[發明專利]用于提取不同能量的帶電粒子的回旋加速器

有效

• 申請號: 201811558199.4
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109963398B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: S·德諾伊特;J-M·吉茨;貝努瓦·納克特加爾;文森特·努滕斯;亞爾諾·范德瓦勒
• 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;H05H7/10;H05H7/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 武娟;楊明釗

本發明涉及用于提取不同能量的帶電粒子的回旋加速器。一種回旋加速器包括：真空室，其由周緣壁限界并且包括開口；靶支撐元件，其密封地聯接至開口的在真空室外部的下游端、并且包括管狀通道，管狀通道通向用于固持靶的靶固持器；第一剝離器組件，具有位于第一剝離位置以用于對第一能量Ei的帶電粒子進行剝離的剝離器；其中，該回旋加速器包括能量特定提取套件，其包括：第二剝離器組件，其具有位于第二剝離位置以用于對第二能量Ej的帶電粒子進行剝離的剝離器；以及插入件，其待夾在開口的下游端與靶支撐元件之間，具有插入件通道，以用于改變管狀通道的取向以匹配第二提取路徑，使得這些第二能量Ej的已修改帶電粒子被靶固持器所攔截。

技術領域

本發明涉及一種回旋加速器，其能夠從其螺旋路徑提取出不同能量的螺旋運動的加速帶電粒子束流并使其朝向靶轉向，以例如用于產生特定的放射性同位素。具體地，本發明涉及一種提供有能量特定提取套件的回旋加速器，該能量特定提取套件用于改變回旋加速器的提取設定，使得可以通過剝離來提取特定能量Ei或不同能量Ej的粒子，并且使得粒子可以到達靶。能量特定提取套件包括用于提取特定能量Ej的帶電粒子的剝離器組件、以及用于將靶定向成與粒子束流在穿過剝離器之后所遵循的提取路徑Sj相交叉的插入件。能量特定提取套件允許容易地改變回旋加速器的提取設定，以便用不同能量的粒子擊中靶。能量特定提取套件具有成本效益，并且不包括鉸接零件或其他精密零件。

背景技術

回旋加速器是一種圓形粒子加速器，其中帶負電或帶正電的粒子沿著螺旋路徑從回旋加速器的中心向外加速，直到具有幾MeV的能量。存在各種類型的回旋加速器。在等時性回旋加速器中，粒子束流以相同的時間行經螺旋路徑的每個相繼循環或循環的一部分。回旋加速器用于各種領域，例如用于核物理學、醫學治療(如質子治療)、或用于核醫學，例如用于產生特定的放射性同位素。

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提取系統、以及用于在回旋加速器中創造并維持真空的真空系統。

注入系統以相對較低的初始速度將粒子束流引入到回旋加速器中心處或附近的加速間隙(7)中。RF加速系統通過由磁系統產生的磁場使此粒子束流在加速間隙內沿著螺旋路徑(5)向外引導地按順序且重復地加速。

磁系統產生磁場，該磁場沿著螺旋路徑(5)引導帶電粒子束流并使其聚焦，直到該帶電粒子束流達到其目標能量Ei。如圖1(a)所展示的，通過纏繞在兩個磁極(2)上的一個或多個螺線管主線圈(9)在例如這些磁極之間限定的加速間隙(7)中產生磁場。

主線圈(9)封閉在磁通返回件內，該磁通返回件將磁場限制在回旋加速器內。從由加速間隙(7)和密封該加速間隙(7)的周緣壁(8)限定的真空室被抽真空。周緣壁提供有用于允許從間隙中提取出束流的至少一個開口(8o)。

當粒子束流達到其目標能量Ei時，提取系統在提取點處從回旋加速器中提取該粒子束流并且通過周緣壁中的開口(8o)將該粒子束流朝向提取通道引導。存在幾種提取系統，并且是本領域普通技術人員已知的。

提取系統包括由薄片(例如由石墨制成)組成的剝離器(13)，該剝離器能夠從撞擊剝離器的粒子中提取電荷，從而改變粒子的電荷，并且改變這些粒子的路徑，引導它們通過開口并沿著提取通道離開回旋加速器。剝離器一般是剝離器組件(10i)的一部分，該剝離器組件包括用于將剝離器固持在距旋轉軸(11)特定距離ri處的托架(12i)。旋轉軸可旋轉地安裝在加速間隙(7)內，并且可以旋轉以使剝離器進入和離開與具有能量Ei的加速粒子束流碰撞的位置Pi，如例如US 8653762中所述。如EP 2129193中所述，可以在單個旋轉軸上安裝多于一個的剝離器，以用于在原位剝離器損壞的情況下使新的剝離器處于碰撞位置。