[實用新型]回旋加速器和用于回旋加速器的磁極

有效

• 申請號: 201720510693.8
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN207201061U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: M·阿布斯;S·扎雷姆巴
• 申請（專利權）人: 離子束應用股份有限公司
• 主分類號: H05H13/00
• 分類號: H05H13/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 湯慧華,鄭霞

技術領域

本實用新型涉及回旋加速器。具體地，本實用新型涉及等時性扇形聚焦回旋加速器，所述回旋加速器對具有兩個磁極的兩個相反丘扇塊(hill sector)之間產生的磁場具有增強的微調控制。

背景技術

回旋加速器是一種圓形粒子加速器，其中帶負電粒子或帶正電粒子沿螺旋路徑從回旋加速器的中心向外加速直到若干MeV的能量。除非另外指明，術語“回旋加速器”在以下內容中用于指等時性回旋加速器。回旋加速器用于各種領域，例如用于核物理、醫療治療，諸如質子療法，或用于放射性藥物學。具體地，回旋加速器可以用于生產適合于PET成像(正電子發射X線斷層攝影術)的短壽命正電子發射同位素、或生產例如用于 SPECT成像(單光子發射計算機斷層成像術)的伽馬發射同位素(例如， Tc99m)。

回旋加速器包括若干元件，包括注入系統、用于使帶電粒子加速的射頻(RF)加速系統、用于沿著精確路徑引導加速粒子的磁系統、用于收集如此加速的粒子的引出系統、和用于在回旋加速器中創造并維持真空的真空系統。

通過注入系統以相對低的初始速度將帶電離子組成的粒子束在回旋加速器中心處或附近引入間隙中。如圖3中所展示的，該粒子束通過RF加速系統按順序并且重復地加速并且通過磁系統產生的磁場沿著所述間隙內的螺旋路徑朝外引導。當粒子束達到其目標能量時，通過提供在引出點 PE的引出系統從回旋加速器中引出所述粒子束。該引出系統可以包括例如由薄石墨片組成的剝離器。例如，穿過剝離器的H^-離子失去兩個電子并且變為正的。因此，磁場中的它們的路徑的曲率改變其符號，并且因此從回旋加速器朝目標引出粒子束。存在本領域的技術人員眾所周知的其他引出系統。

磁系統產生磁場，所述磁場沿著螺旋路徑引導帶電粒子束并使其聚焦，直到其加速到其目標能量。在以下內容中，術語“粒子”、“帶電粒子”和“離子”作為同義詞無區別地使用。通過纏繞在兩個磁極上的兩個電磁線圈14在這些極之間限定的間隙中產生磁場。回旋加速器的磁極經常分成圍繞中心軸線分布的交替的丘扇塊和谷扇塊。兩個磁極之間的間隙在丘扇塊處較小而在谷扇塊處較大。因此在丘扇塊內的丘間隙部分中創造強磁場而在谷扇塊內的谷間隙部分中創造較弱的磁場。這類方位角磁場變化在粒子束每次到達丘間隙部分時使粒子束徑向和豎直聚焦。出于此原因，這類回旋加速器有時被稱為扇形聚焦回旋加速器。在一些實施例中，丘扇塊具有與一份蛋糕類似的圓形扇塊幾何形狀，具有朝中心軸線基本上徑向延伸的第一和第二側表面、總體上彎曲的外圍表面、與中心軸線相鄰的中心表面、和限定丘間隙部分的一側的上表面。上表面由第一和第二側邊緣、外圍邊緣和中心邊緣定界。

尤其由于用于磁極的鋼的缺陷和/或不均勻性、機加工精度、以及由于不同批次的鋼之間的差異，因此難以制造產生完全可預測的磁場的一對磁極。由于這個原因，經常切掉丘扇塊的一條側邊緣來容納側極插入件。根據校準測試的結果，所述側極插入件被移除并且加以機加工以修改其上表面和/或其側表面的形貌，并且將之重新定位到丘扇塊上。該操作允許校正實際磁場并且進行重復直到其與目標磁場匹配。包括移除、機加工、和重新定位側極插入件的這些迭代校正會是時間長且麻煩的。因為必須以完全相同方式對所有丘扇塊的側極插入件進行相同的操作，所以尤其如此。

因此現有技術仍然需要提供一種等時性扇形聚焦回旋加速器來允許容易且有成本效益地將丘扇塊之間的丘間隙部分處形成的磁場微調為與其目標特性相匹配。

實用新型內容

以所附的獨立權利要求限定了本實用新型。在從屬權利要求中限定了優選的實施例。

本實用新型涉及一種用于回旋加速器的磁極，所述磁極包括圍繞中心軸線Z交替分布的至少3個丘扇塊和相同數目的谷扇塊，每個丘扇塊包括：由以下內容限定的上表面：

●上外圍邊緣，所述上外圍邊緣以第一和第二上遠端為邊界，并且被限定為所述上表面的、位置離所述中心軸線最遠的邊緣；

●上中心邊緣，所述上中心邊緣以第一和第二上近端為邊界并且被限定為所述上表面的、位置離所述中心軸線最近的邊緣；

●第一上側邊緣，所述第一上側邊緣將所述第一上遠端與第一上近端相連接；

●第二上側邊緣，所述第二上側邊緣將所述第二上遠端與第二上近端相連接；

其特征在于，至少一個丘扇塊的上表面進一步包括：

●-凹陷，所述凹陷沿著與所述上外圍邊緣和所述上中心邊緣相交的縱向軸線在近端與遠端之間延伸一段長度，所述凹陷在其長度的至少 80％上與所述第一和第二上側邊緣分開，以及