[發明專利]具有機電馬達的粒子加速器以及操作和制造該粒子加速器的方法

有效

• 申請號: 201110462694.7
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102573267B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: T·埃里克松;B·霍姆格倫
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H05H7/02
• 分類號: H05H7/02;H05H13/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 嚴志軍,楊炯

技術領域

本文中描述的發明的實施例通常涉及粒子加速器，并且，更加特定地，涉及具有位于加速腔內的可移動的機械裝置的粒子加速器。

背景技術

諸如回旋加速器的粒子加速器可以具有各種工業應用、醫學應用以及研究應用。例如，粒子加速器可以用于產生放射性同位素(也被稱為放射性核)，該放射性同位素具有醫學治療、成像和研究中的用途，以及非醫學相關的其它應用。產生放射性同位素的系統典型地包括具有圍繞加速腔的磁軛(magnet yoke)的回旋加速器?；匦铀倨骺梢园ū舜烁糸_的相對的極頂(pole top)。電場和磁場可以在加速腔內產生，以沿著極之間的螺旋狀軌道使帶電粒子加速并引導帶電粒子。為了產生放射性同位素，回旋加速器形成帶電粒子的粒子束，并將粒子束引導至加速腔之外并向著具有靶材料的靶系統。在一些情況下，靶系統可以位于加速腔的內側。粒子束入射到靶材料上，從而產生放射性同位素。

在粒子加速器的運轉期間，可能期望使用加速腔內的各種機械裝置。例如，可能期望移動箔材(foil)保持器，該箔材保持器保持從帶電粒子剝離電子的箔材。也可能期望移動診斷探針，以沿著期望路徑的不同部分測試粒子束。然而，這些和其它的機械裝置必須能夠在加速腔的環境內運轉。在粒子加速器的運轉期間，加速腔可能被抽空，并且，大的磁場可能存在于其中。在一些情況下，機械裝置中的磁性構件可能干擾用于引導帶電粒子的磁場。此外，大量的輻射可能沿著限定了加速腔的內表面而存在。除了與環境相關的以上關注以外，加速腔內的機械裝置可能需要大量的空間并難以操作，或者可能缺乏高水平的精度。另外，加速腔內的機械裝置能夠機械地聯接至真空腔外側的電磁致動器/馬達。這些馬達不能在加速腔的高磁場中有效地運轉，并且也能夠干涉在其中被很好地限定的磁場。同樣，利用通過真空進給裝置而延伸的機械構件，可以將電磁馬達相互連接至加速腔內側的機械裝置。然而，這些機械構件和真空進給裝置增加了粒子加速器的復雜性。

因而，需要一種在加速腔中具有機械裝置的粒子加速器，該機械裝置比已知的機械裝置更小，成本更低，且/或更容易操作。還需要降低對操作或維護該粒子加速器的個人的輻射暴露的粒子加速器和方法。還通常需要便于操作且/或維護粒子加速器的備選裝置和/或對輻射暴露不敏感的備選裝置。

發明內容

根據一個實施例，提供了一種粒子加速器，該粒子加速器包括配置成在加速腔內沿著期望的路徑引導帶電粒子的電場系統和磁場系統。粒子加速器還包括位于加速腔內的機械裝置。機械裝置配置成被選擇性地移動至加速腔內的不同位置。粒子加速器還包括機電(EM)馬達，該機電馬達具有連接構件和可操作地聯接至該連接構件的壓電元件。連接構件可操作地附接至機械裝置。當壓電元件被激活時，EM馬達驅動連接構件。

根據另一實施例，提供了一種操作具有加速腔的粒子加速器的方法。該方法包括在加速腔中提供帶電粒子的粒子束。粒子束由粒子加速器沿著期望的路徑引導。該方法還包括在加速腔內選擇性地移動機械裝置。機械裝置由機電(EM)馬達移動，該機電馬達包括連接構件和可操作地聯接至該連接構件的壓電元件。連接構件可操作地附接至機械裝置。當壓電元件被激活時，EM馬達驅動連接構件。

在又一實施例中，提供了一種制造具有加速腔的粒子加速器的方法。粒子加速器包括配置成在加速腔內沿著期望的路徑引導帶電粒子的電場系統和磁場系統。該方法包括將機械裝置定位在加速腔內。機械裝置配置成被選擇性地移動至加速腔內的不同位置。該方法還包括將機電(EM)馬達可操作地聯接至機械裝置。EM馬達具有連接構件和可操作地聯接至該連接構件的壓電元件。連接構件可操作地附接至機械裝置，其中，EM馬達配置成當壓電元件被激活時驅動連接構件，從而移動機械裝置。

附圖說明

圖1是根據一個實施例的粒子加速器的框圖。

圖2是根據一個實施例的粒子加速器的示意側視圖。

圖3是可以與根據一個實施例的粒子加速器一起使用的一部分軛和極區段的透視圖。

圖4是圖3中的軛和極區段的放大圖，更加詳細地顯示了剝離組件。

圖5是圖3中的軛和極區段的放大圖，更加詳細地顯示了診斷探針組件。

圖6是軛和極區段的放大圖，顯示了根據一個實施例的RF調諧組件。

圖7是可以用在各種實施例中的機電(EM)馬達的分解圖。

圖8是圖7的EM馬達的透視圖。

圖9顯示了一個壓電元件的運動。

圖10是可以用在各種實施例中的致動組件的說明性的圖。

部件列表