DE1489709A1 - Method and device for particle acceleration - Google Patents

Description

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Tiie Boeing Company, Seattle, Washington /USATiie Boeing Company, Seattle, Washington / USA

Verfahren und Vorrichtung zur TeilchenbeschleunigungMethod and device for particle acceleration

Die Erfindung "befaßt sich mit Teilchenbeschleunigern. Insbesondere "betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren au Beschleunigung von Teilchen auf sehr hohe Energie, sowie eine Vorrichtung, die nach diesem Verfahren arbeitet und sich durch Einfaohheit und kompakten Aufbau auszeichnet.The invention "is concerned with particle accelerators. In particular "The invention relates to an improved method of acceleration of particles to very high energy, as well as a device that works according to this procedure and stands out through simplicity and compact design.

Es sind die verschiedensten Teilchenbeschleuniger bekannt, die ι d-T3u dienen, Teilchen wie beispielsweise Elektronen auf sehr hohe Energien zu beschleunigen. Ebenso sind die verschiedensten Verwendungszwecke für solche hochenergetischen Teilchen bekannt. Ss sind euch schon verschiedene Verfahren und Beschleuniger d zu verwendet worden, geladene Teilchen auf extrem hohe Energien zu beschleunigen. Manche-dieser Beschleuniger sind so{j-T in der Lage, geladenen Teilchen eine Energie von mehr ols ICK oV (gleich 1 Gk)V) zu geben. Eine Anlage zur Beschleunigung ü* el "den er Teilchen ist der sogenannte Bandgenerator oder Van de ^r- 'ff - ti,; tiers tor.. Bei diesem Generator werden geladene Teilchen von ο in era Sprühlenrn auf ein endlos umloufendes Band aulgesprüht. D s ^rid transportiert donn die geladenen Teilchen in eine isolierte jiloktrodo hinein, die im allgemeinen kugelförmig "usja.bildet ist. In dieser Elektrode v/erden die Teilchen vom Ί nd ."3bjonotam(.n, so daß sich die geladenen Teilchen auf der j..luktrodo 'ί na .-'mm ein. Dadurch entsteht zwischen der isolierten und dor Umgebung eins sehr hohe Potenti^ldifferenz.A wide variety of particle accelerators are known which serve to accelerate particles such as electrons to very high energies. The most varied of uses for such high-energy particles are also known. Various methods and accelerators have already been used to accelerate charged particles to extremely high energies. Some of these accelerators are able to give charged particles an energy of more ols ICK oV (equal to 1 Gk) V). A system for accelerating the particles is the so-called belt generator or Van de ^ r- 'ff-ti ,; tiers tor .. In this generator, charged particles are sprayed from ο in space sprays onto an endless belt. D Then transports the charged particles into an isolated jiloktrodo which is generally spherical in shape. In this electrode the particles of the Ί nd. "3bjonotam (.n) are grounded, so that the charged particles on the j..luktrodo 'ί na .-' mm Potenti ^ oil difference.

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Andere "bekannte Teilchenbeschleuniger arbeiten nach anderen Prinzipien, Es sei hier an folgende Beschleuniger erinnirt: Dae Zyklotron. Beim Zyklotron werden die Teilchen durch ein elektrisches Wechselfeld, das zwischen zwei Elektroden aufrecht erhalten wird, in einem, konstanten Magnetfeld beschleunigt. Weiterhin ist das Kosmotron oder auch Protonen-Synchrotron bekannt. Das Protonen-Synchrotron gleicht einem normalen Synchrotron. Es unterscheidet sich davon jedoch dadurch, daß Protonen mit einer freq.uenzmodulierten Beschleunigungsspannung in einem anwachsenden Magnetfeld auf einer Kreisbahn beschleunigt werden» Hierbei ist auf die richtige Phasenbeziehung zwischen der Beschleunigungsspannung und den auf einer Kreisbahn umlaufenden Teilchen zu achten. Weiterhin sei noch der Linearbeschleuniger erwähnt. !Diese Aufzählung ist jedoch keineswegs vollständig.Other "known particle accelerators work after different Principles. The following accelerators are reminded here: Dae cyclotron. In the case of the cyclotron, the particles go through a electric alternating field, which is maintained between two electrodes, accelerated in a constant magnetic field. Furthermore, the cosmotron or proton synchrotron known. The proton synchrotron is similar to a normal synchrotron. However, it differs from it in that Protons with a frequency-modulated acceleration voltage be accelerated on a circular path in an increasing magnetic field »Here, the correct phase relationship between the acceleration voltage and the particles circulating on a circular path. Furthermore, there is the linear accelerator mentioned. ! This list is by no means exhaustive.

Die eben erwähnten Teilchenbeschleuniger sind alle in der Lage, Teilchen auf hohe Energien zu beschleunigen. Alle diese Beschleuniger haben aber eine gemeinsame Eigenschaft: Sie sind alle verhältnismäßig groß und schwer und benötigen entweder eine verhältnismäßig lange geradlinige Beschleunigungsstrecke, um die Teilchen auf die erforderlichen Energien zu bringen, oder aber schwere Magnete, um die Teilchen auf der erforderlichen Kris- oder Spiralbahn zu halten. Da nun eine lange Beschleunigung strecke oder ein schwerer Magnet noch nicht ausreicht, Teilchen auf hohe Energien zu beschleunigen, da also fiafür noch umfengreiche zusätzliche Einrichtungen notwendig sind, werden Anlogen, die Teilchen auf Energien von 1 GeY oder noch höher beschleunigen sollen, außerordentlich teuer. Solche Anlagen können such nur schlecht transportiert werden, sie erfordern vielmehr eine feste Installation. I¹Ur viele Zwecke ist äs dagegen günstig, einen Hochenergiebeschleuniger leicht von einem Ort. zum anderenThe particle accelerators just mentioned are all able to accelerate particles to high energies. All of these accelerators have one thing in common: They are all relatively large and heavy and either require a relatively long straight acceleration path to bring the particles to the required energies, or heavy magnets to keep the particles on the required kris or spiral path to keep. Since a long acceleration path or a heavy magnet is not yet sufficient to accelerate particles to high energies, since extensive additional equipment is necessary for this, systems that are supposed to accelerate particles to energies of 1 GeY or even higher are extremely expensive. Such systems are difficult to transport, they rather require a permanent installation. I ^{1 On the} other hand, it is favorable for many purposes, a high-energy accelerator easily from one place. on the other hand

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traneportieren zu können. Als Beispiel hierfür seien "bewegbare Röntgengeräte oder La tea toriumsver suche zu lOrschungszwecken genannt. Das braucht nicht weiter ausgeführt zu werden, da dem ■ ' ^purchschnittsfachmann die Vorteile eines leicht transportierbaren und billigen Hpoheiiergiebeschleunigers von kompakter Bauweise ohne weiteres einleuchten.to be able to transport. An example of this is "movable X-ray machines or laboratory tests for research purposes called. This does not need to be elaborated further, since the ■ ' ^ purchschnittsfachmann the advantages of an easily transportable and cheap high-speed energy accelerators of compact design without further ado.

Ziel der Erfindung ist daher ein verbesserte» Verfahren zur Beschleunigung von' Teilchen. The aim of the invention is therefore an improved method for accelerating particles.

Weiterhin ist die Erfindung auf einen Teilchenbeschleuniger gerichtet, der sich im Vergleich mit den bisher bekannten Teilchenbeschleunigern durch kompakte Bauweise auszeichnet und trotzdem Teilchen auf Energien beschleunigt, die mit denjenigen Energien vergleichbar sind, die mit den bisherigen Beschleunigern erreicht werden können. Darüber hinaus soll dieser Teilchenbeschleuniger leichter und billiger als die bisher bekannten Teilchenbeschleuniger sein. Mach dem Verfahren der Erfindung sollen sich auch Elektroden beschleunigen lessen, unfl. zwer euch auf Energien, die höher als 1 GeV sind. Furthermore, the invention is directed to a particle accelerator which, in comparison with the previously known particle accelerators, is characterized by its compact design and nevertheless accelerates particles to energies that are comparable to those energies that can be achieved with the previous accelerators. In addition, this particle accelerator should be lighter and cheaper than the previously known particle accelerators. Mach the method of the invention should also be able to accelerate electrodes, unfl. focus on energies higher than 1 GeV.

Ha ch dem Verfahren der Erfindung wird der Lichtstrahl eines Lasers ·, auf eine Wolke geladener Teilchen fokussiert, die als Plasma aus ' Gas- oder Metsllatömen vorliegen oder durch eine Ansammlung von Elektronen gebildet sein k?nn.'Als'Lichtquelle für den Lichtstrahl : können bek^^'t' '.'■ -f-- ;·· /ie beispielsweise Rubinlaser verwendet werden. !Tech der Erfindungwird jedoch die Ausgangsleistung des Lasers in Übereinstimmung mit derjenigen Energie gewählt, auf die die Teilchen beschleunigt werden sollen. Die Wolke aus geladenen Teilchen- im Plasmazust?nd oder die Wolke aus angesammelten Elektronen--muß'eine solche Lsdungsträgerkonzentration ' aufweisen, daß elektromagnet is ^lie. Strahlung im sichtbaren oder im n?hen Infr.?r'otbere.ich en der Volke"reflektiert werden kann.According to the method of the invention, the light beam of a laser is focused on a cloud of charged particles, which are present as plasma from gas or metal streams or can be formed by an accumulation of electrons. As a light source for the light beam: can be used be ^^ 't''.' ■ -f--; ·· / ie ruby lasers, for example. According to the invention, however, the output power of the laser is chosen in accordance with the energy to which the particles are to be accelerated. The cloud of charged particles - in the plasma state or the cloud of accumulated electrons - must have such a carrier concentration that it is electromagnetic. Radiation in the visible or in the near infrared "red area" of the people "can be reflected.

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Ein Verfahren, das naoh der Erfindung dazu verwendet werden kann, •eolche Wolken aus geladenen Teilchen zu erzeugen, "besteht darin, daß der Lichtstrahl aus einem Hochenergielaser auf eine kleine Fläche einer metallischen dünnen Sehioht oder einer Metallfolie derart fokussiert, daß der La serlicht strahl zuerst das Metall prompt verdampft und dadurch ein Plasma hoher Dichte erzeugt. Der Laserlichtstrahl bleibt dann auf das entstandene Plasma fokussiert, so daß nach den Gesetzen der Erhaltung der Energie ein Impulsaustausch zwischen den geladenen Teilchen und den Photonen des LaserlichtStrahles auftritt. Als Ergebnis dieses Impulsaustausches wird die Energie der Photonen des Laserlichtstrah les auf die geladenen Teilchen übertragen, so daß diese (Deilchen · sehr hohe Energien gewinnen. Die größte Impulsübertragung zwischen dem Laserlichtstrahl und den geladenen Teilchen findet dann statt ι wenn der Lichtstrahl an den geladenen Teilchen total reflektiert wird. Es soll jedoch bemerkt werden, daß eine Impulsübertragung auch bei einer Absorption des Laserlichtstrahles erfolgt. Die bei Beflektion und bei Absorption übertragenen Impulse verhalten eich wie zwei zu eins.A method that can be used according to the invention to • to create such clouds of charged particles "consists of that the light beam from a high-energy laser on a small one Surface of a metallic thin Sehioht or a metal foil so focused that the laser light first shines the metal promptly evaporates, creating a high density plasma. The laser light beam then remains on the resulting plasma focused, so that, according to the laws of conservation of energy, an exchange of momentum between the charged particles and the Photons of the laser light beam occurs. As a result of this Momentum exchange becomes the energy of the photons of the laser light beam les transferred to the charged particles, so that these (Deilchen gain very high energies. The greatest momentum transfer between the laser light beam and the charged particles then takes place instead of ι when the light beam is totally reflected by the charged particles. It should be noted, however, that impulse transmission also takes place when the laser light beam is absorbed. Those transmitted through inflection and absorption Impulses behave like two to one.

Um den größten Teil des Laserlichtetrahles reflektieren zu können, muß die Plasma frequenz der geladenen Teiltehen über die Frequenz des Laserlichtetrahles liegen. Mit einem Rubinlaser und einem Plasma hoher Dichte aus Metallatomen lassenTo reflect most of the laser light beam to be able to, the plasma frequency of the charged Teiltehen must be the frequency of the laser light beam. Let with a ruby laser and a high density plasma of metal atoms

sich Energien von J.CP eV und höher erreichen, wenn die Ausgangsleistung des Lasers in der Größenordnung von. eiligen Gigawatt liegt.energies of J.CP eV and higher can be reached when the output power of the laser on the order of. urgent gigawatts.

Fach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine Elektronenwolke hoher Ladungskonzentration mit Hilfe einer besonderen Elektronenquelle hergestellt, die üblicherweise als Plasmaelektronenquelle bezeichnet wird. Die Plasmaelektronenquelle verwendet einen zylindrischen oder kugelförmigen Hohl-' raum,' in dem ionisiertes Plasma erzeugt wird. Dieser HohlraumSubject of another embodiment of the invention becomes a Electron cloud of high charge concentration produced with the help of a special electron source, which is usually is referred to as a plasma electron source. The plasma electron source uses a cylindrical or spherical cavity 'space' in which ionized plasma is generated. This cavity

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ist mit einer kleinen Öffnung -versehen, durch die hindurch hochenergetische Elektronen entweichen können. Ba die Elektronendichte inder Elektronenwolke sehr hoch sein muß, ist es günstig, die Elektronenquelle impulsmäßig mit sehr hohen Strömen zu betri/eben. Burch die Wechselwirkung und die Impulsübertragung zwischen dem laserlichtstrahl und den Elektronen können die Elektronen Energien gewinnen, die ein GeV übersteigen. Das hängt von der Energiedichte im Laserlichtstrahl ab. Man kann somit auf diese Weise eine Quelle sehr hoohenergetischer Teilchen verwirklichen, die keineswegs die schweren und umfangreichen Ausrüstungen und Installationen der bisherigen Beschleuniger benötigt. Die so erzeugten hochenergetisohen Teilchen kann man beispielsweise auf ein passendes Target auftreffen lassen und so hochenergetische Röntgenstrahlen herstellen.is provided with a small opening through which high-energy electrons can escape. Since the electron density in the electron cloud must be very high, it is to operate the electron source pulsed with very high currents. Through the interaction and the transmission of momentum between the laser light beam and the electrons can Electrons gain energies that exceed a GeV. That depends on the energy density in the laser light beam. Man can thus realize a source of very high-energy particles in this way, which by no means requires the heavy and extensive equipment and installations of the previous accelerators. The high-energy particles produced in this way can For example, you can hit a suitable target and thus produce high-energy X-rays.

Wie noch anschliessend im einzelnen beschrieben wird, kann man die Leistung des Lasers so steuern,daß der Strahlungsdruck des Laserlichtes ausreicht, um die Ladungen in dem Plasma aus Metallatomen zu trennen. Dadurch kann man die freigesetzten Elektronen beschleunigen. Man kann das Laserlicht aber auch bei einem niedrigeren Leistungspegel zuführen. Dann weilen sowohl Elektronen als auch Ionen beschleunigt. Mit dem Verfahren ■' und de· Vorrichtung der Erfindung ist es somit möglich, sowohl Elektronen al-s auch Plasma zu beschleunigen.As will be described in detail below, one can control the power of the laser so that the radiation pressure of the laser light is sufficient to remove the charges in the plasma Separate metal atoms. This allows you to accelerate the electrons that are released. But you can also use the laser light feed at a lower power level. Then both electrons and ions are accelerated. With the procedure ■ ' and the device of the invention it is thus possible to accelerate both electrons and plasma.

Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.In the following the invention will be described in detail in conjunction with the drawings.

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausf jihrunisform der Erfindung zur Erzeugung einer Teilchenwolke hoher Ladungsdichte aus einer Metallfolie und zum anschliessenden Beschleunigen der Teilchen ^:auf hohe Energien, Diese Ausführungsform enthält ein Vakuumgefäß, das im Querschnitt gezeigt ist, - ·Fig. 1 is a schematic side view of an embodiment of the invention for generating a particle cloud of high charge density from a metal foil and then accelerating the particles ^: to high energies. This embodiment contains a vacuum vessel, which is shown in cross section, - ·

«o-ohonal 909821/0373«O-ohonal 909821/0373

Fig. IA zeigt perspektivisch, und in vergrößertem Maßstab, wie die Metallfolie aus Figur 1 gehaltert ist.Fig. IA shows in perspective, and on an enlarged scale, how the metal foil from FIG. 1 is held.

Fig. IB ist eine perspektivische und vergrößerte Ansicht und zeigt etwa eine Hälfte eines Quadrates auf der dünnen Metallfolie aus Figur IA, auf das der Laserlichtstrahl fokussiert ist. Diese Figur soll zeigen, wie anfänglich das Plasma absteht.Fig. IB is a perspective and enlarged view and shows about one half of a square on the thin metal foil from Figure IA, on which the laser light beam is focused. This figure is intended to show how the plasma initially protrudes.

Fig. 10 ist eine perspektivische und vergrößerte Ansieht eines Teiles der dünnen Metallfolie, der demjenigen der Figur IB entspricht. Hier ist gezeigt, wie die vom Laserlichtstrahl hervorgerufene Ladungsträgerwolke weiterhin der Strahlung des Laserlichtes ausgesetzt ist.Fig. 10 is a perspective and enlarged view of one Part of the thin metal foil, which corresponds to that of Figure IB. Here is shown how that of the laser light beam caused charge carrier cloud continues the radiation exposed to laser light.

Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausfuhrungsform der Erfindung, bei der mit einer äußeren Teilchenquelle gearbeitet wird, um an der richtigen Stelle im Weg des Laserliohtstrahles eine Teilchenwolke hoher Ladungsdichte zu erzeugen. Die Vakuumkammer ist im Schnitt dargestellt.Fig. 2 is a schematic side view of an embodiment of the invention, which works with an external source of particles, to get to the right place in the path of the Laserliohtstrahles to generate a cloud of particles of high charge density. The vacuum chamber is shown in section.

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Intenstiät des Laserlichtstrahles, um zu erklären, wie der Laserlichtstrahl zuerst das Plasma erzeugt und anschliessend alle entstandenen geladenen Teilchen oder nur einen Teil davon zu beschleunigen.Fig. 3 shows the time course of the intensity of the laser light beam, to explain how the laser light beam first the plasma is generated and then all or only a part of the resulting charged particles are added accelerate.

In den Figuren und im besonderen in Fig. 1 ist mit "10" ein üblicher Laser bezeichnet, der einen Strahl 11 elektromagnetischer Strahlung abgeben kann. Der Laser Io kann beispielsweise ein Rubin-Laser sein, der eine AusgangsleiBbung von einem Gigawatt oder noch mehr abgeben kann. Der Strahl 11 geht durch ein Fenster 12 hindurch, das für die Strahlung des Lasers Io durchlässig ist. Dsb Fenster 12 ist An das linke Ende einer Vakuum-In the figures and in particular in FIG. 1, "10" is a conventional laser referred to, which a beam 11 electromagnetic Can emit radiation. The laser Io can, for example, be a Ruby laser with an output load of one gigawatt or can give even more. The beam 11 passes through a window 12 which is transparent to the radiation from the laser Io is. Dsb window 12 is to the left end of a vacuum

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kammer 13 eingesetzt, die duroh übliohe Pumpen evakuiert ist. Der Strahl 11 wird mittels der Linse 14 auf eine passende Quelle von Teilohen fokuseiert, die als Target 15 dargestellt ist. BIe ansohlieflend no oh. näher beschrieben wird, ist es günstig, das Target 15 als dünne Metallfolie auszubilden, die entsprechend gehaltert ist. Die ^Linse 14 ist in einen Linsenhalter 16 eingesetzt, der seinerseits auf einer Gewindestange 17 sitzt. Die Gewindestange 17 ist in Lagern in den Endwandungen der Vakuumkammer 13 gelagert und trägt einen Einstellknopf 18, der sioh außerhalb der Kammer 13 befindet. Auf ähnliche Weise ist das Lasertarget 15 in einen Targethalter 2o eingesetzt, der auf einer Gewindestange 21 mit einem außerhalb der Kammer 13 befindlichen Einstellknopf 22 sitzt. Auf diese Weise können Linse und und Target in Längsrichtung verschoben werden. Um nun ein beliebiges Objekt mit den Teilchen zu beschießen, wird dieses Objekt in den Weg der Teilchen eingesetzt. Der Strom hochenergetisoher Teilchen ist durch die gestrichelte Linie 24 angedeutet.Chamber 13 used, which is evacuated duroh usual pumps. The beam 11 is focused by means of the lens 14 on a suitable source of partial waves, which is shown as the target 15. By solving no oh. is described in more detail, it is advantageous to design the target 15 as a thin metal foil which is held accordingly . The lens 14 is inserted into a lens holder 16, which in turn sits on a threaded rod 17. The threaded rod 17 is mounted in bearings in the end walls of the vacuum chamber 13 and carries an adjusting knob 18 which is located outside the chamber 13. In a similar way, the laser target 15 is inserted into a target holder 2o which is seated on a threaded rod 21 with an adjusting knob 22 located outside the chamber 13. In this way, the lens and target can be shifted in the longitudinal direction. In order to bombard any object with the particles, this object is placed in the path of the particles. The flow of high-energy particles is indicated by the dashed line 24.

Wie noch anschliessend näher erläutert wird, wird der Strahl elektromagnetischer Energie aus dem Laser Io auf eine kleine Pläohe des Targets 15 fokussiert, so daß dort die Energiedichte außerordentlich hoch wird, was zur Erzeugung des erforderlichen Plasmas notwendig ist. Die Dicke der Metallfolie wird nach der Eindringtiefe des verwendeten Laserlichtstrahles gewählt, so daß eine praktisch vollständige Energieübertragung vom Laserlichtstrahl auf das Volumen der Metallfolie an der Stelle erfolgt, auf die der Laserlichtstrahl fokussiert ist. Durch diese Wahl der Dicke der Met-llfolie verdampft das Metall prompt, und es entsteht bei dieser Me tt^: 11 verdampfung das erforderliche Plasma mit hoher Ls düngsträgerkonzentration. Da die Dicke der Metallfolie in der Größenordnung einiger tausend Sngströmeinheiteh liegt, ist die Folie selbst nicht ausreichend steif genug, um sie genau im Lsserlichtstrahl justieren zu können.As will be explained in more detail below, the beam of electromagnetic energy from the laser Io is focused on a small plane of the target 15, so that the energy density there becomes extremely high, which is necessary to generate the required plasma. The thickness of the metal foil is selected according to the penetration depth of the laser light beam used, so that there is practically complete energy transfer from the laser light beam to the volume of the metal foil at the point on which the laser light beam is focused. With this choice of the thickness of the metal foil, the metal evaporates promptly, and the necessary plasma with a high concentration of fertilizer carrier is created with this met ^{: 11 evaporation.} Since the thickness of the metal foil is of the order of a few thousand air flow units, the foil itself is not sufficiently stiff enough to be able to adjust it precisely in the laser light beam.

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Demzufolge wird die Folie ven einem feinen Drahtnetz getragen, wie ee in der Figur IA dargestellt ist. In der Figur IA ist , das Drahtnetz mit ^tt15A" bezeichnet, während die Folie aus irgend einem Metall die Bezugeziffer 15B trägt. Das ist noch deutlicher aus der Figur IB ereichtlieh, die einen Aueschnitt des Targets 15 in vergrößertem Maßstab zeigt. Außerdem ist dargestellt, wie der Laeerlichtstrahl 11 auf die Folie fokussiert ist und gerade einen kleinen Teil der Folie 15B verdampft. Die Figur IC zeigt den gleichen Targetausschnitt wie die Figur IB, nur etwas später, nachdem nämlich der Leserlichtstrahl des Metall verdampft und das Plasma hoher Dichte erzeugt hat. In der Figur 10 ist die Plasmawolke mit "25" bezeichnet worden. Die Ladungsdichte in ihr ist ausreichend' groß, um dmn Laserlichtstrahl praktisch vollständig zu reflektiere Dadurch findet ein optimaler Energieaustausch zwischen dem Laserlichtstrahl und dem Plasma statt.As a result, the film is carried by a fine wire mesh, as shown in FIG. 1A. In FIG. 1A, the wire mesh ^{is denoted by tt} 15A ″, while the foil made of any metal bears the reference number 15B. This is even more clearly achieved from FIG. 1B, which shows a section of the target 15 on an enlarged scale. It is also shown How the laser light beam 11 is focused on the foil and just evaporates a small part of the foil 15B. The figure IC shows the same target section as the figure IB, only a little later, namely after the reader light beam has evaporated the metal and generated the high density plasma 10. The plasma cloud has been designated by “25” in FIG. 10. The charge density in it is sufficiently high to reflect the laser light beam practically completely.

Wenn das Plasma entsteht,ist seine Temperatur außerordentlich hoch. Außerdem dehnt es sich sehr rasch aus, so daß die Ladungsträgerkonzentration in ihm sehr rasch den Wert unterschreitet, der zur Eeflektion des Laserlichtstrahles notwendig ist. Da jedoch die Anstiegszeit des Leserlichtimpulsee im Vergleich zur Auedehnungegeechwindigkeit des Plasmas sehr kurz ist, findet trotzdem ein ausreichender Energieauetausch etett» so daß Teilchen auf Energien über 1 GeV beschleunigt werden können. Wie · man der Figur 1 entnehmen kann, fallen die hochenergetischen, mit "24" bezeichneten Teilchen auf irgend ein passendes Objekt auf, das als Teilchentaa-rget angesprochen werden kann und mit "23" bezeichnet let. Des Target 23 kann beispielsweise ein Metallstab sein, en dem hoehenergetieche Röntgenstrahlen erzeugt werden, wenn er von hochenergetischen Teilchen getroffen wird.When the plasma is created, its temperature is extremely high. In addition, it expands very quickly, so that the charge carrier concentration in it very quickly falls below the value which is necessary for the reflection of the laser light beam. However, since the rise time of the reader light pulse is very short compared to the expansion speed of the plasma, there is still a sufficient exchange of energy so that particles can be accelerated to energies above 1 GeV. As can be seen from FIG. 1, the high-energy particles labeled "24" fall on any suitable object that can be addressed as a particle array and labeled "23". The target 23 can be, for example, a metal rod, which generates high-energy X-rays when it is struck by high-energy particles.

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—Q——Q—

Wie nun der Laserliohtst»ahl im Stande ist, zuerst ein Plasma hoher Trägerkonzentration zu erzeugen und anschließend die entstandenen Teilchen zu beschleunigen, wird besser verständlioh, wenn man die Eigenschaften einer Wolke aus geladenen Teilohen wie beispielsweise eines Plasmas aus Gas- oder Metallüonen und Elektronen betrachtet. Wie anschließend nooh erörtert wird, kann die Wolke geladnner Teilchen auch durch eine Ansammlung von Elektronen hervorgerufen werden. Die Größe der Kreft, die der fokussierte Laserlichtstrahl ausüben kann, wird durch eine Erörterung derjenigen Kraft deutlioh, die ein Lichtstrahl auf eine Oberfläche ausübt, wenn er an ihr reflektiert wird. Diese Kraft iat durch folgende Gleichung beschrieben:As the laser beam is able to do, first a plasma to generate a high carrier concentration and then to accelerate the resulting particles is better understandable, if one considers the properties of a cloud of charged parts such as a plasma from gas or metal ions and considered electrons. As will be discussed below, the cloud of charged particles can also pass through a Accumulation of electrons are caused. The size the strength that the focused laser light beam can exert, is made clear by a discussion of the force which a ray of light exerts on a surface when it is applied to it is reflected. This force is described by the following equation:

Hierin ist "c" die Lichtgeschwindigkeit, E/f die Energie des Loserimpulses und "k" eine Zahl zwisohen 1 und 2, die von der Doppelverschiebung sowie damn abhängt, ob der •!Strahl reflektiert oder absorbiert wir-d«Here "c" is the speed of light, E / f is the energy of the loser pulse and "k" is a number between 1 and 2, the on the double shift as well as on whether the •! ray is reflected or absorbed we -d «

Verwendet man einen Rubinlaser mit einer ImpulsIeistung von einigen Gigawatt (10^ Watt), so werden sehr erhebliohe Kräfte hervorgerufen. Kann ein solcher Rubinlaser beispielsweise eine Impulaleiatung von 2 χ 10 Watt abgeben, so errechnet sich die Kraft zu etwa 10' dyn. Ein Laserlichtstrahl kann auf einen Punkt fokussiert werden, dessen Größe nur duroh Beugungeereoheinungen begrenzt und durch den Ausdruck 1Yd gegeben ist. D8bei iat der Durchmesser des ersten Beugungsscheibohens und kann aus j folgendem Ausdruck berechnet werden:If you use a ruby laser with a pulse power of a few Gigawatts (10 ^ watts), very considerable forces are generated. If such a ruby laser can, for example, emit an impulse energy of 2 10 watts, then the force is calculated to about 10 'dyn. A laser light beam can hit a point are focused, the size of which is only due to diffraction stereo units is limited and given by the expression 1Yd. D8 at iat is the diameter of the first diffraction disk and can be derived from j can be calculated using the following expression:

(2)(2)

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-Io --Io -

bedeuten ~ *mean ~ *

In diesem Ausdruck:/"J^" die Wellenlänge des Lichtes, "Dⁿ die Apertur des Lasers und "f" die Brennweite der Linse. Bei einer-Wellenlänge von 7 x 10" cm (was für Rubinlaser typisch ißt), bei einer Apertur ¹¹O" von einem cm und bei einer Brennweite f = 1 cm beträgt der Druchmesser des ersten Beugungssoheibchens "d" etwa 10 cm. In diesem Durchmesser von 10 om fallen etwa 84 fo der gesamten Energie des Lichtstrahles hinein. Der Druck - in Atmosphäre gemessen - beträgt somit:In this expression: / "J ^" the wavelength of the light, "D ⁿ the aperture of the laser and" f "the focal length of the lens. At a wavelength of 7 x 10" cm (which is typical for ruby lasers), at a aperture ¹¹ O 'of a cm and at a focal length f = 1 cm is the Druchmesser the first Beugungssoheibchens "d" about 10 cm in this diameter of 10 om fall about 84 fo the total energy of the light beam into the pressure -.. in atmosphere measured - is therefore:

7 —67-6

ρ = Kraft/Fläche a 1°.—£—19. = io⁹ atm (3)ρ = force / area a 1 ° .— £ —19. = io ⁹ atm (3)

10"⁰ 10 " ⁰

Wie nun die Beschleunigung der Teilchen durch die Rellektion des Laserlichtstrahles an der Plasma- oder Elektronenwolke zu Stande kommt, läßt sich am besten anhand der folgenden Erhaltungssätze für Impuls und Energie beschreiben:Like the acceleration of the particles through the teaching of the laser light beam on the plasma or electron cloud comes about can best be described using the following conservation laws for momentum and energy:

m vV"'(3) nhV=. nhy" + N m c²(V-l) (4) ο ο ο · m vV "'(3) nhV =. nhy" + N mc ² (Vl) (4) ο ο ο ·

In diesen Erhaltungssätzen bedeutet:In these conservation laws:

η die Anaahl der Photonen, die mit der Elektronenwolke inη is the number of photons associated with the electron cloud in

Wechselwirkung treten
h das Planck¹sohe Wirkungequantum
V die Frequenz des einfallenden Lichtstrahles •tf¹ die Frequenz des reflektieeten Lichtotrahles N die Anzahl der Teilchen im Absorptionsvolumen desInteraction
h the Planck ^{1 as the} quantum of action
V is the frequency of the incident light beam • tf ^{1 is} the frequency of the reflected light beam N is the number of particles in the absorption volume of the

Brennpunktes des Liohtetrahles
ν die Geschwindigkeit der RückstoßelektronenFocal point of the light ray
ν is the speed of the recoil electrons

Wenn ^Mv^rt etwa ßleioh "o" wird, kann man die beiden Erhaltungssätze (3) und (4) wii folgt umschreiben:If ^M v ^rt becomes about ßleioh "o", the two conservation laws (3) and (4) wii can be rewritten as follows:

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_BAD ORIGINAL _B AD ORIGINAL

_{(1/2) (6)(1/2) (6)}

Die größte Impulsübertragung vom Laserlichtstrahl auf die Wolke geladener Teilchen findet dann statt, wenn der Lichtstrahl total reflektiert wird. (Der unterschied in der Impulsübertragung bei Reflektion und Absorption entspricht dem Faktor 2).The greatest impulse transfer from the laser light beam to the A cloud of charged particles takes place when the light beam is totally reflected. (The difference in impulse transmission for reflection and absorption corresponds to the factor 2).

Um nun den größten Teil der. Strehlung reflektieren zu können, muß die Plasmafrequenz der Wolke aus geladenen Teilohen höher als die Frequenz des Lichtes im Laserstrahl sein.To now most of the. Reflect radiation too can, the plasma frequency of the cloud of charged parts must be higher than the frequency of the light in the laser beam.

Die Frequenz der Strahlung, die von einem Rubinlaser abgegebenThe frequency of the radiation emitted by a ruby laser

wird, beträgt 4,35 x 10■ sec ~^. Die Plasmafrequenz ist durchis 4.35 x 10 ■ sec ~ ^. The plasma frequency is through

folgenden Ausdruck gegeben:given the following expression:

r_p = 8,9 · ior _p = 8.9 · io

Im Ausdruck (7) bedeutet η die Elektron andichte.. Durch Gleich setzen dieser beiden Frequenzen erhält man:In the expression (7), η means the electron density. By equals setting these two frequencies one obtains:

η = 2,4 x 10 Elektronen/cnrη = 2.4 x 10 electrons / cnr

Diese Elektronendichte kann man entweder in einem Plasma aus Metallatomen oder in einer Elektronenwolke erzeugen. Die Elektronendichten in einem Plasma aus Metallatomen können zwischen 10 und 10 Elektronen/cm^ liegen. Bei heute verfügbaren Riesenimpuls-Lasern liegt die Anstiegsaeit der Lichtimpulse in der Größenordnung von NanoSekunden, wie aus der Figur 3 hervorgeht. Die Zeit, die zum Einstellen des thermischen Gleichgewichtes zwischen Ionen und Elektronen benötigt wird, ist durch den folgenden Ausdruck gegeben:This electron density can be generated either in a plasma of metal atoms or in a cloud of electrons. the Electron densities in a plasma of metal atoms can be between 10 and 10 electrons / cm ^. At today available giant pulse lasers is the rise time Light pulses in the order of magnitude of nanoseconds, like from FIG. 3 is evident. The time it takes to establish the thermal equilibrium between ions and electrons is required is given by the following expression:

t = (I,o5 · 10¹⁵ A/ n_p Z ln-Λ.) Tt = (I, o5 · 10 ¹⁵ A / n _p Z ln-Λ.) T

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InJV.= In -i— = IoInJV. = In -i— = Io

VP PminVP Pmin

T « Temperatur in KeV
A = Atomgewicht
η = die Elektronendichte
Z = die Ladungszahl der IonenT «temperature in KeV
A = atomic weight
η = the electron density
Z = the number of charges on the ions

ν™= die thermische Geschwindigkeit der Elektronen T/ = die Plasma frequenz
P . = der kleinste Stoßparameterν ™ = the thermal speed of the electrons T / = the plasma frequency
P. = the smallest impact parameter

Diese Zeitspanne ist beispielsweise bei Elektronendichten, wie sie in Metallen vorkommen bei einer Temperatur von T=I keV kürzer als 10~ ° Sekunden. Da die Anstiegszeit des Lichtimpulses eines Rieaenimpuls-Lasers länger als 10" ° see ist, sind die Elektronen und die Ionen im Plasma anfänglich im thermischen Gleichgewicht. Wenn man die Metallfolie 15 B als Lasertarget verwendet, wird die Dicke dieser Folie so gewählt, daß der Laserimpuls seinen Maximalwert dann erreicht, wenn die Elektronen-This time span is, for example, with electron densities as they occur in metals at a temperature of T = I keV less than 10 ~ ° seconds. Since the rise time of the light pulse of a belt pulse laser is longer than 10 "° see the electrons and ions in the plasma are initially in thermal equilibrium. If you use the metal foil 15 B as a laser target is used, the thickness of this film is chosen so that the laser pulse reaches its maximum value when the electron

21 -"3 dichte im Plasma noch größer als 10 cm ^ ist, .so d?ß das Laserlicht reflektiert wird. Die untere Grenze für die Dicke der Folie bestimmt sich aus der Eindringtiefe des Laserstrahles21 - "3 density in the plasma is still greater than 10 cm ^, so that Laser light is reflected. The lower limit for the thickness of the film is determined by the penetration depth of the laser beam

22 in ein metallisches Plasma, die für η = 10 etwa bei 3000 Angström liegt.22 into a metallic plasma, which for η = 10 around 3000 Angstrom lies.

In einem Kubik-Mikron eines Metalles sind etwa Hk freie Elektronen enthalten. Ein Kubik-Mikron entspricht etwa dem Volumen derjenigen Metallmenge, die in der Figur 1 vom Laserlichtstrahl verdampft wird. Um diese Elektronen von der gleichen Anashl von Ionen trennen zu können, ist eineThere are about Hk free in one cubic micron of a metal Contain electrons. One cubic micron is roughly equivalent to the volume of that amount of metal that is evaporated by the laser light beam in FIG. To get these electrons from To be able to separate ions of the same analogy is one

maximale Kraft notwenj/dg, die sich wie folgt berechnet: ■maximum force required / dg, which is calculated as follows: ■

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. = —)— = 2,24 x 10⁷ dyn = 22 kg. = -) - = 2.24 x 10 ⁷ dyn = 22 kg

In diesem Ausdruck bedeutet N die gesamte Anzahl der Elektronen, die von den Ionen getrennt werden sollen, "r" den Radius der Plasmawolke und "e" die Elementarladung. Diese Kraft muß mit dem Strahlungsdruck •verglichen -/erden, den der Laserlichtstrahl ausübt. Wenn der Strahlungsdruck ausreichend groß ist, daß der die zur Ladungstrennung.notwendige Kraft ausübt, werden nur die Elektronen beschleunigt. Y/ird die Laserenergie dagegen mit einer geringeren Dichte zugeführt, (mit weniger ale etwa 10 9 Watt/cm ) werden die Ionen von den Elektronen mitgezogen. Es hängt somit nur von der Energiedichte im Laserlichtstrahl und von der Gesamtzahl der Elektronen ab, ob nach dem Verfahren beziehungsweise mit dem Beschleuniger nach der Erfindung Elektronen oder ein Plasma beschleunigt wird.In this expression, N means the total number of electrons, which are to be separated from the ions, "r" the radius of the Plasma cloud and "e" the elementary charge. This force must be with you the radiation pressure • compared - / ground that the laser light beam exercises. If the radiation pressure is sufficiently high that it exerts the force necessary for charge separation, only accelerates the electrons. In contrast, the laser energy is used supplied with a lower density, (with less than about 10 9 watts / cm) the ions are drawn along by the electrons. It therefore only depends on the energy density in the laser light beam and on the total number of electrons, whether electrons after the method or with the accelerator according to the invention or a plasma is accelerated.

-O '-O '

Aus den oben angegebenen Gleichungen kann man entnehmen, daß men mit einer Laserimpulsleistung von einigen Zehnteln GigawattFrom the equations given above it can be seen that men with a laser pulse power of a few tenths of gigawatts

Teilchen '-)uf Energien beschleunigen kann, die merklich über 10 eV liefen.Particles' -) can accelerate to energies that are noticeably above 10 eV ran.

Wie bereits ausgeführt worden i3t, kann eine Elektronenwolke,As already stated, an electron cloud,

pi -z pi -z

in der die Elektronenkonzentration höher als 10 Elektronen/om liegt, den Lichtstrahl aus einem Bubinlaser reflektieren. Um nun oine Ku^eI aus- Elektronen herstellen zu können, deren Radius bei 10 ca liegt und in der die Elektronenkonzentration η =10 cm ^ί ist, müssen die Elektronen auf eine Fläche von 10 cm fokussiert werden un-d auf eine Energie beschleunigt werden, die sich wie fol-jt berechnet:in which the electron concentration is higher than 10 electrons / om, reflect the light beam from a Bubin laser. In order to be able to produce a Ku ^ eI from electrons whose radius is 10 ca and in which the electron concentration η = 10 cm ^ί , the electrons must be focused on an area of 10 cm and accelerated to an energy which is calculated as fol-jt:

U <=²__ _ IQ⁹U.8 x 10~¹⁰)² _ _Ί . _{v ΊΛ}6 „U <= ² __ _ IQ ⁹ U.8 x 10 ~ ¹⁰ ) ² _ _Ί . _{v ΊΛ} 6 "

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Um nun während der gesamten Dauer des Laserimpulses die notwendige Elektronenkonzentration aufrechtzuerhalten, sind Ströme erforderlich, die über 10 A liegen. Derart hohe Ströme machen es erfordea lieh, den Elektronenstrahl im Impulsbetrieb zu betreiben.In order to do the necessary during the entire duration of the laser pulse To maintain electron concentration, currents in excess of 10 A are required. Such high currents make it necessary lent to operate the electron beam in pulse mode.

Nun soll auf die Figur 2 Bezug genommen werden. In der Pigur 2 ist eine Vorrichtung gezeigt, die unter Verwendung eines bekannten und kompakten Lasers Io Elektronen beschleunigen kann, die von einer unabhängigen Elektronenquelle stammen. Der Laser Io enthält einen Laeerstab 3o, der aus Rubin bestehen kann. Um den Laserstab 3o anregen zu können, s-ind zwei optische Pumpen 31 und 32 vorgesehen, die Xenon-Blitzlampen sein können. Zwischen dem linken Ende des Laserstebes 3o und einem vollständig reflektierenden Spiegel 34 ist ein optischer Verschluß oder ein Q-Schalter 33 angeordnet, der von außen betätigt werden kann.Rechts vom Laserstab 3o ist ein zweiter, jedoch halbdurchlässiger Spiegel angeordnet, der s^o eingerichtet ist, daß der Laserlichtetrahl durch ihn hindurch gehen kann. Wie allgemein bekannt ist, sorgen die beiden optischen Pumpen 31 und 32 dafür, daß der optische Resonator ausreichend mit Energie versorgt wird, um zu erreichen, daß die Atome in dem Laseestab 3o ausreichend angeregt werden und in den metastabilen Energiezustend übergehen. Wenn diese angeregten Atome in den Grundzustand zurückkehren, werden Photonen freigesetzt, die sich längs des Stabes ausbreiten und auf bekonnte Weise die selektive Fluoreszenz durch erzwungene Emission von Strahlung auslösen. Wenn man den Q-Schalter 33 so lange geschlossen hält, bis eine ausreichende Umkehr in der Besetzungsdiohte zwischen dem Grundzustrnd und dem metastabilen Zustand der Atome stattgefunden hat, werden die Üblichen Folgen von kurzen Strahlungsimpulsen geringer Intensität unterdrückt. Wenn dann der Q-Schalter 33 geöffnet wird, so d^ß die Energie am Spiegel 34 reflektiert werden kann, wird ein Impuls hoher Energie erhalten. Der relative seitliche Intensitätsverlauf eines Ausgangsimpulses hoher Leistung ist in der Figur 3 dargestellt. Reference should now be made to FIG. In Pigur 2 a device is shown which, using a known and compact laser, can accelerate Io electrons generated by originate from an independent electron source. The laser Io contains a rod 3o, which can be made of ruby. Around the laser wand To be able to stimulate 3o, two optical pumps 31 and 32 are provided, which can be xenon flash lamps. Between the left end of the Laserstebes 3o and a fully reflective one Mirror 34, an optical shutter or a Q-switch 33 is arranged, which can be operated from the outside. Right from Laser rod 3o a second, but semi-transparent mirror is arranged, which is set up so that the laser light beam can go through it. As is well known, the two optical pumps 31 and 32 ensure that the optical Resonator is supplied with sufficient energy to achieve that the atoms in the laser rod 3o are sufficiently excited and go into the metastable energy state. If those When excited atoms return to their ground state, they become photons released, which spread along the rod and got on Way to trigger the selective fluorescence by forced emission of radiation. If you keep the Q switch 33 closed for so long holds until there is a sufficient reversal in the population density between the basic state and the metastable state of the atoms has taken place, the usual sequences of short radiation pulses of low intensity are suppressed. Then when the Q switch 33 is opened, so the energy can be reflected on mirror 34, a high energy pulse is obtained. The relative lateral intensity curve of a high power output pulse is shown in FIG.

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In der Vorrichtung nach Figur 2 dient die Linse 14 innerhalb der Vakuumkammer 13 daau,den Strahl 11 durch eine öffnung 37A einer kugelförmigen Plasmakammer 37 hindurch zu fokussieren. Mit der Plasmakammer 37 steht eine Teilchenquelle 53 über einen .evakuierten Tunnel_t39 in Verbindung. Diese Teilchenquelle kann eine Quelle für hochenergetische Elektronen sein, die dann dazu dient, innerhalb der Kammer 37 einm Elektronenwolke 4o mit der ausreichenden Elektronenkonzentration hervorzurufen. Als Teilchenquelle und als Plasmakammer 37 kann man irgend eine zur Zeit erhältliche Quelle bzw. Kammer verwenden, sofern es nur möglich ist, damit in dem Weg des Laserlichtstrahles 11 die oben angegebenen Elektronenkonzentrationen hervorzurufen. Wie bereits ausgeführt wurde, findet zwischen dem Laserlichtstrahl und den Elektronen eine Wechselwirkung statt, in deren Verlauf auf die Elektronen Impuls übertragen wird. Ein Strom hochenergetischer Elektronen 41 tritt dann durch die Öffnung 37 B hindurch aus der Plasmakammer aus. Arn Ende der Vakuumkammer ist ein passendes Metalltarget 43 befestigt, auf das die hochenergetischen Elektronen aufprallen und dadurch an dem Target hochenergetische Röntgenstrahlen 44 erzeugen. Aus Zwecken der Erläuterung ist in der Figur 2 weiterhin gezeigt, wie die Röntgenstrahlen 44 erst ein Werkstück 46 durchsetzen, das mit Eöntgenstrshlen durchleutet werden soll, und dann anschliessend auf eine photographische Platte fallen. Die entstandenen Röntgenstrahlen zeichnen sich durch eine sehr kurze Wellenlänge aus, da auch die Elektronen, die die Röntgenstrahlen hervorrufen, von sehr hoher Energie sind. Das ist Pber bekannt.In the device according to FIG. 2, the lens 14 within the vacuum chamber 13 serves to focus the beam 11 through an opening 37A of a spherical plasma chamber 37. With the plasma chamber 37 is a particle source 53 via a tunnel .evakuierten _t 39 in connection. This particle source can be a source for high-energy electrons, which then serve to produce an electron cloud 40 with the sufficient electron concentration within the chamber 37. Any currently available source or chamber can be used as the particle source and the plasma chamber 37, provided that it is only possible to produce the electron concentrations specified above in the path of the laser light beam 11. As already stated, an interaction takes place between the laser light beam and the electrons, in the course of which an impulse is transmitted to the electrons. A stream of high energy electrons 41 then exits the plasma chamber through opening 37B. A suitable metal target 43 is attached to the end of the vacuum chamber, on which the high-energy electrons impinge and thereby generate high-energy X-rays 44 on the target. For purposes of explanation, FIG. 2 also shows how the X-rays 44 first pass through a workpiece 46 which is to be exposed to X-rays and then fall onto a photographic plate. The resulting X-rays are characterized by a very short wavelength, since the electrons that cause the X-rays are also of very high energy. This is known to Pber.

Da die oben beschriebene Anlage bzw. Vorrichtung nebst den heute erhältlichen Hachenergie-Lesern von kompakter Bauweise, und im Anschaffungspreis sehr niedrig ist, sofern man diese G-rössen mit den Aufwand vergleicht, der bei den bisherigen Texlchenbeschleunigern vergleichbarer Energie getrieben werden muß, ist ersichtlich, daß des Verfahren und die Anlage nach derSince the system or device described above, in addition to the high-energy readers available today, are of compact design, and the purchase price is very low, provided you have this Compare G-rössen with the effort that has been made with the previous one Textile accelerators must be driven comparable energy, it can be seen that the method and the system according to the

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Erfindung zur Beschleunigung von Teilchen auf hohe Energien den bisher bekennten Anlagen und Verfahren überlegen ist. Die naturgeeetzliche obere Energiegrenze ist bei vielen Beschleunigern durch die BremsstrahlverluBte gegeben, die jedoch im Falle einer linearen Beschleunigung erst dann merklich werden, wenn der Energiegewinn der Teilchen mit der Ruheenergie innerhalb des klassischen Elektronenradius von gleicher Größenordnung wird. Daher spielt die durch die Bremsstrahlung gesetzte obere Energiegrenze bei einer linearen Beschleunigung der Teilchen praktisch bei !einem Beschleuniger eine Rolle.Invention for accelerating particles to high energies is superior to the systems and processes known so far. the The natural legal upper energy limit is for many accelerators given by the BremsstrahlverluBte, which in the case of a linear acceleration only become noticeable when the energy gain of the particles with the rest energy within the classical electron radius of the same order of magnitude will. The upper energy limit set by the bremsstrahlung therefore plays a role in the case of a linear acceleration of the Particles practically play a role in an accelerator.

Die Erfindung macht also von einem Laser G-ebreuch, um Teilchen auf Energien zu beschleunigen, die bisher - wenn überhaupt nur mit groesen Schwierigkeiten und großem Aufwand erreichbar wa ren.The invention thus makes a refraction from a laser to particles to accelerate to energies that were previously achievable only with great difficulty and great effort, if at all was.

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Claims (1)

-If-If Pe t entaneprUohePe t entaneprUohe 1. Verfahren eur Beeohlounlgung von teilchen, 4 · d«r t k liktBBitlobnit, ie· Ib eln«r evakuiert·* Kaaasv (13) •Ine Wölk· geladener Tellohen (25) eraeugt wird, in der 41· Ledungsdlehte eo grofl i»t_t d*· en Ihr «in Lasarllohtatrahl reflektier« wird, und ds· auf dl··· feilchenwolke ·1η Leaer-1. The process of finding out particles, 4 · d «rtk liktBitlobnit, ie · Ib eln« r evacuated · * Kaaasv (13) • Ine Wölk · charged Tellohen (25) is found, in which 41 · Ledungsdlehte eo large _t d * · en your «is reflected in Lasarllohta ray», and ds · on dl · ·· cloud of clouds · 1η Leaer- Iiοhtstrahl fokussiert wird.The beam is focused. 2. Yerfehren but Beschleunigung von Ttiloaen, d β 4 u r ο h gek· nnieiohnet, da· ein· Volk· gtlodmaer2. Yerfehren but acceleration of Ttiloaen, d β 4 u r ο h knieiohnet that a · people · gtlodmaer Tel lohen alt elnor eolchcn Tellohendlolit· «rseu^t wird, dtß an ihr elektromagnetische etrehlung einer beetieeten Tre^uens reflektiert wird, und de· «In liohtetmhl dle«er Iroiuon« auf dlo Tellohenwolko fokluieiert wird, so da· ein Impule3U3t»uaoh zwlachen dem Lichtetr^-hl und der Tailohenwolke erfolgt und deduroh Tel lohen l>eeohleunlft w irden.Tel lohen old elnor eolchcn Tellohendlolit · «rseu ^ t is, dtß on her electromagnetic radiation of a flower bed Tre ^ uens is reflected, and de · «In liohtetmhl dle« er Iroiuon «is focused on dlo Tellohenwolko, so there · a Impule3U3t »uaoh between the beam of light and the tailohen cloud takes place and deduroh Tel will be charged. 3* Verfahren nach Anepruoh 2, deduroh g · k · η n~ xe lehnet, difl iur Ereeugung der L»dung«wolk· «in Leserlicht et η hl auf eine foil· fokueelert wird* deeeen Intenaltet •uareioht, einen Teil der Toll· au rerdeapfen.3 * Method according to Anepruoh 2, deduroh g · k · η n ~ xe lehnet, difl iur Ereeugung der Lung "wolk ·" in reader light et η hl on a foil · is focused * deeeen intenalt • uareioht, rerdeapfen part of the Tollau. 4. Verf hr η aur Boaohlounlgung von Tellohen, d a d ur ο I geke nnaeiohnet, de· «in ßtrehl elekireeegnetlaokar £nerglo au· einem Laβer ouf eine Mettllfolie fokussiert wird, ma die Met llfolle la fokus su T«rdaaQ>f«n und deduroh «in metilliBchoa PIuema au oraougen, und doB der Lassrllohtstreal uf dem Dotellleohen PIuen? fokueelert bleibt·4. Procedure η aur Boaohlounlgung von Tellohen, d a d ur ο I geke nnaeiohnet, de · «in ßrehl elekireeegnetlaokar £ nerglo is focussed on a metal sheet with a laser, ma the Met llfolle la focus su T «rdaaQ> f« n and deduroh «in metilliBchoa PIuema au oraougen, and doB of Lassrllohtstreal uf the Dotellleohen PIuen? stays focused 90982 1/0372 BAD ORIGINAL90982 1/0372 BATH ORIGINAL U89709U89709 3» Twrfehrea WKf fesealejnlfaaf *·» trtleaea, i · A α * · a !•ktBBiilihait, I·· In elaer eTekalertea Kea*er •in· «»Ik« (el*d«aer feilohe* alt a*her Ladvntadloat· erseufft wivA» dei tin I«s«r derart eftlaea angeregt wir*, 4·· ·1η Hoehleietuaeeiapul· elektroatfnetleoher Strehlung •rseuft wird, und del der BtvealUBfelapttl· euf dl· «blk· e«l*dtn*r Ttllohen fokueelerl wird. 3 » Twrfehrea WKf fesealejnlfaaf * ·» trtleaea, i · A α * · a! • ktBBiilihait, I ·· In elaer eTekalertea Kea * er • in · «» Ik «(el * d« aer feilohe * old a * her Ladvntadloat · Erseufft wivA »dei tin I« s «r in such a way eftlaea we *, 4 ·· · 1η Hoehleietuaeeiapul · electroatfnetleoher radiation • rcalled, and the BtvealUBfelapttl · euf dl ·« blk · e «l * dtn * r Ttllohen focus will. 6. Ttrfthr«a a· oh inspru«h 5»dtd»roh g t k · n'«k6. Ttrfthr «a a · oh inspu« h 5 »dtd» raw g t k · n '«k i ι 1 ohn« 1, Ail der Iepul· tu· «loktroBngnttltohtr Btr«mlwMi ι 1 ohn «1, Ail der Iepul · tu ·« loktroBngnttltohtr Btr «mlwM •ttf ·1β· ItottUfell· fblnuMi«rt wird, d«van Mok· ttw» d«r• ttf · 1β · ItottUfell · fblnuMi «rt, d« van Mok · ttw »d« r WimtoiMgtun d«r Btnhlune Ib dl· Bill· gltlofct, M d»l WimtoiMgtun d «r Btnhlune Ib dl · Bill · gltlofct, M d» l d«r atrthlmftlepxat ttt«rst «la mm »u»d «r atrthlmftlepxat ttt« rst «la mm» u » und ·η·0ΑΐΐΦ···η4 dl· ftllohtn d·· ?!··■··and · η · 0ΑΐΐΦ ··· η4 dl · ftllohtn d ··?! ·· ■ ·· 7· Torrlolitviaf »ir Bsaoalmmiguag roa frtlolwBt f tk · a a-I il iha t t du r ο α dl· lomblaatloa «u· ·1α·τ Yelüwuatowmv (13)_f la der «la· Itotellfollt (19B) »n«eordnrt let, alt ·1Α(Μ Leitr uad timer Vorrlohtuae, dwtoa dl· der I/>»#rlUateirehl auf dl· MetellfdXl· feJnweltrt U%, wobei dl· Mek· der aetillfolie «ad dl· InteaeltÄt de· Leeerlloht-•treal·· «o g«wihlt «lad» de· der Leeerllohtetrehl «la klelae· ««biet der Ifetellfölle yerdeapft, so de β «la7 · Torrlolitviaf »ir Bsaoalmmiguag roa frtlolwBt f tk · a aI il iha tt du r ο α dl · lomblaatloa« u · 1α · τ Yelüwua towmv (13) _f la der «la · Itotellfollt (19B)» n «as ordered , alt · 1Α (Μ Leitr uad timer Vorrlohtuae, dwtoa dl · der I />»# rlUateirehl auf dl · MetellfdXl · feJnweltrt U%, where dl · Mek · der aetillfolie« ad dl · InteaeltÄt de · Leeerlloht- • treal · · «Og« selects «lad» de · der Leeerllohtetrehl «la klelae ·« «offers the Ifetellfölle yerdeapft, so de β« la wm· eu· Metall enteteht, uad eaeohlleeeead Teilchen eoa wm · eu · metal is formed, uad eaeohlleeeead particles eoa 8* fellohea»«a«hle«Blfer für aoa· Xaerslea, g · k · a aiiltkmt, daroh dl· Koablnttlea eu· einer Tekunakeamer aebet elaer Torrlohtua«, duroa die innerhalb der Xaaaer eine Volk· feledaener Teilchen ttit hoher L'duac·- dl«Me erieu^ber let, alt einer Hoohleietuaeequelle «lelrtroaefaetieoaer 8trahlua« uad einer fokueelentnc«Torrlohtua<₉ duroa dl· dl· Strahl«* au· der Quelle auJ dl· Ladunfewolke {•kassiert let·8 * fellohea "" a "hle" blfer for aoa · Xaerslea, g · k · a aiiltkmt, daroh dl · Koablnttlea eu · a Tekunakeamer aebet elaer Torrlohtua «, duroa which within the Xaaaer a people · feledaener particles ttit high L'duac · - dl «Me erieu ^ ber let, old a Hoohleietuaeequelle« lelrtroaefaetieoaer 8trahlua «uad a focuelentnc« Torrlohtua < ₉ duroa dl · dl · ray «* from the source au · dl · Ladunfewolke {• collects let · 909821/0372909821/0372 BAD ORiOiNALBAD ORiOiNAL U89709U89709 -It--It- 9· feil«h«*beeohleii»lg«r η· oh Aaspruoh 8, dedureh g · kfBBiiloiintt, A·· Alt Vorrichtung «ur A«r Wolke geladener f«llohen elae dünne Ketflllfoli« •In· fclterung amfwelst, «It Aar Al« Mut»Ufoll· In ten W«g der elektroaegnetlsohen Strahlung eineohiebbiir let» und As· Al· ZatanstHt A*r 8tr«hluiig«qu·!!· und dl· Dlok· Α·ν foil« eo gewtthlt alndt Al· Al· ßtrehlung olnon 9·11 A*r foil· mrd^epft und Aaduroh die Wolke geladener feilohen hoher Ledungedlohte eraeugt.9 · feil «h« * beeohleii »lg« r η · oh Aaspruoh 8, dedureh g · kfBBiiloiintt, A ·· Alt device «ur A cloud of charged flames elae thin chain foils • In · fclterung amfwelst, «It aar Al« courage »Ufoll · In ten Let the electro-magnetic radiation be blown out " and As · Al · ZatanstHt A * r 8tr «hluiig« qu · !! · and dl · Dlok · Α · ν foil «eo selected alndt Al · Al · ßrehlung olnon 9 · 11 A * r foil · mrd ^ epft and Aaduroh the cloud more charged High led unrepentant for sale. Io · Yellohenbeeohlexuilger für hohe Kßerglen, g e k · η η-■ elohnet.rduroh dl· Xoaibinetlon d«r folgenden Beetendtellei Eine Quelle für gele dene Tdlohen (58), •In· Tekuunkeaier (13), In der eine Teilohenkemeer (37) engeordnet 1st, die Über einen tenel (99) alt der Teilch·!*» qu«ll· In Verbindung eteht_t wobei die Tellohenqualle ·ο eingerichtet iet, d(?6 «le In der Tellohenkewier eine Teilohenwolke mit hoher Lodungedlohte herrorrufen kenn« •In Leser sur Abgab· eine« hoohenergetleohen Strahle« elektroaegnetleoher Strahlung einer bestimmten Frequenz, ein etrehlendurohltinelgee Eingnn^efeneter in der Vekuuakeonier, da· In dem Weg Aer Laserstrahlung eur Tellchenwolk· liegt« und eine Fokiui«!«rungsvDrrlohtung» deren Lege einstellbar 1st« sur fokussierung dee Leserllohtstrahl·· ouf die T' ilchenwolke hoher Ladungsdichte·Io · Yellohenbeeohlexuilger for high Kßerglen, gek · η η- ■ elohnet.rduroh dl · Xoaibinetlon d «r the following Beetendtellei A source for fine Tdlohen (58), • In · Tekuunkeaier (13), in which a partial ohenkemeer (37) is subordinated 1st that over a Tenel (99) old the Teilch · * "qu" ll · In conjunction eteht _t the Tellohenqualle · ο iet established, d (? 6 «le In Tellohenkewier herrorrufen a Teilohenwolke high Lodungedlohte mark" • In readers sur Abgabe · a "high energy beam" electroaegnetleoher radiation of a certain frequency; to focus the reader's light beam on the cloud of clouds of high charge density 909821 /0372909821/0372