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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Linearbeschleuniger.
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Lineare
Beschleuniger, insbesondere Stehwellenbeschleuniger, sind als Quelle
energiereicher Elektronenstrahlen bekannt. Eine allgemeine Benutzung
ist die medizinische Behandlung von Krebs, von Verletzungen, usw.
Bei derartigen Anwendungen tritt der Elektronenstrahl entweder durch
ein dünnes, durchlässiges Fenster
ein und wird direkt auf den Patienten geleitet, oder der Elektronenstrahl
wird benutzt, um auf ein Röntgenstrahlziel
aufzuschlagen und geeignete Photonenstrahlung zu erzeugen.
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Es
ist oft notwendig, die einfallende Energie des Elektronenstrahls
für jede
Art der Behandlung zu verändern.
Dies ist insbesondere bei medizinischen Anwendungen der Fall, wo
eine spezielle Energie für das
Behandlungsprofil gefordert wird. Lineare Stehwellenbeschleuniger
umfassen eine Reihe von Beschleunigungshohlräumen, die über Kopplungshohlräume gekoppelt
sind, die mit einem benachbarten Paar von Beschleunigerhohlräumen in
Verbindung stehen. Gemäß der US-A-4,382,208
wird die Energie des Elektronenstrahls durch Einstellung der Kopplung
zwischen benachbarten Beschleunigungshohlräumen eingestellt. Dies wird
normalerweise erreicht, durch Änderung
der geometrischen Gestalt des Kopplungshohlraums.
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Die
Veränderung
der geometrischen Gestalt erfolgt im typischen Fall durch Benutzung
von Gleitelementen, die in den Kopplungshohlraum an einer Stelle
oder an mehreren Stellen eingefügt
werden können
und dadurch die Innengestalt ändern.
Bei dieser Anordnung ergeben sich einige erhebliche Schwierigkeiten.
Oft muß mehr
als ein derartiges Element bewegt werden, um die Phasenverschiebung zwischen
den Hohlräumen
auf einem präzise
definierten Wert zu halten. Die Bewegung der Elemente ist gewöhnlich nicht
identisch, so dass sie unabhängig
bewegt und mit sehr hoher Genauigkeit positioniert werden müssen, damit
die gewünschte
Phasenbeziehung aufrechterhalten bleibt. Gewöhnlich werden Genauigkeiten
von ±0,2
mm gefordert. Hierfür
ist ein komplexes und hochpräzises
Positionierungssystem erforderlich, das in der Praxis schwer zu
verwirklichen ist. Bei jenen Anordnungen, bei denen weniger als
zwei bewegte Teile vorgesehen sind (wie dies in der US-A-4,286,192 vorgeschlagen
wird), wird eine konstante Phasenbeziehung zwischen Eingang und Ausgang
nicht aufrechterhalten, und deshalb wird eine solche Einrichtung
ungeeignet zur kontinuierlichen Veränderung von RF-Feldern und
sie werden daher funktionell auf einen einfachen Schalter reduziert.
Sie werden oft als ein Energieschalter bezeichnet.
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Viele
dieser Anordnungen schlagen auch Gleitkontakte vor, die RF-Ströme hoher
Amplitude führen
müssen.
Derartige Kontakte sind anfällig
für Fehler,
die veranlaßt
werden durch eine durch Schweißen
verursachte Belegung und die gleitenden Oberflächen sind schädlich für die Qualität eines
ultrahohen Vakuumsystems. Ergebnisse dieser Art bilden einen Schlüssel zur
Herstellung einer Einrichtung, die betriebssicher während einer
langen Lebensdauer arbeiten kann.
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Die
Natur der bisher vorgeschlagenen Lösungen kann zusammengefaßt werden
als Hohlraumkopplungs-Einrichtungen mit einem Eingangsloch und einem
Ausgangsloch, wobei der gesamte Aufbau elektrisch wie ein Transformator
arbeitet. Um die veränderlichen
Kopplungswerte zu erreichen, muß die
Gestalt des Hohlraums in gewisser Weise durch Einrichtungen geändert werden,
die beispielsweise als Balken, Drosseln und Kolben ausgebildet sind.
Der Stand der Technik bietet jedoch keine Einrichtungen an, die
die Größe der Kopplung
kontinuierlich über
einen weiten Bereich über
eine Einachsen-Steuerung verändern
können,
wobei gleichzeitig die Phase auf einem konstanten Wert gehalten
wird.
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Der
gegenwärtige
Stand der Technik ist so, dass die Konstruktionen akzeptiert werden
als Anordnungen, die eine nützliche
Möglichkeit
bieten, zwischen zwei vorbestimmten Energien umzuschalten. Es ist
jedoch sehr schwierig, einen betriebssicheren variablen Energiebeschleuniger
zu schaffen, der derartige Konstruktionen benutzt. Eine gute Zusammenfassung
des Standes der Technik findet sich in der US-A-4,746,839.
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Unsere
frühere
Anmeldung No. PCT/GB99/0187, die als WO-A-99/40759 veröffentlicht
wurde, beschreibt eine neuartige Form eines Linearbeschleunigers,
bei dem mehrere Resonanzhohlräume
entlang einer Partikelstrahlachse angeordnet sind, und wenigstens
ein Paar von Resonanzhohlräumen
elektromagnetisch über
einen Kopplungshohlraum gekoppelt ist, wobei der Kopplungshohlraum
im wesentlichen rotations-symmetrisch um seine Achse ausgebildet
ist, aber ein Element enthält,
dass die Symmetrie unterbricht und dieses Element ist innerhalb
des Kopplungshohlraums drehbar, wobei jene Drehung im wesentlichen
parallel zur Symmetrieachse des Kopplungshohlraums stattfindet.
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Bei
einem solchen Gerät
kann eine Resonanz im Kopplungshohlraum eingestellt werden, die transversal
zu jener in den Beschleunigungshohlräumen ist. Es ist normal, einen
TM-Resonanzmodus in Verbindung mit den Beschleunigungshohlräumen zu benutzen,
was bedeutet, dass ein TE-Modus, beispielsweise TE111,
im Kopplungshohlraum aufgebaut werden kann. Weil der Hohlraum im
wesentlichen rotations-symmetrisch ausgebildet ist, wird die Orientierung
jenes Feldes nicht durch den Hohlraum bestimmt. Die Orientierung
ist stattdessen durch das rotierende Element fixiert. Eine Kommunikation
zwischen dem Kopplungshohlraum und den zwei Beschleunigungshohlräumen kann
an zwei Stellen innerhalb der Oberfläche des Kopplungshohlraums
erfolgen, die dann ein unterschiedliches Magnetfeld "sehen", in Abhängigkeit
von der Orientierung der stehenden TE-Welle. So kann das Ausmaß der Kopplung
einfach durch Drehung des rotierenden Elements verändert werden.
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Diese
Anordnung ergibt beträchtliche
Vorteile gegenüber
den vorstehend beschriebenen Beschleunigern, weil ein wirklicher
variabler Energieausgang über
einen weiteren Bereich durch eine Einrichtung möglich wird, die einfacher herzustellen
und zu warten ist. Jedoch zeigt die Resonanzfrequenz der Kopplungszelle
eine geringe Abhängigkeit
vom Winkel des drehbaren Elements, wie dies aus 6 ersichtlich
ist. Diese Resonanzfrequenz ist jene, bei der die Kopplungszelle
in Resonanz steht, wenn Resonanzen in den benachbarten Beschleunigungszellen
unterdrückt
werden, und dies ist ein Faktor, der das Ausmaß der Kopplung beeinträchtigt,
die durch die Zelle erreicht wird. 6 zeigt,
dass dann wenn das Element (gemäß PCT/GB99/00187)
gedreht wird, sich die Frequenz sinusförmig um ±40 MHz ändert. Ausgedrückt als
Bruchteil der mittleren Frequenz, die bei diesem Beispiel 2985 MHz
beträgt,
ist dies nur eine relativ kleine Änderung. Es wäre jedoch erwünscht, diese
weiter zu vermindern oder möglicherweise
gänzlich
auszuschalten.
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Ein
Vorteil der Verminderung oder Ausschaltung der Veränderung
der Resonanzfrequenz dieser Kopplungszelle bei Drehung des Elements
besteht darin, dass hierdurch unterstützt wird zu gewährleisten,
dass bei allen Winkeln des drehbaren Elements eine annehmbare minimale
Trennung der Frequenz zwischen der Resonanzfrequenz des gewünschten Betriebs π/2 Modus
der gekoppelten Gruppe von Hohlräumen
und den benachbarten Resonanzfrequenzen unerwünschter Moden der gekoppelten Gruppe
aufrechterhalten wird.
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Die
vorliegende Erfindung schafft daher einen linearen Stehwellenbeschleuniger,
der eine Mehrzahl von Resonanzhohlräumen umfasst, die entlang einer
Partikelstrahlachse positioniert sind, wobei wenigstens ein Paar
Resonanzhohlräume elektromagnetisch über einen
Kopplungshohlraum gekoppelt ist, der mit den Resonanzhohlräumen über Öffnungen
in Verbindung steht, wobei sich im Kopplungshohlraum ein rotationsmäßig asymmetrisches Element
befindet, das so gestaltet ist, dass es um eine Achse im wesentlichen
parallel zur Achse des Kopplungshohlraums rotiert, wobei der Kopplungshohlraum
rotationsmäßig unvollkommen
um seine Achse symmetrisch ist, wobei die Unvollkommenheit wenigstens
auf einen relativen Materialüberschuß zurückzuführen ist,
der sich im Hohlraum in dem Teil davon befindet, der den Öffnungen
gegenüberliegt.
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Der
Kopplungshohlraum ist zwar nahezu roations-symmetrisch bei bevorzugten
Ausführungsbeispielen,
er weicht jedoch von dieser präzisen
Rotationssymmetrie durch einen relativen Materialüberschuß ab, von
dem man annimmt, dass er wie unten erläutert wirkt. Ein relativer
Materialüberschuß kann durch
Material erreicht werden, das in den Hohlraum von einem fiktiv rotations-symmetrischen
Umriß vorsteht,
oder indem ein entsprechendes Material an anderer Stelle entfernt
wird.
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In
dieser Hinsicht ist es zweckmäßig, dass der
relative Materialüberschuß einen
nach innen gericheten Vorsprung an einer Innenwand des Hohlraums
aufweist, um die Konstruktion zu erleichtern. Für eine maximale Wirkung (und
demgemäß ein minimales
Ausmaß des
Vorsprungs) erstreckt sich der Vorsprung vorzugsweise über eine
Länge des
Kopplungshohlraums, die größer ist
als die Länge
der Öffnungen
längs der
Hohlraumachse.
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Stattdessen
kann der relative Materialüberschuß einen
Vorsprung aufweisen, der von einer Endwand des Hohlraums in diesen
hineinverläuft. Beispielsweise
kann der Vorsprung von einer Endwand des Hohlraums definiert werden,
die in Bezug auf eine Längsachse
des Kopplungshohlraums nicht senkrecht steht.
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Gemäß bevorzugten
Ausführungsbeispielen des
linearen Stehwellenbeschleunigers sind die Öffnungen in ihrer Größe nicht
identisch. In diesem Fall ist es zweckmäßig, dass der relative Materialüberschuß in Richtung
auf eine Stelle gegenüber
der größeren Öffnung versetzt
ist.
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Es
ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung eine Weiterentwicklung
der Erfindung gemäß WO 99/40759
ist und diese Kenntnis ist nützlich
zum Verständnis
der vorliegenden Erfindung.
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Es
wird angenommen, dass diese Anordnung wirksam ist, im Hinblick auf
eine Dämpfung
der Frequenzabhängigkeit
der Anordnung, da dann wenn sich das rotierende Element dreht, die
E- und B-Felder sich ebenfalls drehen. Bei einem derartigen Kopplungshohlraum
sind die E- und B-Felder in Querrichtung aufeinander ausgerichtet
und deshalb bewegt sich der relative Materialüberschuß wirksam von einer Stelle
mit einem vorherrschenden E-Feld nach einem vorherrschenden B-Feld
(oder umgekehrt). Wenn in einem starken E-Feld befindlich, tendiert
leitfähiges
Material dazu, eine Frequenzverminderung zu verursachen. In gleicher
Weise führt
leitfähiges
Material in einem starken B-Feld dazu, dass die Frequenz ansteigt.
Demgemäß wird eine
variable Korrektur auf die Frequenz ausgeübt, wenn sich die Felder drehen.
Diese Veränderung
ist ihrerseits sinusförmig
abhängig
von dem Winkel des rotierenden Elements, aber in Gegenphase zu der
Frequenzabhängigkeit.
Daher kann der Gesamteffekt vermindert oder sogar eliminiert werden.
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Daraus
ergibt sich, dass die Größe des relativen
Materialüberschusses
und seine Lokalisierung in Bezug auf das Feldmuster den Betrag steuert,
um den die Frequenzabhängigkeit
gedämpft
wird. Infolgedessen wird die ungefähre Größe des relativen Materialüberschusses
durch seine Lokalisierung innerhalb der E- und B-Felder bestimmt. Wenn das Material an
einer Stelle in der Mitte zwischen den Endwänden des Hohlraums angeordnet
wird, wo die elektrische Feldenergie (E) und die magnetische Feldenergie
(B) abwechselnd sehr stark werden, wenn sich das rotierende Element
dreht, dann hat der Vorsprung eine größere Wirkung und braucht nicht
so groß zu
sein, wie dann, wenn er in der Nähe
der Enden oder Ränder
des Hohlraums angeordnet wird. Es ist allgemein möglich geeignete
Dimensionen und Stellen durch Versuche und Fehlerberichtigung zu bestimmen.
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Nachstehend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Beschleunigungselements gemäß der PCT/GB99/00187;
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2 ist
eine axiale Ansicht des Ausführungsbeispiels
gemäß 1;
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3 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels nach 1;
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4 ist
ein Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß 2;
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5 ist
ein Schnitt nach der Linie V-V gemäß 2;
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6 ist
eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit der Resonanzfrequenz
der Kopplungszelle in Abhängigkeit
vom Drehwinkel der Einrichtung gemäß 1 bis 5 zeigt;
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7 ist
eine der 5 entsprechende Ansicht eines
ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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8 ist
eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit der Resonanzfrequenz
der Kopplungszelle in Abhängigkeit
vom Drehwinkel der Einrichtung nach 7 zeigt;
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9 ist
eine der 5 entsprechende Ansicht eines
zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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10 ist
eine der 5 entsprechende Ansicht eines
dritten Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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11 ist
eine der 2 entsprechende Ansicht eines
vierten Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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12 ist
eine der 2 entsprechende Ansicht eines
fünften
Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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Die 1 bis 5 veranschaulichen
den Beschleuniger, der in der PCT/GB99/00187 beschrieben ist. Dieser
Beschleuniger wird nicht durch die vorliegende Erfindung umfasst,
sondern er wird lediglich präsentiert,
um das volle Verständnis
der vorliegenden Erfindung und ihren Kontext zu unterstützen. Diese
Figuren veranschaulichen ein kurzes Teilelement eines Linearbeschleunigers,
der aus zwei Beschleunigungshohlräumen und den Hälften von
zwei Kopplungshohlräumen
auf beiden Seiten besteht. Zusätzlich
weist das Element einen einzigen Kopplungshohlraum auf, der die
vorliegende Erfindung bildet, und die beiden Beschleunigungshohlräume verbindet.
Ein vollständiger
Beschleuniger würde aus
mehreren derartigen Teilelementen bestehen, die axial miteinander
verbunden sind.
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In 1 tritt
die Achse 100 des Beschleunigungshohlraums durch eine kleine Öffnung 102 in
einen ersten Beschleunigungshohlraum 104 ein (der in 1 nicht
sichtbar ist). Ein weiterer Beschleunigungshohlraum 108 steht
mit dem ersten Beschleunigungshohlraum 104 über eine Öffnung 106 in
Verbindung. Der zweite Hohlraum 108 weist eine weitere Öffnung 110 an
seiner gegenüberliegenden
Seite auf, um mit folgenden Beschleunigungshohlräumen zu kommunizieren, die
gebildet werden, wenn das Teilelement dieses Ausführungsbeispiels
längs der Achse 100 wiederholt
wird. Auf diese Weise wird ein Strahl beschleunigt, der nacheinander
durch die Öffnungen 102, 106, 110,
usw. tritt.
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Ein
Paar von Kopplungs-Halbhohlräumen
ist in dem dargestellten Teilelement ausgeformt. Die erste Hohlraumhälfte 112 besitzt
eine feste Größe, die
eine Kopplung zwischen dem ersten Beschleunigungshohlraum 104 und
einem benachbarten Beschleunigungshohlraum bildet, der von einem
benachbarten Teilelement gebildet wird. Dieses benachbarte Teilelement
bildet die verbleibende Hälfte des
Kopplungshohlraums 112. In gleicher Weise koppelt der zweite
Kopplungshohlraum 114 den zweiten Beschleunigungshohlraum 108 mit
einem benachbarten Hohlraum, der von einem benachbarten Element
gebildet wird. Jeder Kopplungshohlraum weist einen aufrechtstehenden
Pfosten 116, 118 auf, der den Hohlraum abstimmt,
um das gewünschte
Ausmaß der
Kopplung herbeizuführen.
Die Kopplungshohlräume 112, 114 sind
in ihrer Konstruktion von herkömmlicher
Bauart.
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Der
erste Beschleunigungshohlraum 104 ist mit dem zweiten Beschleunigungshohlraum 108 über einen
einstellbaren Kopplungshohlraum 120 gekoppelt. Dieser besteht
aus einem zylindrischen Raum innerhalb des Elements, wobei die Achse
des Zylinders quer zur Beschleunigungsachse 100 und im
Abstand hiervon verläuft.
Der Abstand zwischen den zwei Achsen an der am dichtesten benachbarten Stelle
und der Radius des Zylinders wird so eingestellt, dass der Zylinder
die Beschleunigungshohlräume 104, 108 schneidet,
was zu Öffnungen 122, 124 führt. Wie
bei diesem Ausführungsbeispiel
erläutert, liegt
der Zylinder 120 etwas dichter an dem zweiten Beschleunigungshohlraum 108,
so dass die Öffnung 124 größer wird
als die Öffnung 122.
In Abhängigkeit von
der Konstruktion des übrigen
Beschleunigers kann diese Asymmetrie unter gewissen Umständen zweckmäßig sein.
Jedoch ist dies nicht wichtig und es können andere Konstruktionen
mehr oder weniger zweckmäßig sein.
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An
einem Ende des einstellbaren Kopplungshohlraums 120 ist
eine Öffnung 126 ausgeformt,
damit eine Welle 128 in das Innere des Hohlraums einstehen
kann. Die Welle 128 ist drehbar in der Öffnung 126 gemäß bekannten
Verfahren abgedichtet. Innerhalb des einstellbaren Hohlraums 120 trägt die Welle 128 einen
Flügel 130,
der demgemäß in seinem
Drehwinkel derart einstellbar ist, dass die Orientierung eines TE111 Feldes innerhalb des einstellbaren Kopplungshohlraums 120 definiert
wird und demgemäß das Ausmaß der Kopplung
zwischen dem ersten Hohlraum 104 und dem zweiten Hohlraum 108 bestimmt
wird.
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Innerhalb
des Elements sind Kühlkanäle ausgeformt,
damit Wasser durch die gesamte Konstruktion fließen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind insgesamt vier Kühlkanäle vorgesehen,
die im gleichen Abstand um die Beschleunigungshohlräume herum
verlaufen. Die Kühlkanäle 132, 134 laufen über und
unter den festen Kopplungshohlräumen 112, 114 und
sie verlaufen geradlinig durch die Einheit. Zwei weitere Kopplungshohlräume 136, 138 verlaufen
längs der
gleichen Seite wie der variable Hohlraum 120. Um zu verhindern,
dass die Kühlkanäle mit den
Beschleunigungshohlräumen 104, 108 oder
dem einstellbaren Kopplungshohlraum 120 in Konflikt geraden,
sind zwei Knickstellen 140 ausgeformt, wie dies deutlich
aus den 2 und 3 ersichtlich
ist.
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Die 3 zeigt
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels und
veranschaulicht die Art und Weise wie dieses Ausführungsbeispiel
konstruktiert werden kann. Eine zentrale Basiseinheit 150 enthält den Kopplungshohlraum
und zwei Hälften
des ersten und zweiten Beschleunigungshohlraums 104, 108.
Die beiden Beschleunigungshohlräume
können
durch geeignete Drehbearbeitung eines Kupfersubstrats hergestellt werden, worauf
eine zentrale Verbindungsöffnung 106 zwischen
den beiden Hohlräumen
längs der Kühlkanäle 132, 134, 136, 138 und
den Knickstellen 140 der Kanäle 136 und 138 ausgebohrt
werden kann. Dann wird der einstellbare Kopplungshohlraum 120 ausgebohrt
und dadurch werden die Öffnungen 122 und 124 zwischen
dem Hohlraum und den beiden Beschleunigungshohlräumen 104, 108 hergestellt.
Dann können
Kappen 152, 154 auf das obere und untere Ende
benachbarter Kopplungshohlräume 120 aufgelötet werden,
um eine Dichtung zu bewirken.
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Dann
können
die Endstücke 156, 158 auf beiden
Seiten der zentralen Einheit 150 durch Verlöten festgelegt
werden. Wiederum können
die verbleibenden Hälften
der Kopplungshohlräume 104, 108 in diesen
Einheiten ausgedreht werden, wie dies bei den Hohlraumhälften 112, 114 der
Fall ist. Kühlkanäle 132, 134, 136 und 138 können ebenso
eingebohrt werden, wie die axialen Verbindungsöffnungen 102, 110.
Die Endstücke
können
dann auf beiden Seiten der zentralen Einheit angelötet werden,
wodurch die Beschleunigungshohlräume
abgedichtet werden und eine einzige Einheit erzeugt wird.
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Mehrere
gleiche Einheiten können
stirnseitig miteinander verlötet
werden, um eine Beschleunigungskette von Hohlräumen zu erzeugen. Benachbarte
Paare von Beschleunigungshohlräumen
können über feste
Kopplungshohlräume
gekoppelt werden und jedes Glied eines solchen Paares wird mit einem
Glied eines benachbarten Paares über
einen einstellbaren Kopplungshohlraum 120 gekoppelt.
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Die
Verlötung
derartiger Einheiten ist allgemein bekannt und erfordert nur eine
Verklemmung der Teile mit einer Folie aus einer geeigneten eutektischen
Lötlegierung
dazwischen und eine Erhitzung des Aufbaus auf eine geeignete erhöhte Temperatur. Nach
der Abkühlung
sind die benachbarten Hohlräume
fest miteinander verbunden.
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Die
Flügel
dienen dazu, die Symmetrie des Hohlraums 120 aufzubrechen
und so zwingen sie die elektrischen Feldlinien senkrecht zur Flügeloberfläche zu liegen.
Das Endergebnis ist eine Vorrichtung, die nur gerade ein bewegliches
Teil aufweist, das bei seiner Drehung eine direkte Steuerung der
Kopplung zwischen den Zellen gewährleistet,
während
gleichzeitig die relative Phasenverschiebung zwischen Eingang und
Ausgang, zum Beispiel bei einem nominellen π Radianten, aufrechterhalten
bleibt. Der einzige Freiheitsgrad in diesem System ist der Drehwinkel des
Flügels.
Bei einem typischen Stehwellenbeschleuniger würde dieser nur mit einer Genauigkeit von
wenigen Graden zu positionieren sein, wobei die Genauigkeit von
der gewählten
Energie abhängt. Eine
solche Steuerung würde
es ermöglichen,
die Energie eines linearen Beschleunigers kontinuierlich über einen
weiten Bereich von Energie einzustellen.
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6 zeigt
ein Beispiel der Resonanzfrequenz der Kopplungszelle 120 für diese
Einrichtung. Es ist ersichtlich, dass die Frequenz sehr stabil ist; die
scheinbar großen
sichtbaren Störungen
sind eine Folge des gewählten
Maßstabs.
Es ergibt sich eine ausgeprägte
sinusförmige
Veränderung
in der Frequenz, wenn der Flügel
gedreht wird. Hiermit befassen sich die Ausführungsbeispiele nach der Erfindung,
wie dies im folgenden beschrieben wird.
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7 zeigt
einen Querschnitt, der allgemein jenem nach 5 entspricht,
und daher wurden gleiche Bezugszeichen gewählt, um entsprechende Teile zu
kennzeichnen. Dieses Ausführungsbeispiel
der Erfindung unterscheidet sich durch die Anordnung von einem nach
innen gerichteten Vorsprung 200, der sich über einen
Teil der Länge
des Kopplungshohlraums 120 erstreckt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
hat der Vorsprung eine glatte halb-elliptische Querschnittsform,
aber dies ist für
die Erfindung nicht wesentlich und andere Querschnittsgestalten
können einfacher
hergestellt werden und können
Vorteile im Hinblick auf Resonanz-Eigenschaften ergeben. Der Vorsprung
liegt allgemein in der Mitte gegenüber den Kopplungsöffnungen 122, 124,
aber etwas versetzt nach der Seite der größeren Öffnung 124 hin. Die präzise Lage
ist etwa jene in der Mittelstellung gegenüber den Öffnungen, ausgewogen unter
Berücksichtigung
ihrer Größe.
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Der
Vorsprung 200 arbeitet wie oben erwähnt, das heißt durch
Dämpfung
der Frequenzabhängigkeit
der Vorrichtung bei Drehung des Elements 130, wobei eine
Frequenzverminderung bewirkt wird, wenn eine Bewegung in einem starken E-Feld
stattfindet und es wird eine Frequenzerhöhung verursacht, wenn eine
Drehung in einem starken B-Feld stattfindet. Wenn sich die Felder
mit einem drehbaren Element 130 drehen, wird eine sinusförmig variable
Korrektur auf die Frequenz in Gegenphase zur existierenden Frequenzabhängigkeit
aufgeprägt.
Dadurch kann der Gesamteffekt vermindert oder sogar eliminiert werden.
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8 zeigt
das Ergebnis unter Benutzung identischer Maßstäbe, wie in 6.
Es ist ersichtlich, dass die Frequenzabhängigkeit der Kopplungszelle 120 beträchtlich
auf einen Bereich von etwa ±5
MHz bei 3000 MHz vermindert wird, das heißt unter 0,2%. Infolgedessen
kann die Energie des Ausgangsstrahls über einen beträchtlichen
Bereich geändert
werden, wobei im wesentlichen keine Veränderung dieser Frequenz auftritt.
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Die
Größe des Vorsprungs
ist abhängig
von Versuchen und Fehlerberichtigungen. Es wird erwartet, dass die
Wirkung des Vorsprungs auf das Frequenzansprechen proportional von
der Größe abhängig ist.
Deshalb wird ein kleiner Vorsprung das Frequenzansprechen nicht
vollständig
eliminieren und ein übergroßer Vorsprung
wird das Frequenzansprechen überkompensieren
und zu einem Frequenzansprechen in Gegenphase führen. Da die Größe des Frequenzansprechens
ein Ergebnis der Geometrie der übrigen
Vorrichtung ist, wird die Größe des Vorsprungs
von präzisen
Einzelheiten des Resonanzsystems abhängig, in dem die Anordnung
vorgesehen ist.
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9 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird der relative Materialüberschuß durch
einen Vorsprung 202 gebildet, der aus einem abgeflachten
Bereich der gekrümmten
Fläche
des im übrigen
zylindrisch geformten Kopplungshohlraums 120 besteht.
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10 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel. In
diesem Fall wird ein relativer Materialüberschuß dadurch gebildet, indem Material
an den zwei Stellen 204, 206 quer zu jenen Stellen
abgetragen wird, wo das Material bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen
zugesetzt wurde. Dies hat im wesentlichen die gleiche Wirkung. Es
kann leichter zu konstruieren sein, da der Kopplungshohlraum ausgebohrt
werden kann, bevor oder nachdem die Kompensationsausnehmungen 204, 206 eingefräst werden.
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11 zeigt
einen der 2 entsprechenden Querschnitt.
Wiederum wurden gleiche Bezugszeichen benutzt, um entsprechende
Teile zu kennzeichnen. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 11 wurde
ein relativer Materialüberschuß dadurch
vorgesehen, dass die flachen Endflächen des im Querschnitt zylindrischen
Kopplungshohlraums 120 schräg gestellt wurden. Auf diese
Weise wird die axiale Länge
des Hohlraums an der Stelle, die der gewichteten Mittelposition
der Öffnungen 122, 124 entspricht,
kürzer.
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Da
die Spitzenintensität
des E-Feldes innerhalb des Kopplungshohlraums im Zentrum liegt,
wird erwartet, dass diese Anordnung weniger wirksam ist als bei
den Ausführungsbeispielen
1 bis 3. Jedoch könnte
dies durch Einstellung der Größe des zusätzlichen
Materialvolumens 208, 210, das auf diese Weise
erzeugt wurde, kompensiert werden. Da dieses Ausführungsbeispiel
einfacher hergestellt werden kann, ist es nichts desto weniger zu
bevorzugen.
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12 zeigt
ein fünftes
Ausführungsbeispiel.
Die Endkappen des Kopplungshohlraums 120 tragen jeweils
einen nach innen gerichteten Vorsprung 212, 214,
in Form einer Stange. Diese erstrecken sich in der Mitte des Hohlraums 120 und
sie liegen an den entsprechenden Stellen der Vorsprünge 200 des
ersten Ausführungsbeispiels,
aber sie sind (wie dargestellt) etwas von der Seitenwand des Hohlraums
getrennt. Die Stangen brauchen nicht an beiden Endflächen vorgesehen
zu werden, aber hierdurch wird eine besser symmetrische Anordnung
gewährleistet.
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Es
ist natürlich
für den
Fachmann klar, dass die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele einfach nur
für die
Erfindung illustrativ sind, und dass zahlreiche Abwandlungen getroffen
werden können,
ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, der durch die beiliegenden
Ansprüche
bestimmt wird.