用于收集经充电粒子的装置和方法制造方法及图纸

用于收集经充电粒子的装置包括第一壳层和同心地围绕第一壳层布置的第二壳层。这些壳层中的每个都分别被划分成第一半壳层和第二半壳层。在第一壳层的第一半壳层与第一壳层的第二半壳层之间布置第一开关。在第一壳层的第二半壳层与第二壳层的第一半壳层之间布置第二开关。第二壳层的第一半壳层具有缺口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于收集经充电粒子的装置和方法
本专利技术涉及根据权利要求1所述的用于收集经充电粒子的装置、根据权利要求6所述的用于运行用于收集经充电粒子的装置的方法、根据权利要求8所述的用于用粒子束照射靶的装置、以及根据权利要求10所述的用于运行用于用粒子束照射靶的装置的方法。
技术介绍
针对诸如产生放射性同位素或中子的应用，已知的是，将经充电粒子的射束从粒子加速器中向比较厚的靶轰击，以便在该靶中引起所期望的核反应。在此，粒子加速器例如可以是射频直线加速器。经充电粒子例如可以是质子。经加速的粒子束的生成与显著的能量成本相联系。作为动能通过粒子加速器转移到经充电粒子上的能量在使用厚靶的情况下在粒子碰上靶以后大部分留在靶中。该能量的一部分作为干扰性的伦琴韧致辐射被发射。留在靶中的能量导致靶发热，该靶发热需要对靶进行冷却。最大可能的冷却能力限制了轰击靶的粒子的最大可用流量。用于所期望核反应的能量的份额在使用厚靶的情况下是小的，因为所期望的核反应通常仅仅在进行撞击的粒子的能量的限制为狭窄的能量间隔中是可能的。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提供一种可用来在这样的装置的情况下提高能量效率的装置。该任务通过具有权利要求1的特征的装置来解决。另外，本专利技术的任务是说明一种可用来在运行这样的装置时提高能量效率的方法。该任务通过具有权利要求6的特征的方法来解决。此外，本专利技术的任务是说明一种用于用粒子束照射靶的装置，该装置具有提高的能量效率。该任务通过具有权利要求8的特征的装置来解决。另外，本专利技术的任务是说明一种用于运行用于用粒子束照射靶的装置的方法，该方法具有改善的能量效率。该任务通过具有权利要求10的特征的方法来解决。优选的改进方案在从属权利要求中加以说明。根据本专利技术的用于收集经充电粒子的装置包括第一壳层和同心地围绕第一壳层布置的第二壳层。在此，这些壳层中的每个都分别划分成第一半壳层和第二半壳层。在第一壳层的第一半壳层与第一壳层的第二半壳层之间布置第一开关。在第一壳层的第二半壳层与第二壳层的第一半壳层之间布置第二开关。此外，第二壳层的第一半壳层具有缺口。有利地，经充电粒子可以在该装置的情况下利用动能通过第二壳层中的缺口碰上第一壳层的第一半壳层并对其充电。由此可以将粒子的动能转换成电能。在该装置的一个改进方案中，至少一个另外的壳层同心地围绕第二壳层布置。在此，每个另外的壳层都分别被划分成第一半壳层和第二半壳层。每个另外的壳层的第一半壳层分别具有缺口。此外，在每个壳层中除了最外面的壳层以外在相应的第一半壳层与相应的第二半壳层之间分别布置第一开关，并且在分别次外面的壳层的相应的第二半壳层与第一半壳层之间分别布置第二开关。该装置于是有利地具有更大数目的等级，由此使得能够回收具有高动能的粒子的大量能量，而不必在该装置处截取通过该装置生成的具有高电压电平的电能。在该装置的一个优选实施方式中，壳层被构造为球形。有利地于是得出均匀的场分布，这简化了装置的壳层的绝缘。在该装置的一个实施方式中，在最外面的壳层的第一半壳层与最外面的壳层的第二半壳层之间布置整流器。有利地，于是可以利用整流器对由该装置生成的交变电压进行整流。在该装置的一个改进方案中，该装置包括交变电压源，该交变电压源可以与最外面的壳层的第一半壳层和最外面的壳层的第二半壳层连接。有利地，该交变电压源于是可以用于在该装置开始运行时对该装置的壳层进行充电，由此在该装置开始运行时就已经实现该装置的有效运行。在根据本专利技术的用于运行用于收集经充电粒子的装置的方法中，其中该装置是根据前述方式构造的，交替地断开和闭合所有第一开关和所有第二开关。有利地于是通过该方法将存在于该装置的最里面的壳层的第一半壳层与该装置的最外面的壳层的第一半壳层之间的高电压细分成具有与该高电压相比减小的峰值的交变电压，所述交变电压可以在该装置的最外面的壳层的半壳层之间被截取。在该方法的一个扩展方案中，该装置如上所述被构造为具有交变电压源。在此，在该方法开始时，交变电压源与最外面的壳层的第一半壳层和最外面的壳层的第二半壳层连接。接着，所有第一开关和所有第二开关交替地与由交变电压源生成的交变电压的时钟同步地被断开和闭合。有利地，该方法使得能够在该装置开始运行时将该装置的壳层充电到向内升高的电势等级，由此在该装置开始运行时就已经实现该装置的有效运行。根据本专利技术的用于用粒子束照射靶的装置包括用于生成经充电粒子的射束的粒子加速器、靶以及用于根据前述方式收集经充电粒子的装置。有利地，用于收集经充电粒子的装置于是使得能够收集已经穿透靶的粒子并且回收其能量。由此，有利地提高了用于用粒子束照射靶的装置的能量效率。在该装置的一个改进方案中，粒子加速器被构造成直线加速器。有利地，直线加速器适于生成具有对于生成放射性同位素和中子重要的粒子能量的经充电粒子的射束。在根据本专利技术的用于运行用于用粒子束照射靶的装置的方法中，用于用粒子束照射靶的装置是根据前述方式构造的。此外在此，经充电粒子的射束被定向到靶，使得至少一些粒子穿透该靶。用于收集经充电粒子的装置在此被布置为使得至少一些穿透靶的粒子到达用于收集经充电粒子的装置中。在此，用于收集经充电粒子的装置根据前述方法来运行。有利地，在该方法中，完全穿透靶的粒子被收集并且其能量被回收。由此，用于运行用于用粒子束照射靶的装置的方法有利地具有有利的能量效率。附图说明本专利技术的上述特性、特征和优点、以及实现它们的方式结合下面对实施例的描述变得更清楚和更明显地理解，所述实施例结合附图予以进一步阐述。在此：图1示出了用于用粒子束照射靶的装置的示意图；图2示出了用于收集经充电粒子的装置的等效电路图；以及图3示出了用于收集经充电粒子的装置的改进方案的等效电路图的截取部分。具体实施方式图1示出了用于用粒子束照射靶的装置10的高度示意性的图示。装置10例如可以用于产生放射性同位素或中子。所产生的放射性同位素和/或中子例如可以用于技术、科学或医学目的。装置10包括用于生成经充电粒子的第一粒子束12的粒子加速器11。粒子加速器11例如可以被构造成直线加速器。粒子加速器11例如尤其是可以被构造为射频直线加速器。第一粒子束12例如可以是经加速质子的射束。第一粒子束12在射束方向15上运动。装置10还包括靶13。靶13在射束方向15上布置在粒子加速器11之后，使得第一粒子束12碰上靶13。第一粒子束12的碰上靶13的粒子可以在靶13中引起所期望的核反应，以便例如生成放射性同位素或中子。靶13可以在射束方向15上被构造为比在常规的用于用粒子束照射靶的装置情况下更薄。这所具有的优点是，在靶13中储存较少的能量。由此，靶13较低程度地升温，由此第一粒子束12可以比在常规的用于用粒子束照射靶的装置情况下具有更高的离子密度。在射束方向15上薄的靶13还最小化了在靶13中出现的伦琴韧致辐射。第一粒子束12的碰上靶13的粒子可以具有能量Ein。在靶13中，第一粒子束12的粒子失去能量dE。第一粒子束12的至少一些粒子完全穿透靶13，并且作为第二粒子束14离开靶13。第二粒子束14的粒子于是具有能量Eout=Ein–dE。第二粒子束14同样在射束方向15上延伸，即与第一粒子束12在相同的方向上延续。第二粒子束14的每个粒子都具有能量Eout。为了回收该能本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于收集经充电粒子的装置（100），具有第一壳层（110）和同心地围绕第一壳层（110）布置的第二壳层（120），其中壳层（110，120）中的每个都分别划分成第一半壳层（111，121）和第二半壳层（112，122），其中在第一壳层（110）的第一半壳层（111）与第一壳层（110）的第二半壳层（112）之间布置第一开关（150，151），其中在第一壳层（110）的第二半壳层（112）与第二壳层（120）的第一半壳层（121）之间布置第二开关（160，161），其中第二壳层（120）的第一半壳层（121）具有缺口（123）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于收集经充电粒子的装置（100），具有第一壳层（110）和同心地围绕第一壳层（110）布置的第二壳层（120），其中壳层（110，120）中的每个都分别划分成第一半壳层（111，121）和第二半壳层（112，122），其中在第一壳层（110）的第一半壳层（111）与第一壳层（110）的第二半壳层（112）之间布置第一开关（150，151），其中在第一壳层（110）的第二半壳层（112）与第二壳层（120）的第一半壳层（121）之间布置第二开关（160，161），其中第二壳层（120）的第一半壳层（121）具有缺口（123），其特征在于，第一壳层（110）的第一半壳层（111）不具有缺口。2.根据权利要求1所述的装置（100），其中至少一个另外的壳层（130，140）同心地围绕第二壳层（120）布置，其中每个另外的壳层（130，140）都分别划分成第一半壳层（131，141）和第二半壳层（132，142），其中每个另外的壳层（130，140）的第一半壳层（131，141）分别具有缺口（133，143），其中在每个壳层（110，120，130）中除了最外面的壳层（140）以外在相应的第一半壳层（111，121，131）与相应的第二半壳层（112，122，132）之间分别布置第一开关（150），并且在分别次外面的壳层（120，130，140）的相应的第二半壳层（112，122，132）与第一半壳层（121，131，141）之间分别布置第二开关（160）。3.根据前述权利要求之一所述的装置（100），其中壳层（110，120，130，140）被构造为球形。4.根据权利要求1或2所述的装置（100），其中在最外面的壳层（140）的第一半壳层（141）与最外面的壳层（140）的第二半壳层（142）之间布置整流器（170）。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：O海德，T休格斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE