回旋加速器的外围丘扇块设计制造技术

一种用于等时性扇形聚焦回旋加速器的磁极包括围绕中心轴线Z交替分布的丘扇块和谷扇块，每个丘扇块包括以如下四条边缘为边界的上表面：上外围边缘、上中心边缘、第一和第二上侧边缘。所述丘扇块的所述上外围边缘包括圆弧，所述圆弧的中心相对于所述中心轴线偏移、并且半径Rh不超过从所述中心轴线到所述上外围边缘的中点的距离Lh的85％(Rh/Lh≤85％)，所述中点到所述第一和第二上远端的距离相等。

【技术实现步骤摘要】
回旋加速器的外围丘扇块设计专利
本专利技术涉及回旋加速器。本专利技术涉及等时性扇形聚焦回旋加速器，所述回旋加速器对从这类回旋加速器中引出的激励带电粒子的引出路径具有增强的控制。具体地，本专利技术允许在不同引出点处引出激励粒子束和具有相同的光特性。技术背景回旋加速器是一种圆形粒子加速器，其中带负电粒子或带正电粒子沿螺旋路径从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，术语“回旋加速器”在以下内容中用于指等时性回旋加速器。回旋加速器用于各种领域，例如用于核物理、医疗治疗，诸如质子疗法，或用于放射性药物学。具体地，回旋加速器可以用于生产适合于PET成像(正电子发射X线断层摄影术)的短寿命正电子发射同位素、或生产例如用于SPECT成像(单光子发射计算机断层成像术)的伽马发射同位素(例如，Tc99m)。回旋加速器包括若干元件，包括注入系统、用于使带电粒子加速的射频(RF)加速系统、用于沿着精确路径引导加速粒子的磁系统、用于收集如此加速的粒子的引出系统、和用于在回旋加速器中创造并维持真空的真空系统。通过注入系统以相对低的初始速度将带电离子组成的粒子束在回旋加速器中心处或附近引入间隙中。如图3中所展示的，该粒子束通过RF加速系统按顺序并且重复地加速并且通过磁系统产生的磁场沿着所述间隙内的螺旋路径朝外引导。当粒子束达到其目标能量时，通过提供在引出点PE的引出系统从回旋加速器中引出所述粒子束。该引出系统可以包括例如由薄石墨片组成的剥离器。例如，穿过剥离器的H-离子失去两个电子并且变为正的。因此，磁场中的它们的路径的曲率改变其符号，并且因此从回旋加速器朝目标引出粒子束。存在本领域的技术人员众所周知的其他引出系统。磁系统产生磁场，所述磁场沿着螺旋路径引导带电粒子束并使其聚焦，直到其加速到其目标能量。在以下内容中，术语“粒子”、“带电粒子”和“离子”作为同义词无区别地使用。通过缠绕在两个磁极上的两个电磁线圈14在这些极之间限定的间隙中产生磁场。回旋加速器的磁极经常分成围绕中心轴线分布的交替的丘扇块和谷扇块。两个磁极之间的间隙在丘扇块处较小而在谷扇块处较大。因此在丘扇块内的丘间隙部分中创造强磁场而在谷扇块内的谷间隙部分中创造较弱的磁场。这类方位角磁场变化在粒子束每次到达丘间隙部分时使粒子束径向和竖直聚焦。出于此原因，这类回旋加速器有时被称为扇形聚焦回旋加速器。在一些实施例中，丘扇块具有与一份蛋糕类似的圆形扇块几何形状，具有朝中心轴线基本上径向延伸的第一和第二侧表面、总体上弯曲的外围表面、与中心轴线相邻的中心表面、和限定丘间隙部分的一侧的上表面。上表面由第一和第二侧边缘、外围边缘和中心边缘定界。常见的是具有多于一个引出点来用于从回旋加速器的同一丘扇块的多于一个点引出粒子束。在同一个丘扇块内至少具有第二引出点的优点是在第一引出点发生故障的情况下提供备用引出点并且因此确保服务的连续性。另一个优点是同时朝两个不同目标引导具有相同能量的相同离子，这是通过将第一剥离器定位成使得该第一剥离器拦截仅一部分粒子束并且将第二剥离器定位成使得该第二剥离器拦截在第一剥离器旁边经过的其余粒子束部分的一部分或全部。然而，至少两个引出点的一个主要问题是确保从第一引出点引出的粒子束具有与从第二引出点引出的粒子束相同的特性(能量、聚焦等)。迄今，该问题还没有得到满意解决。因此，本领域仍然需要提供一种等时性扇形聚焦回旋加速器，其中，引出的粒子束的光学特性不取决于引出点位于丘间隙部分中的位置。这对于在同一个丘扇块处具有至少第一和第二引出点的回旋加速器是特别有利的，其中，从第一引出点引出的粒子束具有与从第二引出点引出的粒子束相同的特性。
技术实现思路
以所附的独立权利要求限定了本专利技术。在从属权利要求中限定了优选的实施例。本专利技术涉及一种用于回旋加速器的磁极，所述磁极包括围绕中心轴线Z交替分布的至少3个丘扇块和相同数目的谷扇块，每个丘扇块包括：由以下内容限定的上表面：·上外围边缘，所述上外围边缘以第一和第二上远端为边界，并且被限定为所述上表面的、位置离所述中心轴线最远的边缘；·上中心边缘，所述上中心边缘以第一和第二上近端为边界并且被限定为所述上表面的、位置离所述中心轴线最近的边缘；·第一上侧边缘，所述第一上侧边缘将所述第一上远端与第一上近端相连接；·第二上侧边缘，所述第二上侧边缘将所述第二上远端与第二上近端相连接；其特征在于，丘扇块的所述上外围边缘包括圆弧，所述圆弧的中心相对于所述中心轴线偏移、并且半径Rh不超过从所述中心轴线到所述上外围边缘的中点的距离Lh的85％(Rh/Lh≤85％)，所述中点到所述第一和第二上远端的距离相等。优选地，所述圆弧的中心位于对应的丘扇块的上表面内。更优选地并且出于几何形状原因，所述圆弧的中心位于上表面的二等分线上，所述二等分线被限定为将中心轴线与中点连结起来的直线。所述圆弧的半径Rh与从所述中心轴线到所述中点的距离Lh的比率Rh/Lh不超过75％、优选地不超过65％。出于机加工原因，所述圆弧可以从所述上外围边缘的所述第一上远端延伸到所述第二上远端。优选地，磁极的每个谷扇块包括底表面，并且每个丘扇块包括：(a)第一和第二侧表面(3L)，每个侧表面从所述第一和第二上侧边缘横向地延伸至位于丘扇块的任一侧的对应谷扇块的底表面，从而将所述第一和第二下侧边缘(3ll)限定为使侧表面与相邻底表面相交的边缘，所述第一和第二下侧边缘各自具有位置离所述中心轴线最远的下远端；(b)外围表面(3P)，所述外围表面从所述上外围边缘延伸到下外围线(3lp)，所述下外围线被限定为以所示第一和第二下侧边缘的下远端(3lde)为边界的段。为了具有磁场的平滑变化，所述外围表面形成与所述上外围边缘相邻的斜切面。本专利技术还涉及一种用于在包括在间隙内的给定路径上使粒子束加速的回旋加速器，所述回旋加速器包括如上所述的第一和第二磁极，其中，所述第一和第二磁极被定位成与它们各自的面向彼此的上表面形成所述间隙并且关于与所述第一和第二磁极的中心轴线相垂直的正中面对称，所述中心轴线是同轴的，因此在两个相反丘扇块之间形成丘间隙部分和形成在两个相反谷扇块之间限定的谷间隙部分。优选地，所述回旋加速器包括第一引出点，所述第一引出点位于所述第一和第二磁极的丘扇块的两个相对上表面之间的丘间隙部分中，每个上表面具有包括半径为Rh的圆弧的外围边缘，其中，所述粒子束的所述给定路径是朝外螺旋路径，所述朝外螺旋路径围绕所述中心轴线循环直到能够从所述回旋加速器中驱动出具有给定能量的粒子束的所述第一引出点PE1。并且其中，所述上外围边缘对的圆弧平行于所述给定路径的直接在所述第一引出点上游的部分并且再现所述部分，其中，上游是相对于所述粒子束的行进方向限定的。所述回旋加速器还可以进一步包括第二引出点，所述第二引出点位于所述第一引出点下游并且位于与所述同一对相对的丘扇块的上外围边缘相邻的丘间隙部分内，其中，能够在所述第二引出点从所述回旋加速器中驱动出具有所述给定能量的粒子束，并且其中，所述上外围边缘对的所述圆弧平行于所述给定路径的直接在所述第二引出点上游的部分并且再现所述部分。