zu einem
Strahl parallelisiert. Dieser Elektronenstrahl wird dann geschwindigkeitsmoduliert, beispielsweise durch .zeitliche
Änderung der elektrischen Felder, um einen zusammengeballten oder gebündelten Elektronenstrahl
zu erzeugen, der periodische Elektronendichteänderungen hat. Der gebündelte Elektronenstrahl
wird dann zur Erzeugung elektromagnetischer Energie benutzt, etwa in der Weise, daß der Strahl nachein-Mit
Wanderfeldlinearbeschleunigung arbeitender Elektronenbeschleuniger
Anmelder:
Richard F. Post,
Walnut Creek, Calif. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37,
und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Patentanwälte
Richard F. Post, Walnut Creek, Calif. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden
ander durch einen oder mehrere Auffangresonanzhohlräume geschickt wird, wodurch diese erregt
werden. Die elektromagnetische Strahlung wird benutzt, um einen kleinen Teil des gebündelten Strahles
nachzubeschleunigen und Energie darauf zurückzubringen, so daß ein resultierender Hochspannungselektronenstrahl
erzeugt wird.
In den ersten Teilen des obigen Vorgangs wird eine Spannungsverdoppelungswirkung erzeugt, wodurch
bestimmte verhältnismäßig wenige Elektronen in dem gebündelten Strahl im wesentlichen die doppelte Geschwindigkeit
oder Spannung der übrigen Elektronen erreichen, und zwar dadurch, daß sie durch den Auffanghohlraum
um 180° phasenverschoben gegen die Phase der in dem Hohlraum angetriebenen Schwingungen
verlaufen. Diese Spannungsverdoppelungselektronen werden hierbei zur Nachbeschleunigung
gewählt. Nach der Erzeugung der elektromagnetischen Energie durch den gebündelten Strahl wird der
Strahl so beeinflußt, daß sein Strahlstromquerschnitt wesentlich herabgesetzt wird. Da der Hauptteil des
Strahles sich in dem Verfahren zur Herstellung der elektromagnetischen Energie zu entbündeln sucht,
unterscheidet die Kollimation des Strahles zugunsten der spannungsverdoppelten Elektronen.
Außer dem Parallelisieren des Strahles werden die elektromagnetischen Energiewellen entlang der Strahlbahn
gerichtet, um Energie zu dem Strahl zurückzubringen. Damit der Strahl von den elektromagnetischen
Wellen beschleunigt wird, wird deren Phase
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mit Bezug auf die spannungsverdoppelten Elektronen- Elektronenerzeuger 16 und Anode 17 gelegt, daß der
strahlimpulse geändert oder umgekehrt, wobei in Elektronenerzeuger in bezug auf die Anode negativ
diesem Zusammenhang gewisse verschiedenartige Ver- ist. Durch die Beschleunigung von Elektronen aus
fahrensschritte möglich sind. Zur Erzielung der rieh- dem Erzeuger wird ein kontinuierlicher Elektronentigen
Phasenbeziehung kann entweder die Phase der 5 strahl gebildet. Dieser Strahl verläuft durch die
elektromagnetischen Wellen gegen die Strahlimpulse Anodenöffnung und somit durch einen Zusammenvoroder
nacheilen. Das Voreilen der Phase der ballungs- oder Bündelungshohlraum 18, der mit dem
magnetischen Wellen kann dadurch erreicht werden, Erzeuger ausgerichtet und beispielsweise zur Erregung
daß die Energiewellen und der Elektronenstrahl durch durch eine außen angelegte zeitveränderliche Hocheine
Hohlleitung geschickt werden, wobei die Wellen- io frequenzspannung geeignet ist. Der Elektronenstrahl
geschwindigkeit im wesentlichen gleich oder größer wird durch diese Spannung in dem Bündelungshohlals
die Lichtgeschwindigkeit ist, während die Elek- raum 18 in üblicher Weise geschwindigkeitsmoduliert,
tronenstrahlgeschwindigkeit viel kleiner ist, so daß in so daß der Elektronenstrahl nach Durchqueren eines
einem vorbestimmten Abstand eine gewünschte jenseits des Hohlraums 18 liegenden verhältnismäßig
Phasenvoreilung erreicht wird. Die Nacheilung der 15 feldfreien Raumes mit periodischen Änderungen der
Energiewellenphase kann dadurch erzielt werden, daß Elektronendichte gebündelt wird. Hinter dem Bündedie
Energiewellen und der Strahl durch eine Wellen- lungshohlraum 18 folgt ein zweiter Hohlraum 21, der
verzögerungsvorrichtung gelenkt werden, in der die mit dem ersten durch einen langgestreckten Durch-Wellengeschwindigkeit
auf weniger als die Strahl- gang 19 verbunden ist, durch den der Elektronenstrahl
geschwindigkeit reduziert wird und in der eine be- 20 verläuft. Der zweite Hohlraum 21 ist so ausgebildet,
stimmte Bahnentfernung die relative Phase auf die daß er bei der Frequenz des gebündelten Strahles in
gewünschte Beziehung verschiebt. Obgleich beide Resonanz gelangt, so daß in üblicher Weise ein Resoobigen
Möglichkeiten durchführbar sind, ergibt sich nanzenergieaustausch innerhalb des Hohlraumes 21
eine kleinste Bahnlänge des Strahles und der Welle erfolgt, wodurch in ihm elektromagnetische Energie
entweder aus der langsamen Wellenfortpflanzung oder 25 entsteht.
der Fortpflanzung der Welle mit einer Geschwindig- Die oben beschriebenen Elemente und die Arbeits-
keit, die größer als die Lichtgeschwindigkeit ist, da in weise sind in solchen Röhren wie einem Klystron
beiden Fällen ein auf das Maximum gebrachter Ge- üblich, jedoch wird der Elektronenstrahl üblicherweise
schwindigkeitsunterschied zwischen der Welle und durch eine Sammelelektrode jenseits des Ausgangs-
dem Strahl erreicht wird. Um diesen Verfahrens- 30 hohlraums21 aufgefangen, wobei die in der Röhre
schritt durchzuführen, ist es erforderlich, daß man entwickelte Hochfrequenzenergie anderen Geräten,
sich der Erzielung des Abstandsminimums bedient. beispielsweise durch Kopplungsschleifen od. dgl., zur
Hierbei treten noch gewisse Vorteile auf. Verwendung in diesen zugeführt wird. Die Einrichtung
Die Beschleunigung des spannungsverdoppelten nach der Erfindung transportiert den Elektronenstrahl
Teiles des gebündelten Strahles wird dadurch erreicht, 35 und die Hochfrequenzenergie aus der Röhre und
daß Wanderspannungswellen durch die ursprünglich weist für diesen Zweck einen Sammelelektroden-
von dem Strahl erzeugten elektromagnetischen Wellen koppler 22 in axialer Ausrichtung mit der Röhre 11
hergestellt werden und der Strahl diese in geeigneter auf, der mit dem Ausgangshohlraum 21 in Verbindung
Phase durchläuft. Die geeignete Phasenbeziehung steht. Der Sammelelektrodenkoppler 22 enthält den
wird in der obenerwähnten Weise erzeugt, so daß die 40 Zylinder 14 und ein inneres Element 23, das als
hergestellten Spannungswellen die spannungsverdop- Zylinder oder fester Umdrehungskörper dargestellt
pelten Elektronen des Strahles beschleunigen. ist, der, wie dargestellt ist, einen axialen Durchgang,
Mit dem obigen Verfahren wird ein Hochspan- ähnlich einem umgekehrten Venturirohr, mit einem
nungselektronenstrahl mit sich periodisch ändernder Durchmesser aufweist, der sich mit der Entfernung
Elektronendichte erzeugt. Der in dem Verfahren er- 45 von dem Hohlraum 21 verkleinert und eine vergrö-
zeugte ursprüngliche Elektronenstrahl verwendet einen ßerte Öffnung an seinem Ausgang hat. Das Element 23
kleinen Teil der tatsächlich zugeführten Energie, um kann, wie in Fig. 1 dargestellt ist, beispielsweise durch
diese auf eine hohe Spannung zu treiben. Dies wird ein Paar Viertelwellenstichleitungen 24 innerhalb des
durch die Erzeugung elektromagnetischer Energie aus Zylinders 14 montiert werden, um die Isolations-
dem Strahl und dann durch deren Rückführung in 50 probleme soweit wie möglich zu verringern. Eine
einen ausgewählten Teil des Strahles erreicht. kleine hindurchgehende Öffnung dient zum Auffangen
Verschiedene konstruktive Anordnungen können und Sammeln eines großen Teiles des von der Elekzur
Ausführung des beschriebenen Verfahrens benutzt tronenröhre 11 kommenden Elektronenstrahles. Innerwerden;
in Fig. 1 ist eine bevorzugte Vorrichtung halb der Röhre 11 erfährt ein bestimmter kleiner Teil
dargestellt. Eine geschwindigkeitsmodulierende Elek- 55 der Elektronen in dem Strahl eine zusätzliche Betronenröhre
11 ist mit dem Wellenleiter eines Wander- schleunigung auf im wesentlichen die doppelte Spanfeldlinearbeschleunigers
13 axial ausgerichtet und steht nung des Restes der Strahlelektronen, und zwar damit durch einen dazwischen angeordneten Zylinder deshalb, weil ihre Phase derart ist, daß sie in dem
in Verbindung. Die Elektronenröhre 11 kann aus Ausgangshohlraum 21 beschleunigt und nicht vereiner
üblichen Elektronenstrahlhochfrequenzröhre, 60 zögert werden. Diese Elektronen werden Elektronen
beispielsweise einem Klystron, bestehen und ein Elek- mit doppelter Geschwindigkeit genannt. Die spantronenstrahlsystem
16 mit einem Heizfaden und einer nungsverdoppelten Elektronen werden vorzugsweise
Heizvorrichtung für diesen aufweisen, um freie Elek- zur zusätzlichen Beschleunigung gewählt, da gezeigt
tronen innerhalb der Röhre zu erzeugen. Die Elek- werden kann, daß eine Vergrößerung der Aufdrücktronen
von dem Elektronenerzeuger 16 werden durch 65 spannung den Wirkungsgrad von Wanderfeldbeschleueine
Anode 17 beschleunigt, die als Querröhrenwand nigern vergrößert und deren Aufbau vereinfacht,
mit einer Öffnung für den Elektronendurchgang aus- Innerhalb des Sammelelektrodenkopplers 22 nach gebildet ist. Es wird eine derartige Spannung zwischen Fig. 1 wandert die Hochfrequenzenergie von der
mit einer Öffnung für den Elektronendurchgang aus- Innerhalb des Sammelelektrodenkopplers 22 nach gebildet ist. Es wird eine derartige Spannung zwischen Fig. 1 wandert die Hochfrequenzenergie von der
Röhre 11 mit Lichtgeschwindigkeit zwischen dem Löst man die Beziehung (1) nach L auf, so ergibt
Zylinder 14 und dem Element 23, während sogar sich:
Elektronen mit doppelter Geschwindigkeit, die durch χ d . η
den axialen Durchgang des Elements 23 verlaufen, L = —
. (2)
eine viel geringere Geschwindigkeit haben, so daß die 5 2 Bg — Be
Energiewellen in ihrer Phase mit Bezug auf die zusammengeballten Elektronen des Strahles voreilen, Die Phasengeschwindigkeit der Welle ist im wesentwenn
sie durch den Sammelelektrodenkoppler ver- liehen gleich der Lichtgeschwindigkeit im freien Raum,
laufen. Durch geeignete Wahl der Kopplungswelle so daß Bg = 1 ist; in einem typischen Fall von
eilen die Energiewellen in der Phase genau um den io 300 000 Elektronenvolt ist Be = 0,8, so daß aus der
geeigneten Wert mit Bezug auf die Zusammen- obigen Beziehung folgt L = 2 A0; in einer typischen
ballungen der spannungsverdoppelten Elektronen vor, geschwindigkeitsmodulierenden Elektronenröhre, wie
wie unten dargelegt ist. Innerhalb des Beschleuniger- einem Klystron, bei dem die Wellenlänge 10,5 cm
Wellenleiters 13 ist eine Anzahl Quertrennwände 26 beträgt, ist vorgesehen, welche öffnungen auf der Wellenleiter- 15 L = 21 cm.
achse haben und einen belasteten Wellenleiter begrenzen, der aus einer Anzahl aufeinanderfolgender Obgleich die oben bestimmte Länge des Sammel-Hohlräume
27 geeigneter Abmessungen besteht, um elektrodenkopplers nicht unerwünscht groß ist, kann
eine elektromagnetische Welle mit der genauen sie durch eine andere Konstruktion verkleinert werden,
Phasengeschwindigkeit fortzupflanzen und auf diese 20 wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist.
Weise die aufgedrückten Elektronen mit der Frequenz Die abgeänderte Ausführungsform nach Fig. 2
der Energie zu beschleunigen, die daran von der und 3 veranschaulicht einen Sammelelektrodenkopp-Röhre
11 über den Sammelelektrodenkoppler 22 ge- ler 31, der einen Zylinder 14 aufweist, der die Verbinkoppelt
ist. Auf diese Weise wird in dem Beschleu- dung zwischen dem Ausgangshohlraum 21 einer
niger 12 eine Wanderwelle hervorgerufen, die ihre 25 Röhre 11 und dem Wellenleiter 12 des Beschleuni-Energie
von der Röhre 11 aufnimmt und Energie an gers 13 herstellt. Koaxial innerhalb dieses Zylinders 14
Elektronen abgibt, die in geeigneter Phasenbeziehung ist ein zylindrisches Element 23 angeordnet, das im
dazu hindurchverlaufen. Wie oben bemerkt wurde, Aufbau dem mit gleichem Bezugszeichen bezeichbringt
die geeignete Wahl der Länge des Sammel- neten Element in Fig. 1 entspricht, aber kürzer ist,
elektrodenkopplers 22 die Elektronen mit doppelter 30 wie unten erörtert wird. In dieser Ausführungsform
Geschwindigkeit in geeignete Phasenbeziehung zu der wird eine koaxiale Grundschwingungsart an jedem
Hohlraumerregung, so daß nur Zusammenballungen Ende des Kopplers auf eine besondere Hohlleiterspannungsverdoppelter
Elektronen dadurch beschleu- schwingungsart im Mittelteil des Kopplers umgenigt
werden. Der Sammelelektrodenkoppler 22 wirkt formt. Somit sind an jedem Ende der Koppler 31 und
somit für einen Teil der Elektronen als Auffang- 35 der umgebende Zylinder 14 symmetrisch, so daß das
element in der Röhre 11, während er gleichzeitig den elektrische Feld der ausgesandten elektromagne-Durchgang
eines Teiles des Strahles zuläßt und auch tischen Wellen radial nach außen von der Kopplerdie
Röhrenenergie in den Wellenleiter 13 koppelt, um achse und gleichmäßig über das Element 23 gerichtet
deren Hohlräume 27 zu erregen. wird. Diese koaxiale Arbeitsweise der Übertragung ist
Der in dem Wellenleiter 12 beschleunigte Teil des 40 infolge ihrer axialen Symmetrie für Auskopplung aus
Elektronenstrahles kann außerhalb der Vorrichtung dem Hohlraum 21 und Einkopplung in den Beschleudurch
die Schaffung eines Fensters 28 an dem ge- niger 13 besonders zweckmäßig. Der Mittelteil des
schlossenen Ende des Wellenleiters an dessen Achse Kopplers 31 wird von einer Wand oder einem senkverwendet
werden. Das Fenster dichtet trotz seiner rechten Element getragen (wie in Fig. 2 und 3 dar-Durchlässigkeit
für den beschleunigten Elektronen- 45 gestellt ist), das parallel zu der Achse und unterhalb
strahl das System vakuumdicht ab, was für die Ar- der Wellen zwischen dem Zylinder 14 und dem EIebeitsweise
notwendig ist. ment 23 verläuft. Diese Wand 32 umfaßt tatsächlich
Mit Bezug auf die Phasenänderung der elektro- einen Teil des Kopplers 31, der von dem Zylinder 14,
magnetischen Wellen und der Elektronen mit dop- dem Element 23 und der Wand 32 gebildet wird, insopelter
Geschwindigkeit des Strahles ist es in der Vor- 50 fern, als die übertragenen elektromagnetischen Wellen
richtung der oben beschriebenen Art erwünscht, daß betroffen sind, da die Grundschwingungsart der
die Phase der Energiewellen um 180° (π Radiant) mit Wellenübertragung dadurch so geändert wird, daß
Bezug auf die Phase der Elektronen mit doppelter diese am Umfang erfolgt, wobei die Wellengeschwin-Geschwindigkeit
verschoben ist. Mit dem oben be- digkeit die Lichtgeschwindigkeit überschreitet. Kleine
schriebenen koaxialen Sammelelektrodenkoppler nach 55 senkrechte Bolzen oder Stäbe 33 sind an dem Zy-Fig.
1, der eine Länge L hat, gilt die folgende Bezie- linder 14 unterhalb des Elementes 23 an jedem Ende
hung für 180° Phasenverschiebung: seiner Wand 32 zur Impedanzanpassung zwischen der
koaxialen Grundschwingungsart und der Hohlleiter-
-Z^. = π. (1) schwingungsart angeordnet und werden üblicherweise
Be A0 Bg A0 6o als Anpaßbolzen bezeichnet. Obgleich die Anpaß
bolzen dazu dienen, eine Ausführungsform der Erfin-
A0 = Wellenlänge der erzeugten Schwingung im dung zu veranschaulichen, werden den Fachleuten
freien Raum bei Betriebsfrequenz verschiedene andere Mittel zum Erzielen der gleichen
Be = Geschwindigkeit des Elektronenstrahles, be- Ergebnisse geläufig sein.
zogen auf die Lichtgeschwindigkeit (c) im 65 In der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3, bei der
freien Raum die Wellengeschwindigkeit in dem Mittelabschnitt-
Bg = Phasengeschwindigkeit der Welle, bezogen auf koppler die Lichtgeschwindigkeit überschreitet, kann
die Lichtgeschwindigkeit (c) im freien Raum. die Länge L des Mittelabschnitts, an dem die Wand 32
angebracht ist, aus der folgenden Beziehung bestimmt werden:
2nL 2nL _
Be A0
Bg A0
wobei alle Symbole den oben definierten entsprechen. Somit ist
A^ (4)
2 Bg — Be
wie bei der Ausführungsform in Fig. 1. Jedoch wird in diesem Falle die Phasengeschwindigkeit der Welle
in dem Mittelabschnitt durch Grenzbedingungen für die Übertragungsgrundschwingungsart bestimmt, die
folgendermaßen ausgedrückt werden können:
γ Λ)
wieder gleich der Phasengeschwindigkeit der Welle, bezogen auf die Lichtgeschwindigkeit, ist, mit einem
Verhältnis des Scheibendurchmessers zu dem Durchmesser des Elementes 23 von etwa 1,5 bis 1 und einem
Verhältnis des Zylinderdurchmessers zu dem Durchmesser des Elementes 23 von etwa 1,7 bis 1 erreicht
werden. Die mit Bezug auf Fig. 1 und 2 angegebene Beziehung ist hier wieder mit einem Unterschied des
Vorzeichens, da Be größer ist als Bg, anwendbar, so daß
2nL
Bg A0
Be A0
= π
und
sin (K2P) = 0 oder Jf2 =
Be 'Bg
Be — Ba
(5; 5a)
wobei P den mittleren Umfangsabmessungen und
Κι + KS = Kz (6)
Κι + KS = Kz (6)
bedeutet, worin K = -^- und K1 =
Löst man (6) für B9 auf, ergibt sich
Löst man (6) für B9 auf, ergibt sich
2Λ
sind.
2p
und in einem typischen Falle, in dem der Durchmesser des Elementes 23 2,5 cm, der Zylinderdurchmesser
3,5 cm unap = 7,0 cm betragen, wird mit X0 = 10,5 cm
und Be = 0,8, wie oben, B9 = 1,60.
Setzt man dies in die Gleichung (4) für L ein, so ergibt sich der Wert 0,8 oder 8,4 cm. Diese Abmessung
von 8,4 erweist sich als wesentlich geringer als die oben für eine typische Konstruktion der Ausführungsform
nach Fig. 1 errechnete Länge von 21 cm, und auch mit Zusatz der Endabschnitte des Kopplers
ist die resultierende Kopplung wesentlich kleiner als die des Kopplers der Fig. 1.
Eine weitere Ausführungsform des Kopplers ist hierbei in Fig. 4 veranschaulicht. In dieser ist ein
Element 23, das im wesentlichen identisch mit dem Element in Fig. 1 abgesehen von der Größe ist, etwa
durch Viertelwellenlängenstichleitungen24 in einem Zylinder 14 zwischen der Röhre 11 und dem Beschleuniger
13 angeordnet. In diesem Beispiel ist eine besondere Konstruktion innerhalb des von den oben
erwähnten Elementen gebildeten Kopplers 34 vorgesehen, um einen periodisch belasteten koaxialen
Abschnitt zu erzeugen und auf diese Weise die Phase der Welle mit Bezug auf die Elektronen zu verzögern.
Eine solche Konstruktion ist hinsichtlich ihrer Eigenschäften einer langsamen Wellenfortpflanzung gut
bekannt, und in der veranschaulichten Ausführungsform sind an dem Koppler eine Anzahl radiale
Flansche oder Scheiben 36 vorgesehen, die in Abstand gleichmäßig längs der Außenfläche des Kopplers
angeordnet sind. Da die Welle zwischen dem Zylinder 14 und dem mittleren Element 23 fortgepflanzt
wird, bilden die Scheiben eine solche periodische Konstruktion, daß die Wellengeschwindigkeit
wesentlich herabgesetzt wird. Innerhalb der praktischen Grenzen kann die Wellengeschwindigkeit so
klein wie gewünscht gemacht werden, und beispielsweise kann ein Wert von B9 = 0,5, wobei B9 hierbei
Setzt man B9 = 0,5 und Be = 0,8 in der obigen
Beziehung, dann ergibt sich L = 0,67 X0, so daß bei
X0 = 10,5 cm L = 7 cm beträgt. In diesem Falle wird
L, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2, als die Länge des mittleren periodischen Abschnitts des
Kopplers 34 genommen, so daß eine Hinzufügung der unbelasteten Endabschnitte erfolgen muß, um die
Gesamtlänge zu bestimmen.
Es wurde oben ein verbessertes Verfahren und verbesserte Vorrichtungen zur Elektronenbeschleunigung
beschrieben, wobei aber eine einzige Quelle verwendet wurde, um einen pulsierenden Elektronenstrahl und
Energie für dessen Beschleunigung zu erzeugen. Die veranschaulichten und beschriebenen Ausführungsformen des Kopplers sind nur als Beispiel zu bewerten.
Im besonderen auch sollen die Berechnungen nur als Beispiele gelten und in keiner Weise den
Rahmen der Erfindung begrenzen, der in den folgenden Ansprüchen umrissen ist.
Claims (14)
1. Mit Wanderfeldlinearbeschleunigung arbeitender Elektronenbeschleuniger, bestehend aus
einer Elektronenquelle in Gestalt einer geschwindigkeitsmodulierten Elektronenröhre, welche einen
gebündelten, dichtemodulierten Elektronenstrahl liefert, und aus einem Wanderfeldlinearbeschleuniger
sowie aus einer diese beiden Teile in Zusammenwirkung bringenden Kopplungsvorrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung sowohl Hochfrequenzenergie als auch
Elektronen hoher Energie erzeugt, wobei die Hochfrequenzenergie als Spannungswanderwelle
weitere Beschleunigungen der Elektronen im Wanderfeldlinearbeschleuniger herbeiführt.
2. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung
als Wellenleiter wirkt, daß sie zum Parallelisieren des Elektronenstrahls einen engen Mittelkanal
aufweist und daß sie vergleichsweise lang ausgebildet ist.
3. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen
sind, um die in Beziehung zu der Länge der Kopplungsvorrichtung stehenden Phasen bestimmter
Amplituden der Hochfrequenzenergie und bestimmter Elektronendichten des dichtemodulierten
Elektronenstrahls so einzustellen, daß die Stellen bestimmter Dichte des Elektronenstrahls
durch die Hochfrequenzenergie beschleunigt werden.
4. Elektronenbeschleuniger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Gehäuse (14) der Kopplungsvorrichtung koaxial angeordnete Mittel (23) vorgesehen
sind, in denen sich eine kleine Öffnung befindet, welche die von der Röhre in den Wellenleiter gesandten
Elektronen begrenzt.
5. Elektronenbeschleuniger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wellenleiter zentral durchbohrte Quertrennwände (26) aufweist, durch die Resonanzhohlräume
(27) gebildet sind, die durch die Mittelöffnungen der Trennwände miteinander verbunden
sind.
6. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wanderfeldlinearbeschleuniger
ein Gehäuse (12) hat, dessen Achse mit dem aus der Röhre austretenden Elektronenstrahl
axial ausgerichtet ist.
7. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung
ein mit der Achse der Elektronenquelle und des Linearbeschleunigers koaxial ausgerichtetes
Bauelement (23) aufweist, welches die elektromagnetische Energie der Röhre in den Beschleuniger
(13) einkoppelt, und durch dessen enge axiale öffnung der Elektronenstrahl aus der Röhre
vor dem Eintritt in den Beschleuniger parallelisiert wird.
8. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung
eine Länge hat, die ausreichend ist, um die Phase der elektromagnetischen Energie um
180° zu der Phase des gebündelten Elektronenstrahls vor- oder nacheilend einstellbar zu machen.
9. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial angeordnete
Vorrichtung (23) durch ein radial verlaufendes Element (32) an dem Gehäuse (14) montiert ist
und eine vorbestimmte Länge hat, die ermöglicht, daß die Wellenfortpflanzungsgeschwindigkeit die
Lichtgeschwindigkeit überschreitet.
10. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das koaxiale Element
in axialem Abstand angeordnete radiale Scheiben (36) aufweist, die dieses Element belasten.
11. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre ein Klystron
mit einem offenendigen Ausgangshohlraum ist, der durch einen Zylinder axial ausgerichtet an
einen Wellenleiter gekoppelt ist.
12. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung
zylindrisch ist und in dem genannten Zylinder angeordnet ist, wobei die Kopplungsvorrichtung
einen verjüngten axialen Durchgang hat, um nur einen kleinen Teil der Elektronen von
dem Klystron durchzulassen, und eine Länge aufweist, um die Phasenverschiebung zwischen der
von dem Klystron hindurchgestrahlten Energie und der hindurchlaufenden gebündelten Elektronen so
einstellen zu können, daß die Elektronen beschleunigt oder verzögert werden.
13. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung
ein langgestrecktes Rohr aufweist, das geeignet ist, um den Wellenleiter und den Röhrenausgang
zu verbinden, sowie einen Kopplungszylinder, der koaxial innerhalb des langgestreckten
Rohres angeordnet ist, welches eine begrenzte Verbindung zwischen der Elektronenröhre und dem
Wellenleiter herstellt.
14. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungszylinder sanft gekrümmte, konvexe innere Wandungen
aufweist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Rev. of. scient. Instrum., 26 (1955), S. 205 bis 209.
Rev. of. scient. Instrum., 26 (1955), S. 205 bis 209.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Family Applications (1)
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GB (1) | GB822906A (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1238585B (de) * | 1962-07-12 | 1967-04-13 | Ass Elect Ind | Elektronenstrahlerzeuger |
US3322568A (en) * | 1963-03-15 | 1967-05-30 | Interchem Corp | Composition and method for producing leather substitute |
FR2110799A5 (de) * | 1970-10-30 | 1972-06-02 | Thomson Csf | |
US4350927A (en) * | 1980-05-23 | 1982-09-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Means for the focusing and acceleration of parallel beams of charged particles |
GB2186736A (en) * | 1986-02-13 | 1987-08-19 | Marconi Co Ltd | Ion beam arrangement |
US10515733B1 (en) * | 2019-04-24 | 2019-12-24 | Euclid Techlabs, Llc | Broad band tunable energy electron beam pulser |
US10804001B1 (en) * | 2019-04-24 | 2020-10-13 | Euclid Technlabs, LLC | Broad band tunable energy electron beam pulser |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR943147A (fr) * | 1947-02-26 | 1949-02-28 | Materiel Telephonique | Tube amplificateur à très large bande pour hyperfréquences |
US2647219A (en) * | 1947-11-15 | 1953-07-28 | Int Standard Electric Corp | Catcher circuits for velocity modulation tubes |
US2630544A (en) * | 1948-03-20 | 1953-03-03 | Philco Corp | Traveling wave electronic tube |
US2653271A (en) * | 1949-02-05 | 1953-09-22 | Sperry Corp | High-frequency apparatus |
US2595698A (en) * | 1949-05-10 | 1952-05-06 | Rca Corp | Electron discharge device and associated circuit |
GB751353A (en) * | 1953-04-14 | 1956-06-27 | Vickers Electrical Co Ltd | Improvements relating to linear accelerators for charged particles |
US2813996A (en) * | 1954-12-16 | 1957-11-19 | Univ Leland Stanford Junior | Bunching means for particle accelerators |
-
1955
- 1955-02-08 US US486865A patent/US2940001A/en not_active Expired - Lifetime
-
1956
- 1956-01-25 GB GB2448/56A patent/GB822906A/en not_active Expired
- 1956-12-15 DE DEP17634A patent/DE1117794B/de active Pending
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
None * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US2940001A (en) | 1960-06-07 |
GB822906A (en) | 1959-11-04 |
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