專利名稱:用于粒子束流的斬波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于粒子束流(Teilchenstrahl)的斬波器(Chopper)。
背景技術(shù)：
為了能將連續(xù)的粒子束流劃分成空間和時(shí)間上受限定的脈沖(Pulse)，應(yīng)用斬波器。斬波器是這樣一種元件，其既具有對(duì)粒子束流而言可穿透的(durchlSssige)區(qū)域，又具有對(duì)粒子束流而言不可穿透的區(qū)域。如果斬波器穿過粒子束流而運(yùn)動(dòng)，那么可穿透區(qū)域和不可穿透區(qū)域交替地經(jīng)過粒子束流，從而使得粒子束流被調(diào)制(moduliert)。
在文件DE 102004002326A1中已知構(gòu)造成輪的斬波器，其穿過粒子束流而回轉(zhuǎn)。關(guān)于這種斬波器的能力(LeistungsfUhigkeit)的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是斬波器可利用其來調(diào)制粒子束流的最高頻率(Frequenz)。該頻率通過在斬波器輪的邊緣(Rand)處的周緣速度來決定，周緣速度又通過直徑和轉(zhuǎn)速來確定。
上面提到的出版物公開了，對(duì)于典型的實(shí)驗(yàn)，要求大致為300m/s的周緣速度。出版物既公開了構(gòu)造成實(shí)心盤的、又公開了輪輻狀地被分割的、用于獲得這種類型的環(huán)繞速度(Umlaufgeschwindigkeiten)的斬波器。
不利的是，斬波器輪的材料由于離心力的原因而被要求直至到其機(jī)械強(qiáng)度的極限處。此外，斬波器輪可能處于振動(dòng)中。在實(shí)踐中，在其中斬波器輪的固有頻率可能被激發(fā)的轉(zhuǎn)速區(qū)域必須被避免。這樣就可能出現(xiàn)，斬波器完全無法以就其機(jī)械強(qiáng)度來說該斬波器本應(yīng)能達(dá)到的環(huán)繞速度來運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容
任務(wù)和解決方案
因此本發(fā)明的目的在于，提供一種斬波器以供使用，這種斬波器能夠以比迄今所可能的更高的頻率來調(diào)制粒子束流，并且同時(shí)比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的斬波器更安全地運(yùn)行。
根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種根據(jù)主權(quán)利要求
的斬波器來實(shí)現(xiàn)。其它有利的設(shè)計(jì)方案由引用其的從屬權(quán)利要求
中得出。
發(fā)明對(duì)象
在本發(fā)明的范圍中，開發(fā)了一種用于粒子束流的斬波器。
這種斬波器的特征在于至少一個(gè)環(huán)狀的、尤其是圓環(huán)狀的引導(dǎo)元件(Fiihrungselement)且在于至少一個(gè)用于粒子束流的控制元件(Steuerelement),這種控制元件如此地相對(duì)于引導(dǎo)元件而被支承，即，使得控制元件上的至少一個(gè)支承點(diǎn)(Aufpunkt)能夠沿著引導(dǎo)元件的周緣而環(huán)繞(umlaufen)。
引導(dǎo)元件在本發(fā)明的意義上被理解為這樣一種元件，S卩，其為控制元件的運(yùn)動(dòng)附力口(au^)r>)—種或多種強(qiáng)制條件(Zwangsbedingungen)。因此,該引導(dǎo)元件應(yīng)至少如此地處于某種狀態(tài)中(beschaffen)和/或在空間中被固定，即，使得，控制元件的運(yùn)動(dòng)在斬波器的運(yùn)行中不引起引導(dǎo)元件的運(yùn)動(dòng)。[0013]控制元件在本發(fā)明的意義上被理解為每一種這樣的元件，S卩，其具有至少一個(gè)能夠減弱(abschwSchen)粒子束流的強(qiáng)度(IntensitSt)的區(qū)域。該區(qū)域尤其可以是對(duì)粒子束流而言完全不可穿透的。如果控制元件穿過粒子束流而運(yùn)動(dòng)，則粒子束流的強(qiáng)度可以被調(diào)制。
