DE1293915B

DE1293915B - Hohlraumresonator fuer Laufzeitroehren oder Teilchenbeschleuniger

Info

Publication number: DE1293915B
Application number: DEC30336A
Authority: DE
Inventors: Vincent Germaine; Leboutet Hubert
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1962-07-04
Filing date: 1963-07-03
Publication date: 1969-04-30
Also published as: FR1335088A; GB986301A; US3316440A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Hohlraumresonator F i g. 5 zeigt die Charakteristik eines Hohlraumfür Laufzeitröhren oder Teilchenbeschleuniger, des- resonators, wie er in den F i g. 3 und 4 dargestellt ist; sen Gehäuseteil bezüglich einer Längsebene symme- F i g. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines irisch ausgebildet ist und der eine Reihe von längs Teilchenbeschleunigers, bei dem erfindungsgemäße der Hohlraumresonatorachse koaxial hintereinander- 5 Hohlraumresonatoren benutzt werden; liegenden Driftrohren enthält, die durch in der ge- F i g. 7 zeigt einen Längsschnitt durch eine Rücknannten Längsebene angeordnete, quer zu den Drift- wärtswellenoszillatorröhre mit einem erfindungsrohren sich erstreckende, stabförmige Elemente, die gemäßen Hohlraumresonator.

abwechselnd an gegenüberliegenden Punkten des Ge- In den verschiedenen Zeichnungsfiguren sind zur häuseteils galvanisch befestigt sind, derart gehaltert io Bezeichnung gleicher Teile gleiche Bezugsziffern versind, daß sich eine Interdigitalstruktur ergibt. wendet. Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Hohl-Hohlraumresonatoren dieser Art sind bereits raumresonator besitzt ein parallelepipedisches Gebekannt (vgl. USA.-Patentschriften 2 899 595, häuseteil 1 mit einer Längsachse 2. In bezug auf 2 891191). diese Achse weist das Gehäuseteil 1 zwei rechteck-

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Hohl- 15 förmige Stirnwände, zwei große Seitenwände und

raumresonators für Laufzeitröhren oder Teilchen- zwei kleine Seitenwände auf. Längs der Achse 2 ist

beschleuniger, mittels dessen im Vergleich zu Vor- eine entweder eine konstante oder veränderliche Tei-

richtungen, die bekannte Hohlraumresonatoren ver- lung aufweisende Reihe von koaxial hintereinander-

wenden, bei gleichen Abmessungen bessere elek- liegenden Driftrohren 3 vorgesehen, die von metalli-

trische Eigenschaften oder bei gleichen elektrischen 20 sehen Stäben 4 gehaltert werden, welche abwechselnd

Eigenschaften kleinere Abmessungen erzielt werden an den großen Seitenwänden befestigt sind. Das

können. System der metallischen Stäbe 4 bildet so mit den

Ausgehend von einem Hohlraumresonator der ein- Driftrohren 3 eine Interdigitalstruktur, die zu den gangs angeführten Art wird diese Aufgabe gemäß der kleinen Seitenwänden parallel verläuft. Ein Leiter 5, Erfindung dadurch gelöst, daß ein wellenförmig ge- 25 dessen Enden an den Stirnwänden des Gehäuseteils 1 krümmter, mit zentralen Strahldurchtrittsöffnungen in geeigneter Weise galvanisch befestigt sind, ist versehener Leiter, der sich in einer die Hohlraum- wellenförmig gekrümmt, beispielsweise in der Ebene resonatorachse enthaltenden Ebene erstreckt und der Stäbe 4, und so angeordnet, daß er »slalomdessen Enden an den Stirnwänden des Gehäuseteils artig zwischen den aufeinanderfolgenden Driftgalvanisch befestigt sind, zwischen den aufeinander- 30 rohren 3 hin- und herläuft, wie dies in F i g. 1 darfolgenden Driftrohren abwechselnd hin- und her- gestellt ist. Der wellenförmig gekrümmte Leiter 5 ist läuft. mit zentralen Strahldurchtrittsöffnungen 6 versehen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung Ebenso weisen die Stirnwände Öffnungen 7 auf, die

zeichnet sich dadurch aus, daß die Ebene, in der der den Durchtritt des Strahls gestatten,

wellenförmig gekrümmte Leiter angeordnet ist, mit 35 Der in den F i g. 3 und 4 dargestellte Hohlraum-

der Ebene, in der die stabförmigen Elemente ange- resonator unterscheidet sich von der Ausführung

ordnet sind, zusammenfällt. In diesem Fall besitzt die nach den F i g. 1 und 2 nur dadurch, daß die Ebene,

Güte des Hohlraumresonators ein Maximum. in der der wellenförmig gekrümmte Leiter 5 an-

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform geordnet ist, zur Ebene, in der die metallischen

der Erfindung steht die Ebene, in der der wellen- 40 Stäbe 4 angeordnet sind, senkrecht steht,

förmig gekrümmte Leiter angeordnet ist, zur Ebene, Nach der Theorie ist zu erwarten und Versuche

in der die stabförmigen Elemente angeordnet sind, haben gezeigt, daß ein Hohlraumresonator von der

senkrecht. In diesem Fall besitzt die Güte des Hohl- in den F i g. 3 und 4 dargestellten Art bei einer Fre-

raumresonators ein Minimum. quenz von 67 MHz folgende Merkmale besitzt:

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungs- 45 _T.. ₁ on

form der Erfindung ist die Ebene, in der der wellen- i-w!^i^;«öflisoi,l r\\ i"<n ™

förmig gekrümmte Leiter angeordnet ist, gegen die 2SAgS^ etwa 50 ' '

Ebene, in der die stabförmigen Elemente angeordnet ^^ ^{der Dnitroöre} ^{etwa 5υ}

sind, geneigt. F i g. 5 zeigt die Charakteristik eines derartigen

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungs- 50 Hohlraumresonators. Dabei ist der Parallelwiderform des Hohlraumresonators gemäß der Erfindung stand R_s in Megohm/cm auf der Ordinate und das

zeichnet sich dadurch aus, daß der wellenförmig ge- Verzögerungsverhältnis ^ auf der Abszisse aufkrümmte Leiter im Bereich der Strahldurchtritts- se _v

Öffnungen mit ringförmigen koaxialen Ansätzen ver- getragen, wobei c die Lichtgeschwindigkeit und ν die sehen ist. 55 Phasengeschwindigkeit der Welle im Grundmodus

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammen- bei der Frequenz von 67MHz ist. Diese Charakte-

hang mit der Zeichnung beispielsweise beschrieben. ristik zeigt hohe i?_s-Werte in der Nähe von 50 Meg-

F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch eine erste Aus- ohm/cm für das besonders interessierende Band

führungsform eines erfindungsgemäßen Hohlraum- _von JL _{zwischen 2} und 6. Die Güte ö des Hohlraum-

resonators; 60 ν

F i g. 2 stellt einen Querschnitt in der Linie H-II resonators erreicht einen Wert in der Größenordnung

des in F i g. 1 gezeigten Hohlraumresonators dar; von 20 000. Der Vergleich mit anderen bekannten

F i g. 3 ist ein Längsschnitt durch eine zweite Aus- Hohlraumresonatoren, die bei der gleichen Frequenz führungsform eines erfindungsgemäßen Hohlraum- arbeiten, zeigt, daß bei gleichen elektrischen Eigenresonators; 65 schäften Belastung und Abmessungen bekannter

F i g. 4 ist ein Längsschnitt durch den in F i g. 3 Hohlraumresonatoren sehr viel größer oder bei verdargestellten Hohlraumresonators längs der Linie gleichbaren Abmessungen die elektrischen Eigen-IV-IV in F i g. 3; schäften weitaus ungünstiger sind.

F i g. 6 zeigt schematisch einen Teilchenbeschleuniger, beispielsweise für schwere Ionen, bei dem erfindungsgemäße Hohlraumresonatoren verwendet sind. In diesem Fall ist die Teilung der von den durch stabförmige Elemente gehalterten Driftrohren 3 und dem wellenförmig gekrümmten Leiter 5 gebildeten Verzögerungsleitung veränderlich, um, wie bekannt, die Synchronbedingung zwischen Phasengeschwindigkeit der Welle und der Geschwindigkeit der beschleunigten Teilchen aufrechtzuerhalten.

Der in F i g. 6 dargestellte Teilchenbeschleuniger besteht im wesentlichen aus einer einen Teilchenstrahl 9 liefernden Teilchenquelle 8, einer Reihe von Hohlraumresonatoren 1 und einer Kollektorelektrode 10. Die Hohlraumresonatoren können gemäß den F i g. 1 und 2 oder gemäß den F i g. 3 und 4 ausgebildet sein, bzw. einem Zwischentyp entsprechen, bei dem die Ebene, in der der wellenförmig gekrümmte Leiter 5 angeordnet ist, gegen die Ebene, in der die stabförmigen Elemente 4 angeordnet sind, geneigt ist.

Zwischen den Hohlraumresonatoren 1 sind Drifträume 11 vorgesehen, in denen vorteilhafterweise die Wicklungen 12 des magnetischen Fokussiersystems untergebracht werden können.

Die Hohlraumresonatoren 1 werden durch Höchstfrequenzgeneratoren 13 über Koppelschleifen 14 erregt. Die Frequenz dieser Generatoren kann für alle Hohlraumresonatoren gleich sein. Es können jedoch auch geeignet gewählte verschiedene Frequenzen verwendet werden. Die Hohlraumresonatoren sind einzeln mit Pumpen 15 verbunden.

F i g. 7 zeigt als weiteres Anwendungsbeispiel eine Rückwärtswellenoszillatorröhre. Dabei ist der Gehäuseteil 16 eines Hohlraumresonators der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Art an einem Ende mit einem Kollektor 17 und am anderen Ende mit dem Sockel 18 der einen Teilchenstrahl 20 liefernden Elektronenkanone 19 verbunden. Die eine konstante Teilung aufweisende Verzögerungsleitung ist in dem an den Kollektor 17 angrenzenden Bereich mit einer Dämpfungsschicht 21 überzogen, die die Vorwärtswelle absorbieren und die Röhre veranlassen soll, als Wanderfeldröhre zu arbeiten. Eine Auskoppelschleife 22 ist auf der Seite der Elektronenkanone 19 angeordnet. Die Wicklungen 23 erzeugen das magnetische Feld zur Strahlführung.

Es versteht sich, daß die Erfindung auch bei anderen Laufzeitröhren anwendbar ist. Insbesondere kann die Verzögerungsleitung auch mit einem Vorwärtsmodus arbeiten, so daß ein Verstärker geschaffen werden kann, der auf der Seite der Elektronenkanone eine Einkoppelschleife und auf der Kollektorseite eine Auskoppelschleife aufweist, wobei die Dämpfung in bekannter Weise an einer für den Verstärker geeigneten Stelle angebracht wird.

Der beschriebene Hohlraumresonator kann in verschiedener Weise abgewandelt werden. Beispielsweise können die Öffnungen in dem wellenförmig gekrümmten Leiter durch Ringe entsprechend den Driftrohren 3 ersetzt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Hohlraumresonator für Laufzeitröhren oder Teilchenbeschleuniger, dessen Gehäuseteil bezüglich einer Längsebene symmetrisch ausgebildet ist und der eine Reihe von längs der Hohlraumresonatorachse koaxial hintereinanderliegenden Driftrohren enthält, die durch in der genannten Längsebene angeordnete, quer zu den Driftrohren sich erstreckende, stabförmige Elemente, die abwechselnd an gegenüberliegenden Punkten des Gehäuseteils galvanisch befestigt sind, derart gehaltert sind, daß sich eine Interdigitalstruktur ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein wellenförmig gekrümmter, mit zentralen Strahldurchtrittsöffnungen (6) versehener Leiter (5), der sich in einer die Hohlraumesonatorachse (2) enthaltenden Ebene erstreckt und dessen Enden an den Stirnwänden des Gehäuseteils (1) galvanisch befestigt sind, zwischen den aufeinanderfolgenden Driftrohren (3) abwechselnd hin- und herläuft.

2. Hohlraumresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene, in der der wellenförmig gekrümmte Leiter (5) angeordnet ist, mit der Ebene, in der die stabförmigen Elemente (4) angeordnet sind, zusammenfällt.

3. Hohlraumresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene, in der der wellenförmig gekrümmte Leiter (5) angeordnet ist, zur Ebene, in der die stabförmigen Elemente (4) angeordnet sind, senkrecht steht.

4. Hohlraumresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene, in der der wellenförmig gekrümmte Leiter (5) angeordnet ist, gegen die Ebene, in der die stabförmigen Elemente (4) angeordnet sind, geneigt ist.

5. Hohlraumresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wellenförmig gekrümmte Leiter (5) im Bereich der Strahldurchtrittsöffnungen (6) mit ringförmigen koaxialen Ansätzen versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen