[發明專利]間斷粒子源

有效

• 申請號: 201310240538.5
• 申請日: 2008-11-25
• 公開（公告）號: CN103347363A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 肯尼思.加爾;格里特.T.茲沃克
• 申請（專利權）人: 梅維昂醫療系統股份有限公司
• 主分類號: H05H13/02
• 分類號: H05H13/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 姚冠揚

本申請是申請日為2008年11月25日、申請號為200880125918.1、發明名稱為“間斷粒子源”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本專利申請描述了一種帶有粒子源的粒子加速器，該粒子源在一加速區域被間斷。

背景技術

為將帶電粒子加速至高能，已開發出許多類型的粒子加速器。一種類型的粒子加速器是回轉加速器。回轉加速器藉由向真空室中的一個或多個D形電極施加交變電壓而在軸向磁場中使帶電粒子加速。名稱D形電極（dee）是對早期回轉加速器中電極形狀的描述，雖然在某些回轉加速器中其可能不像字母D。因加速粒子而產生的螺旋形路徑垂直于磁場。在粒子以螺旋的方式向外離開時，在D形電極之間的間隙處施加一加速電場。該射頻（RF）電壓在D形電極之間的間隙兩端形成一交變電場。將該RF電壓和因此得到的電場同步化于磁場中的帶電粒子的軌道周期，使得在粒子重復跨越間隙時被射頻波形加速。粒子的能量增加到極大地超過所施加的RF電壓的峰值電壓的能量水平。當帶電粒子加速時，其質量因相對論效應而增長。因此，帶電粒子的加速改變了間隙處的相（phase）匹配。

目前所采用的兩類回轉加速器為等時型回轉加速器和同步回轉加速器，以不同的方式克服所加速粒子的相對質量增加這一挑戰。等時型回轉加速器將恒定頻率的電壓與隨半徑增加的磁場一起使用以保持正常的加速。同步回轉加速器使用具有增加半徑的降低磁場來提供軸向聚焦并且改變加速電壓的頻率以匹配由帶電粒子的相對速度所引起的質量增加。

發明內容

總體地，本專利申請記載一種同步回轉加速器，包括磁性結構，用于向一腔提供磁場；以及粒子源，用于向該腔提供等離子體柱。該粒子源具有外殼以保持該等離子體柱。該外殼在加速區域處間斷從而露出該等離子體柱。電壓源配置成向該腔提供射頻（RF）電壓以在該加速區域處加速來自該等離子體柱的粒子。上述同步回轉加速器可包括一個或多個下述特征，單獨或組合。

該磁場大于2特斯拉（T），粒子可從該等離子體柱以逐漸增加的半徑采用螺旋的方式向外加速。該外殼包括兩部分，這兩部分在該加速區域處完全分離開從而露出該等離子體柱。該電壓源可包括電連接到交變電壓的第一D形電極（Dee）和電連接為接地的第二D形電極。該粒子源的至少一部分可穿過第二D形電極。該同步回轉加速器可包括加速區域中的止擋，該止擋可用于阻擋來自該等離子體柱的至少一些粒子的加速。該止擋大致正交于該加速區域，并且可配置成阻擋來自于該等離子體柱的特定相的粒子。

該同步回轉加速器可包括陰極，用于產生等離子體柱。該陰極可操作用于使電壓脈沖化以使氣體電離，從而產生等離子體柱。該陰極可配置成以約1kv到4kv之間的電壓形成脈沖。該陰極不需要由外部熱源加熱。該同步回轉加速器可包括電路，用于將來自RF電壓的電壓耦合到至少一個陰極。該電路包括電容電路。

該磁性結構包括磁軛。該電壓源可包括電連接到交變電壓的第一D形電極和電連接到接地的第二D形電極。該第一D形電極和該第二D形電極可形成可調節的共振電路。施加該磁場的該腔可包括容納該可調節共振電路的共振腔。

總體地，這一專利申請也記載一種粒子加速器，包括：管，容納氣體；第一陰極，鄰近于該管的第一端；以及第二陰極，鄰近于該管的第二端。該第一陰極和該第二陰極向該管施加電壓以由該氣體形成等離子體柱。可從該等離子體柱中抽取粒子以進行加速。電路配置成將來自外部射頻（RF）場的能量耦合到至少一個陰極。上述粒子加速器可包括一個或多個下述特征，單獨或組合。

該管可在加速區域處間斷，在該加速區域處從等離子體柱抽取粒子。該第一陰極和第二陰極不需要由外部熱源加熱。該第一陰極可處于該加速區域的不同于第二陰極的側部上。

該粒子加速器可包括電壓源，用于提供RF場。該RF場可用于在該加速區域處加速來自該等離子體柱的粒子。該能量可包括由該電壓源所提供的該RF場的一部分。該電路包括電容器，用于將來自于外部場的能量耦合至第一陰極和第二陰極中的至少一個。

該管可包括在加速區域的間斷點處完全分離開的第一部分和第二部分。該粒子加速器可包括在加速區域處的止擋。該止擋可用于阻擋至少一個相的粒子進行進一步加速。

該粒子加速器可包括電壓源，用于向等離子體柱提供RF場。該RF場可用于在加速區域處加速來自等離子體柱的粒子。該RF場可包括小于15kv的電壓。磁軛可用于提供跨過該加速區域的磁場。該磁場可大于約2特斯拉（T）。