已被認(rèn)識(shí)到，通過根據(jù)本發(fā)明的措施首次地提供了針對(duì)迄今為止總是構(gòu)造成輪的斬波器的備選方案以供使用。由此，作為輪形設(shè)計(jì)的結(jié)果而迄今為止必然地會(huì)出現(xiàn)的、所不期望的振動(dòng)有利地被避免。結(jié)果，提供了這樣的一種斬波器以供使用，即，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的相比，該斬波器能夠以顯著地更高的頻率來調(diào)制粒子束流。然而，在沿著引導(dǎo)元件周緣的控制元件上的支承點(diǎn)的、比最大可能的環(huán)繞頻率小的環(huán)繞頻率下，根據(jù)本發(fā)明的沿著周緣的支承(Lagerung)同樣是有效的并且是有利的。
此外認(rèn)識(shí)到，與在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的輪形的斬波器的情形下必然地需要的在旋轉(zhuǎn)軸(Drehachse)處的支承相比，尤其在大的周緣和環(huán)繞速度下，根據(jù)本發(fā)明的沿著周緣的支承顯著地更穩(wěn)定。為了補(bǔ)償給定的干擾力矩(Stormomente)，根據(jù)轉(zhuǎn)矩的定義，與在位于旋轉(zhuǎn)軸處的支承的情形下相比，在沿著周緣的支承的情形下需要小得多的力。同時(shí)，待施加的軸承力(Lagerkraft)可被分配到引導(dǎo)元件的整個(gè)周緣上，從而使得，總計(jì)更高的軸承力同樣可被施加到控制元件上。結(jié)果，引導(dǎo)元件可具有更大的周緣且同時(shí)控制元件可更快地運(yùn)動(dòng)。因此，控制元件可以更高的周緣速度運(yùn)動(dòng)。這導(dǎo)致了，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的相比，粒子束流可以更高的頻率被調(diào)制。
本發(fā)明還明確地包括這樣一種作為控制元件的斬波器輪，其中，這種斬波器輪可構(gòu)造成實(shí)心盤或甚至輪輻狀地被分割地構(gòu)造而成，并且其中，同樣可存在有在旋轉(zhuǎn)軸處的支承。由此，已存在的斬波器 同樣可利用根據(jù)本發(fā)明的沿著周緣的支承來進(jìn)行改進(jìn)。那么，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)同樣地生效，即，為了平衡給定的干擾力矩，沿著周緣的支承須施加更小的力(與在旋轉(zhuǎn)軸處的支承相比)，并且，總計(jì)更高的軸承力可被施加到控制元件上。
因?yàn)榭刂圃鶕?jù)本發(fā)明以鄰近于其功能部位(Ort seinerFunktion)的方式被支承，杠桿(Hebel)(干擾力矩可能利用該杠桿而作用在軸承處)有利地被縮短。從而，與在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在旋轉(zhuǎn)軸處的支承的情形下相比，給定的干擾力矩以更小的力作用到軸承(Lager)上。因此避免了如下危險(xiǎn)，即，軸承被損壞且控制元件或其零件不受控制地飛離(例如當(dāng)控制元件的運(yùn)動(dòng)由于異物而突然地被停止時(shí))。
此外，旋轉(zhuǎn)軸總的來說變成非必要的。因此，同樣不存在機(jī)械地連接控制元件的零件與旋轉(zhuǎn)軸的必要性。由此，控制元件的多樣化的造型成為可能。其例如可構(gòu)造成環(huán)狀的、尤其是圓環(huán)狀的。尤其地，控制元件可同心于引導(dǎo)元件地布置。但是，利用這樣的單個(gè)控制元件同樣已經(jīng)可獲得對(duì)粒子束流的效應(yīng)，即，該單個(gè)控制元件恰好足夠地大，以用于在繞引導(dǎo)元件的周緣的環(huán)繞的某個(gè)點(diǎn)中減弱粒子束流。多個(gè)這種類型的單個(gè)控制元件可裝配成控制元件，該控制元件能夠整體地(im Ganzen)繞引導(dǎo)元件的周緣而環(huán)繞。該控制元件可例如整個(gè)地或部分地占用引導(dǎo)元件的周緣。那么，在損壞時(shí)(例如，由于與粒子束流的相互作用而引起的射線損傷)，單個(gè)控制元件可彼此獨(dú)立地被更換。單個(gè)控制元件的連接可以是彈性的或固定的。
與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的斬波器輪相比，控制元件的這種類型的造型可具有相當(dāng)顯著地更小的重量。此外，該重量僅線性地隨控制元件的周長而增大。因?yàn)閷?duì)于最大可獲得的調(diào)制頻率具有決定性影響的周緣速度是基于轉(zhuǎn)速和周長的乘積，所以盡可能大的控制元件的周長是有利的。與此相反，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的(實(shí)心的)斬波器輪的情形下，重量與面積成比例并因此二次地(quadratisch)隨著周長而增大。根據(jù)本發(fā)明的顯著地更小的重量又導(dǎo)致，每單位的軸承力(該軸承力可被施加到控制元件上)可取得更高的周緣速度并由此取得更高的調(diào)制頻率。
該較小的重量以雙重的方式改善了斬波器的運(yùn)行安全性:其導(dǎo)致了更小的由離心力引起的控制元件的應(yīng)力，從而，減小了控制元件斷裂的危險(xiǎn)。此外，在不一定會(huì)出現(xiàn)的斷裂情況中，斷片具有顯著較小的質(zhì)量并由此具有顯著較小的動(dòng)能，從而使得，需為罩殼(該罩殼保護(hù)周圍環(huán)境以免遭受這種類型的斷片)花費(fèi)的費(fèi)用顯著較小。
同時(shí)，該較小的重量還提高了控制元件的固有頻率，從而使得固有頻率有利地不再處于繞引導(dǎo)元件的周緣的環(huán)繞頻率的范圍中。
在斬波器的在真空中的運(yùn)行中，控制元件的環(huán)狀的造型還以另一種方式而有利地產(chǎn)生效果。僅引導(dǎo)元件和控制元件、而不是由這些元件所包繞的整個(gè)區(qū)域須處于真空中。因此，使包圍控制元件和引導(dǎo)元件的管狀(rohrf0rmiger)區(qū)域保持于真空下就已足夠。該區(qū)域尤其地可布置在內(nèi)徑(該內(nèi)徑比控制元件的內(nèi)徑小)與外徑(該外徑比引導(dǎo)元件的外徑大)之間。這顯著地減小了需被保持在真空下的容積。用于制造該真空的時(shí)間和泵功率的費(fèi)用明顯地減小。
引導(dǎo)元件的環(huán)形形狀(Ringform)根據(jù)本發(fā)明并不限定為圓環(huán)形狀。例如，當(dāng)斬波器需要與已經(jīng)存在的試驗(yàn)組件的狹窄的空間上的實(shí)際條件相適應(yīng)時(shí)，其它環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，如舉例而言橢圓形，可能是有利的。
在本發(fā)明的一種特別有利的設(shè)計(jì)方案中，控制元件具有至少一個(gè)對(duì)于粒子束流而言具有反射性的(reflektierend)區(qū)域。
對(duì)此，例如在中子束(Neutronenstrahl)的情形下石墨單晶體(Graphit-Einkristall)是合適的。那么，不被斬波器所放行的粒子束流的部分可被使用以用于其它實(shí)驗(yàn)。不過，該粒子束流的`部分同樣可被導(dǎo)引通過另一斬波器。如果粒子束流的兩個(gè)分支彼此組合，那么結(jié)果可以(與一個(gè)單個(gè)斬波器所能實(shí)現(xiàn)的相比)更高的頻率來調(diào)制。
在本發(fā)明的另一種有利的設(shè)計(jì)方案中，控制元件具有至少一個(gè)螺旋形的(schraubenfbrmige)孔。那么，在給定的環(huán)繞速度下，只有位于狹窄的速度窗內(nèi)的粒子能夠穿越過控制元件。那么，斬波器不僅調(diào)制粒子束流的強(qiáng)度，而且同時(shí)還根據(jù)該束的粒子的速度并由此根據(jù)其能量及其動(dòng)量來選擇該束的粒子。由此，斬波器和速度選擇器(Geschwindigkeitsselektor)有利地結(jié)合在一個(gè)裝置中。因?yàn)閮H一個(gè)驅(qū)動(dòng)器是需要的，因而這種類型的組合裝置比兩個(gè)單個(gè)裝置更可靠。同時(shí)安裝空間被節(jié)省，這尤其地在于空間方面較狹窄的試驗(yàn)組件中以及在于真空中的運(yùn)行中是有利的。
螺旋形的孔越長，能夠穿越過該孔的粒子的速度區(qū)域就越狹窄。然而，較長的孔增大了控制元件的厚度并由此增大了其重量。因?yàn)樵诳刂圃懈鶕?jù)本發(fā)明在其它位置處節(jié)省了非常多的重量，因而能實(shí)現(xiàn)在不損害穩(wěn)定性的條件下將螺旋形的孔的區(qū)域設(shè)計(jì)得較厚。
可設(shè)想的是，控制元件如此地相對(duì)于引導(dǎo)元件被支承，S卩，使得支承點(diǎn)能夠沿著引導(dǎo)元件的外周緣而環(huán)繞。然而，在本發(fā)明的一種特別有利的設(shè)計(jì)方案中，控制元件如此地相對(duì)于引導(dǎo)元件被支承，即，使得支承點(diǎn)能夠沿著引導(dǎo)元件的內(nèi)周緣而環(huán)繞。在這種設(shè)計(jì)方案中，在運(yùn)行中控制元件通過離心力朝向引導(dǎo)元件被按壓。這提高了該支承的穩(wěn)定性且同時(shí)還提高了運(yùn)行安全性:即使控制元件撕裂，引導(dǎo)元件也會(huì)防止斷片徑向地飛離。用于保護(hù)周圍環(huán)境以免遭受斷片的、單獨(dú)的成本高昂的斬波器的罩殼不是必需的。該引導(dǎo)元件已提高了運(yùn)行安全性。
在本發(fā)明的一種特別有利的設(shè)計(jì)方案中，相對(duì)于引導(dǎo)元件的控制元件的支承是一種磁性支承，并且這里尤其地是一種永磁性(permanentmagnetische)支承。這種支承是沒有接觸的，并且由此在高轉(zhuǎn)速下同樣是無磨損的。完全不需要潤滑劑，從而使得，該軸承完全地適用于超真空。
有利地，引導(dǎo)元件和控制元件各如此地具有至少一個(gè)磁化的區(qū)域，即，這些磁化的區(qū)域在支承點(diǎn)的環(huán)繞的點(diǎn)(在這樣的點(diǎn)中這些區(qū)域變得最接近)中相互排斥。舉例而言，如果控制元 件構(gòu)造成圓環(huán)狀并且磁化的區(qū)域點(diǎn)對(duì)稱地圍繞環(huán)的中點(diǎn)而布置，那么則限定了中性位置(Ruhelage)，在該中性位置中，磁化的區(qū)域之間的所有的斥力平衡。在由中性位置偏離時(shí)，磁隙(Magnetspalt)減小，從而使得相應(yīng)的磁化的區(qū)域之間的排斥力增大并將控制元件推回到中性位置中。
在另一種有利的設(shè)計(jì)方案中，控制元件的支承如此地具有強(qiáng)制條件，S卩，使得控制元件既不能在軸向上從引導(dǎo)元件中運(yùn)動(dòng)出來(herausbewegen)也不能在引導(dǎo)元件中歪斜(verkanten)。這可以例如通過在控制元件處和在引導(dǎo)元件處的額外的磁化的區(qū)域來引起，這些區(qū)域(當(dāng)其在運(yùn)行中直接地相對(duì)而置時(shí))將帶有軸向分量的磁力施加到彼此上。
在本發(fā)明的一種特別有利的設(shè)計(jì)方案中，引導(dǎo)元件具有用于產(chǎn)生磁性移動(dòng)場(Wanderfeld)的器件。那么，除了磁性支承之外，控制元件的驅(qū)動(dòng)同樣可通過引導(dǎo)元件來實(shí)現(xiàn)。通過將磁性移動(dòng)場的強(qiáng)度依賴于時(shí)間地加以調(diào)節(jié)(anpassen)，驅(qū)動(dòng)和支承的在功能上的集成還能夠?qū)刂圃械牟黄胶?Unwuchten)作出反應(yīng)。這種類型的不平衡在帶有
1.20m和更大的典型的直徑并帶有直到300m/s的周緣速度的斬波器中是很難才能被避免的。
在本發(fā)明的一種有利的設(shè)計(jì)方案中，引導(dǎo)元件的至少一個(gè)暫時(shí)的或持久的磁化的區(qū)域(該磁化的區(qū)域?qū)儆诳刂圃南鄬?duì)于引導(dǎo)元件的磁性支承)同時(shí)也是用于產(chǎn)生磁性移動(dòng)場的元件。舉例而言，如果該磁化的區(qū)域是為了控制元件的磁性支承而按照時(shí)間程序(Zeitprogramm)被通電流的線圈，則可將額外的電流(該額外的電流產(chǎn)生該磁性移動(dòng)場)調(diào)制到該電流上。
為了獲得最大的推力并由此獲得最大的環(huán)繞速度，磁性移動(dòng)場有利地垂直地豎立在磁性支承的磁場上。
作為上述的實(shí)施例的基礎(chǔ)的技術(shù)教導(dǎo)不局限于被詳細(xì)描述的斬波器的應(yīng)用情況。換而言之，通常地教導(dǎo)了，如此地設(shè)計(jì)兩個(gè)部件(其尤其地可相對(duì)彼此而旋轉(zhuǎn))的支承(這些支承優(yōu)選地為磁性的)是有利的，即，使得第一部件上的至少一個(gè)支承點(diǎn)能夠沿著第二部件的周緣而環(huán)繞，其中，該第二部件有利地設(shè)計(jì)成環(huán)狀的。上面所描述的根據(jù)本發(fā)明的這種組件的優(yōu)點(diǎn)舉例而言同樣在渦輪分子泵或者廢氣渦輪增壓器的磁式支承中起作用。
一般來說，該方式提供了這樣的可能性，S卩，將迄今為止在現(xiàn)有技術(shù)中通過自身繞旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)的元件(該元件在其外周緣的區(qū)域中獲得物理效應(yīng))如此地加以修改，即，使得該元件沿著外周緣而被支承。這樣，旋轉(zhuǎn)軸以及該旋轉(zhuǎn)軸與外周緣之間的每種類型的連接可部分地或者完全地被省去。由此，該組件的質(zhì)量可有利地被減小，并且杠桿(干擾力矩利用該杠桿而作用在軸承處)有利地被減小。外周緣可以根據(jù)需要來制作。外周緣可以例如是封閉的環(huán)帶(Schleife)，其可以任意的方式(例如在垂直的平面中)在空間中被定向。軸承承載著獲得物理效應(yīng)的元件，如舉例而言一個(gè)或多個(gè)渦輪葉片，射束抑制器(Beamstopper),過濾器,反射體或者能量選擇器。
尤其地，渦輪分子泵和廢氣渦輪增壓器通過特別大的干擾力矩而被識(shí)別，該干擾力矩在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在軸處的磁式支承的情形下利用大的杠桿而在軸承處起作用。在根據(jù)本發(fā)明的沿著周緣的支承的情形下，該干擾力矩僅利用很短的杠桿而起作用且因此可更好地被軸承所補(bǔ)償。此外，軸承力在第二部件的整個(gè)周緣上分布，從而使得，根據(jù)本發(fā)明，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的相比總計(jì)顯著地更大的軸承力可被承受。渦輪分子泵和廢氣渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)體積同樣可通過驅(qū)動(dòng)和支承的根據(jù)本發(fā)明的集成而有利地被減小。
下面借助附圖對(duì)本發(fā)明的對(duì)象作更詳細(xì)的說明而并不由此限制本發(fā)明的對(duì)象。其中:
圖1以沿著根據(jù)本發(fā)明的斬波器的對(duì)稱軸來觀察方式顯示了根據(jù)本發(fā)明的斬波器的實(shí)施例。
圖2顯示了出自圖1的斬波器的側(cè)視圖。
圖3在剖視圖中顯示了出自圖1的斬波器的部分。
圖4顯示了出自圖1的斬波器的三維視圖。
相同的參考標(biāo)號(hào) 各標(biāo)示了起相同作用的元件。
具體實(shí)施方式
圖1在沿著其對(duì)稱軸(對(duì)稱軸垂直豎立在圖紙平面上)的視圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的斬波器的實(shí)施例。該斬波器包括在撐腳12上的圓環(huán)狀的引導(dǎo)元件11以及同樣為圓環(huán)狀的同心于引導(dǎo)元件Ii而布置的控制元件13。引導(dǎo)元件Ii包括基體(Grundkdrper) Ha以及電磁線圈(Magnetspulen) lib?；wIla包括圓環(huán)llal,其布置在兩個(gè)圓環(huán)盤lla2和lla3之間。電磁線圈Ilb以有規(guī)律的間距埋置(versenken)在基體Ila的圓環(huán)Ilal的內(nèi)側(cè)面中。
控制元件13包括基環(huán)(Grundring) 13a、永磁性的區(qū)域13b以及對(duì)粒子束流而言具有反射性并因此不可穿透的區(qū)域13c。永磁性的區(qū)域13b以有規(guī)律的間距埋置在基環(huán)13a的外側(cè)面中。對(duì)粒子束流而言具有反射性并由此不可穿透的區(qū)域13c以有規(guī)律的間距裝配在基環(huán)13a的內(nèi)側(cè)面上。
電磁線圈Ilb和永磁性的區(qū)域13b如此地共同起作用，S卩，使得控制元件13以磁的方式相對(duì)于引導(dǎo)元件11而被支承。同時(shí)，電磁線圈Iib也是用于產(chǎn)生磁性移動(dòng)場的元件，利用該移動(dòng)場，控制元件13且由此該對(duì)粒子束流而言具有反射性的區(qū)域13c也可被置于在引導(dǎo)元件11內(nèi)的回轉(zhuǎn)中。
基體Ila幾乎完全地包圍基環(huán)13a，除了這樣的徑向地向內(nèi)指向的區(qū)域之外——在該區(qū)域中，對(duì)粒子束流而言具有反射性的區(qū)域13c可在控制元件13的繞引導(dǎo)元件11的每個(gè)環(huán)繞位置中徑向向內(nèi)地凸出(ragen)。因此，控制元件13的相對(duì)于引導(dǎo)元件11的磁性支承通過機(jī)械的應(yīng)急支承(Notlagerung)而被補(bǔ)充,該應(yīng)急支承給控制元件13附加了這樣的強(qiáng)制條件，即，使得其既不能軸向地從引導(dǎo)元件11中運(yùn)動(dòng)出來，也不能在引導(dǎo)元件11中歪斜。
電磁線圈Ilb的至基體Ila中的嵌入以及磁化的區(qū)域13b的至基環(huán)13a中的嵌入從圖1僅可在右上側(cè)的四分之一圓中看到，在該四分之一圓中斬波器部分地在剖視圖中被示出。
圖2顯示了出自圖1的斬波器的側(cè)視圖。與圖1相比，斬波器在此以90°而從圖紙平面中旋轉(zhuǎn)出來。此處可明白到，基體Ila劃分成一圓環(huán)Ilal以及兩個(gè)圓環(huán)盤lla2和lla3。
在圖3中在剖視圖中示出了斬波器的部分，其中，剖切沿著圖1中的線A-A執(zhí)行?；wIla的圓環(huán)盤lla2和Ila3在它們的朝向引導(dǎo)元件11和控制元件13的共同的對(duì)稱軸而指向的邊緣處具有突起lla4和lla5，突起lla4和lla5指向彼此。突起lla4和突起lla5構(gòu)成了間隙lla6，控制元件的對(duì)粒子束流而言具有反射性的區(qū)域13c配合到該間隙lla6中，并且，該區(qū)域13c可在該間隙lla6中進(jìn)行環(huán)繞。
在引導(dǎo)元件11的圓環(huán)盤lla2和lla3的、在朝向控制元件13的基環(huán)13a的方向上指向的棱邊中埋置有額外的磁化的區(qū)域lla7和lla8。在控制元件13的基環(huán)13a的指向區(qū)域lla7和區(qū)域lla8的棱邊中埋置有磁化的區(qū)域13al和13a2。圓環(huán)盤中的磁化的區(qū)域lla7和lla8與基環(huán)的磁化的區(qū)域13al和13a2如此地共同起作用，即，使得圓環(huán)盤lla2和lla3通過軸向的磁力與基環(huán)13a相互作用，其中，概念“軸向”在此涉及引導(dǎo)元件11和控制元件13的共同的對(duì)稱軸。因此，控制元件13的相對(duì)于引導(dǎo)元件11的磁性的支承如此地具有強(qiáng)制條件，即，控制元件13既無法在軸向上從引導(dǎo)元件11中運(yùn)動(dòng)出來也無法在引導(dǎo)元件11中歪斜。上面提到的機(jī)械的應(yīng)急支承僅在特殊的運(yùn)行狀態(tài)下被使用，該特殊的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)于通過磁化的區(qū)域lla7和lla8與磁化的區(qū)域13al和13a2的相互作用而形成的磁性支承而言是要求過高的。
埋置在控制元件的基環(huán)13a中的磁化的區(qū)域13b與電磁線圈Ilb構(gòu)成磁隙。磁化的區(qū)域lla7與磁化的區(qū)域13al構(gòu)成磁隙。磁化的區(qū)域lla8與磁化的區(qū)域13a2構(gòu)成磁隙。
對(duì)粒子束流而言具有反射性且因此不可穿透的區(qū)域13c通過單側(cè)地被涂覆的覆層 13cl 而獲得其反射特性(reflektierende Eigenschaft)。
在圖3中所顯示的設(shè)計(jì)方案中，可選地，埋置在控制元件13的基環(huán)13a中的磁化的區(qū)域13b可額外地通過由高強(qiáng)度的材料(如舉例而言CFIC或織物)制成的繞卷或?qū)佣玫奖Ｕ?，該繞卷或?qū)臃乐沽舜呕膮^(qū)域13b的從基環(huán)13a出來的徑向地向外指向的運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)行中，離心力在該方向上作用到磁化的區(qū)域13b上，該離心力可能是巨大的，因?yàn)橛来判缘牟牧贤ǔ＞哂懈叩拿芏取?br>圖4在三維圖示中顯示了斬波器?？梢蕴貏e清楚地認(rèn)識(shí)到，對(duì)粒子束流而言具有反射性的區(qū)域13c在運(yùn)行中在引導(dǎo)元件11的基體Ila的圓環(huán)盤lla2和lla3的突起lla4和lla5之間的間隙lla6內(nèi) 進(jìn)行環(huán)繞。
權(quán)利要求
1.一種用于粒子束流的斬波器，其特征在于用于所述粒子束流的至少一個(gè)控制元件和至少一個(gè)環(huán)狀的引導(dǎo)元件，所述控制元件如此地相對(duì)于所述引導(dǎo)元件被支承，g卩，所述控制元件上的至少一個(gè)支承點(diǎn)能夠沿著所述引導(dǎo)元件的內(nèi)周緣而繞轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的斬波器，其特征在于圓環(huán)狀的引導(dǎo)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1至2中任一項(xiàng)所述的斬波器，其特征在于作為控制元件的斬波器輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1至2中任一項(xiàng)所述的斬波器，其特征在于構(gòu)造成環(huán)狀的控制元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1至2中任一項(xiàng)所述的斬波器，其特征在于，所述控制元件具有至少一個(gè)對(duì)于所述粒子束流而言具有反射性的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至2中任一項(xiàng)所述的斬波器，其特征在于，所述控制元件具有至少一個(gè)螺旋形的孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1至2中任一項(xiàng)所述的斬波器，其特征在于作為粒子束流的中子束。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1至2中任一項(xiàng)所述的斬波器，其特征在于所述控制元件的相對(duì)于所述引導(dǎo)元件的磁性支承。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的斬波器，其特征在于，所述引導(dǎo)元件和所述控制元件各如此地具有至少一個(gè)磁化的區(qū)域，即，這些磁化的區(qū)域在所述支承點(diǎn)的繞轉(zhuǎn)的、在其中這些區(qū)域變得最接近的點(diǎn)中相互排斥。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的斬波器，其特征在于，所述磁性支承如此地具有強(qiáng)制條件，即，所述控制元件既無法在軸向上從所述引導(dǎo)元件中運(yùn)動(dòng)出來也無法在所述引導(dǎo)元件中歪斜。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的斬波器，其特征在于，所述引導(dǎo)元件具有用于產(chǎn)生磁性移動(dòng)場的器件。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的斬波器，其特征在于用于將時(shí)間依賴性附加到所述磁性移動(dòng)場上的器件。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11至12中任一項(xiàng)所述的斬波器，其特征在于所述引導(dǎo)元件的至少一個(gè)暫時(shí)地或持久地磁化的、屬于所述控制元件的相對(duì)于所述引導(dǎo)元件的磁性支承的區(qū)域同時(shí)也是用于產(chǎn)生所述磁性移動(dòng)場的元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求
11至12中任一項(xiàng)所述的斬波器，其特征在于，所述移動(dòng)場垂直地豎立在所述磁性支承的場上。
15.根據(jù)權(quán)利要求
1至2中任一項(xiàng)所述的斬波器，其特征在于構(gòu)造成圓環(huán)狀的控制元件。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于粒子束流的斬波器，包括用于粒子束流的強(qiáng)度的控制元件(13)和環(huán)狀的引導(dǎo)元件(11)。根據(jù)本發(fā)明，控制元件如此地相對(duì)于引導(dǎo)元件被支承，即，使得控制元件上的至少一個(gè)支承點(diǎn)能夠沿著引導(dǎo)元件的周緣而環(huán)繞。與在旋轉(zhuǎn)軸處的支承相比，沿著周緣的支承能夠在相同的軸承力下補(bǔ)償顯著更大的干擾力矩。旋轉(zhuǎn)軸總的來說同樣是非必要的，從而使得，控制元件可例如構(gòu)造成環(huán)。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的斬波器輪相比，這種斬波器輪引起了明顯的重量減輕，其在結(jié)果上使得更大的周緣速度并由此使得用于粒子束流的更高的調(diào)制頻率在同時(shí)地有所提高的運(yùn)行安全性下成為可能。
文檔編號(hào)G21K1/04GKCN101809676SQ200880109650
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2008年9月12日
發(fā)明者W·倫夫特爾, H·坎默林, M·普拉杰 申請(qǐng)人:于利奇研究中心有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4), 非專利引用 (2),