其中，所述回旋加速器在使用时，粒子束遵循所述第一引出点下游的第一引出路径或者交替地遵循所述第二引出点下游的第二引出路径，并且其中，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于回旋加速器(1)的磁极(2)，所述回旋加速器包括围绕中心轴线Z交替分布的至少3个丘扇块(3)和相同数目的谷扇块(4)，每个丘扇块包括：上表面(3U)，所述上表面由以下各项限定：‑上外围边缘(3up)，所述上外围边缘以第一和第二上远端(3ude)为边界，并且被限定为所述上表面的、位置离所述中心轴线最远的边缘；‑上中心边缘(3uc)，所述上中心边缘以第一和第二上近端(3upe)为边界并且被限定为所述上表面的、位置离所述中心轴线最近的边缘；‑第一上侧边缘(3ul)，所述第一上侧边缘将所述第一上远端与所述第一上近端相连接；‑第二上侧边缘(3ul)，所述第二上侧边缘将所述第二上远端与所述第二上近端相连接；其特征在于，丘扇块的所述上外围边缘包括圆弧，所述圆弧的中心相对于所述中心轴线偏移、并且半径Rh不超过从所述中心轴线到所述上外围边缘的中点的距离Lh的85％(Rh/Lh≤85％)，所述中点到所述第一和第二上远端的距离相等。

【技术特征摘要】
2016.05.13 EP 16169490.61.一种用于回旋加速器(1)的磁极(2)，所述回旋加速器包括围绕中心轴线Z交替分布的至少3个丘扇块(3)和相同数目的谷扇块(4)，每个丘扇块包括：上表面(3U)，所述上表面由以下各项限定：-上外围边缘(3up)，所述上外围边缘以第一和第二上远端(3ude)为边界，并且被限定为所述上表面的、位置离所述中心轴线最远的边缘；-上中心边缘(3uc)，所述上中心边缘以第一和第二上近端(3upe)为边界并且被限定为所述上表面的、位置离所述中心轴线最近的边缘；-第一上侧边缘(3ul)，所述第一上侧边缘将所述第一上远端与所述第一上近端相连接；-第二上侧边缘(3ul)，所述第二上侧边缘将所述第二上远端与所述第二上近端相连接；其特征在于，丘扇块的所述上外围边缘包括圆弧，所述圆弧的中心相对于所述中心轴线偏移、并且半径Rh不超过从所述中心轴线到所述上外围边缘的中点的距离Lh的85％(Rh/Lh≤85％)，所述中点到所述第一和第二上远端的距离相等。2.根据权利要求1所述的磁极，其中，所述圆弧的中心位于对应的丘扇块的上表面内。3.根据权利要求2所述的磁极，其中，所述圆弧的中心位于所述上表面的二等分线上，所述二等分线被限定为将所述中心轴线与所述上外围边缘的中点连结起来的直线。4.根据以上权利要求中任一项所述的磁极，其中，所述圆弧的半径Rh与从所述中心轴线到所述上外围边缘的中点的距离Lh的比率Rh/Lh不超过75％、优选地不超过65％。5.根据以上权利要求中任一项所述的磁极，其中，所述圆弧从所述上外围边缘的所述第一上远端延伸到所述第二上远端。6.根据以上权利要求中任一项所述的磁极，其中，所述每个谷扇块包括底表面，并且每个丘扇块包括：(a)第一和第二侧表面(3L)，每个侧表面从所述第一和第二上侧边缘横向地延伸至位于丘扇块的任一侧的对应谷扇块的底表面，从而将所述第一和第二下侧边缘(3ll)限定为使侧表面与相邻底表面相交的边缘，所述第一和第二下侧边缘各自具有位置离所述中心轴线最远的下远端；(b)外围表面(3P)，所述外围表面从所述上外围边缘延伸到下外围线(3lp)，所述下外围线被限定为以所示第一和第二下侧边缘的下远端(3lde)为边界的段。7.根据权利要求6所述的磁极，其中，所述外围表面形成与所述上外围边缘相邻的斜切面。8.一种用于在包...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·克里文，M·阿布斯，
申请(专利权)人：离子束应用股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE