Calculations and measurements to a phase-free accelerating stage using electric Ac-fields in a triangular shaped electrode system
Creators
- 1. Technische Univ. Muenchen, Garching (F.R. Germany). Physik-Department
Description
A phase-free accelerating stage for charged particles has been constructed which makes use of electric ac-fields in a triangular shaped electrode system combined with ac-deflecting devices in the MHz-range. An elaborate calculation of the energy gain based on a time dependent Hamiltonian and a simplified calculation assuming perfect shielding within the electrodes were performed. The theoretical results are compared with measurements at a frequency of 13.55 MHz and at peak electrode voltages of 3 kV and 0.5 kV. The maximum energy gain of electrons with an incident energy of 20 keV was measured to be 140 eV at the 3 kV peak voltage. Construction and properties of the retarding-field energy analyzer and of the resonant circuits are given. It is shown that rf-driven magnetic deflecting coils diminish the energy gain due to induced electric fields. Rf-electric capacitor fields seem to be superior to the rf-magnetic fields because they reduce the energy gain very little and furthermore offer a simultaneous phase-free particle acceleration in opposite directions. The possible applications of such a phase-free accelerating stage for heating up a plasma and for producing in intense ring of relativistic electrons are discussed. (orig.)
Abstract (German)
Es wurde eine phasenfreie Beschleunigungsstufe fuer geladene Teilchen hergestellt, der elektrische Wechselstromfelder in einem dreieckigen Elektrodensystem mit Ablenkvorrichtungen fuer Wechselstrom im MHz-Bereich verwendet. Anschliessend wurden eine umfassende Berechnung des Energiegewinns auf der Basis eines zeitabhaengigen Hamilton-Operators und eine vereinfachte Rechnung unter Annahme einer vollstaendigen Abschirmung in den Elektroden durchgefuehrt. Die theoretischen Ergebnisse werden mit Messungen bei einer Frequenz von 13,55 MHz und bei Spannungsscheitelwerten von 3 kV und 0,5 kV an den Elektroden verglichen. Der hoechste Energiegewinn von Elektronen mit einer Einfallsenergie von 20 keV wurde beim Spannungsscheitelwert von 3 kV mit 140 eV gemessen. Aufbau und Eigenschaften des Bremsfeld-Energieanalysators und der Resonanzkreise werden beschrieben. Es wird gezeigt, dass HF-betriebene magnetische Ablenkspulen den Energiegewinn durch induzierte elektrische Felder verringern. HF-elektrische Kondensatorfelder scheinen HF-Magnetfeldern ueberlegen zu sein, weil sie den Energiegewinn nur wenig verringern und ausserdem eine gleichzeitige phasenfreie Teilchenbeschleunigung in entgegengesetzte Richtungen ausloesen. Die Anwendungsmoeglichkeiten einer solchen phasenfreien Beschleunigungsstufe zur Aufheizung eines Plasmas und zur Herstellung eines starken Rings relativistischer Elektronen werden eroertert. (orig./AK)Additional details
Publishing Information
- Journal Title
- Z. Phys., A
- Journal Volume
- 273
- Journal Issue
- 2
- Series
- Z. Phys., A.
- Journal Page Range
- 167-175
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 6213520
- Subject category
- S43: PARTICLE ACCELERATORS;
- Descriptors DEI
- ACCELERATION; BEAM INJECTION HEATING; ELECTRODES; ELECTRON BEAMS; ELECTRON SPECTROMETERS; GAIN; QUADRUPOLAR CONFIGURATIONS; RF SYSTEMS
- Descriptors DEC
- BEAMS; CLOSED CONFIGURATIONS; HEATING; LEPTON BEAMS; MAGNETIC FIELD CONFIGURATIONS; MEASURING INSTRUMENTS; MULTIPOLAR CONFIGURATIONS; PARTICLE BEAMS; PLASMA HEATING; SPECTROMETERS
Optional Information
- Notes
- 12 figs.; 2 tabs.; 11 refs. Part of the thesis by Winter, H.J.