磁场再生器制造技术

示例性粒子加速器包括下列部件：电压电源，给空腔提供射频(RF)电压，以加速来自等离子体柱的粒子，所述空腔具有磁场以使从所述等离子体柱加速的粒子在所述空腔内沿轨道移动；引出通道，接收从所述等离子体柱加速的粒子，并从所述空腔输出接收的粒子；以及再生器，在所述空腔内提供磁场凸起，从而改变从所述等离子体柱加速的粒子的连续轨道，使得最终，粒子输出至所述引出通道。所述磁场为至少6特斯拉，所述磁场凸起为至多2特斯拉。

Magnetic regenerator

An exemplary particle accelerator includes the following components: a voltage source that provides a radio frequency (RF) voltage to the cavity to accelerate particles from the plasma column, which has a magnetic field to move particles accelerated from the plasma column along the orbit in the cavity, and an exit channel to receive particles accelerated from the plasma column. A particle is output from the cavity, and a regenerator provides a magnetic field bulge in the cavity, thereby changing the continuous orbit of the particle accelerated from the plasma column so that the particle is eventually exported to the extraction channel. The magnetic field is at least 6 Tesla, and the magnetic field protruding is at most 2 Tesla.

【技术实现步骤摘要】
磁场再生器本申请是申请号为201380062113.8、申请日为2013年9月27日、专利技术名称为“磁场再生器”的专利技术专利的分案申请。相关申请的交叉引用在此要求于2012年9月28日提交的美国临时申请No.61/707,590的优先权，该美国临时申请No.61/707,590的内容作为引用并入本文。
本公开总体上涉及一种用在粒子加速器中的磁场再生器。
技术介绍
粒子治疗系统使用加速器以产生用于治疗诸如肿瘤的病痛的粒子束。在操作中，在磁场的存在下，粒子在空腔内的轨道上加速，并通过引出通道(extractionchannel)从空腔中离开。磁场再生器在空腔外部附近产生磁场凸起(magneticfieldbump)，以扭曲一些轨道的间距和角度，使得它们朝向引出通道移动，并最终进入引出通道。磁场再生器通常是增强现有磁场的铁磁装置。迄今，粒子加速器使用比较低的磁场(例如约2特斯拉)操作。在这种情况下，由磁场再生器产生的磁场凸起可从内部磁场“吮吸”大量磁通量。这相对于背景2特斯拉磁场在空腔中产生磁场孔。该孔通常通过如下方式而填充，将日益更小的径向相邻磁场再生器结合在空腔中，以增加日益更小的磁场凸起来代替由在前磁场再生器产生的对应孔。使用日益更小的磁场再生器实施前述磁场校正在以比较低的磁场操作的系统中是困难的。
技术实现思路
示例性粒子加速器包括如下：电压电源，给空腔提供射频(RF)电压以加速来自等离子体柱的粒子，其中，空腔具有磁场以使从等离子体柱加速的粒子在空腔内沿轨道移动；引出通道，接收从等离子体柱加速的粒子，并从空腔输出接收的粒子；以及再生器，在空腔内提供磁场凸起，从而改变从等离子体柱加速的粒子的连续轨道，使得最终，粒子输出到引出通道。磁场为至少4特斯拉或6特斯拉，磁场凸起为至多2特斯拉。示例性粒子加速器可包括下列特征的一个或多个(单独或组合)。再生器可包括与等离子体柱相距一径向距离的铁磁装置。再生器可包括单个铁磁装置或多个铁磁装置(例如，可以有多个本文所述类型的铁磁结构，其构造并布置成产生磁场凸起和/或使磁场凸起成型)。铁磁结构可以包括钢。磁场可以为至少4特斯拉或8特斯拉，磁场凸起可以为至多2特斯拉。再生器可具有不规则的横截面形状，其设计成产生具有特定形状和/或幅度的磁场凸起。不规则的横截面形状可具有位于再生器的面向空腔的部分上的角特征，其中，角特征包括含两个表面的非正交交叉的边缘。引出通道可包括将进入引出通道的粒子与留在空腔中的粒子分开的隔膜。再生器可构造成粒子轨道的间距和角度使粒子轨道中的大部分粒子穿过隔膜进入引出通道中。穿过隔膜的粒子轨道可包括相对于等离子体柱的一系列粒子半径。示例性质子治疗系统包括前述粒子加速器和台架，同步回旋加速器安装在台架上。台架可相对于患者位置旋转。质子基本上从同步回旋加速器直接输出到患者位置。粒子加速器可以是同步回旋加速器。示例性粒子加速器包括如下：粒子源，给包含磁场的空腔提供离子化等离子体的脉冲；电压电源，给空腔提供射频(RF)电压，以从等离子体柱向外加速粒子，其中，从等离子体柱加速的粒子在空腔内沿轨道行进；引出通道，接收来自空腔的粒子轨道，以从粒子加速器输出；以及再生器，在空腔内提供磁场凸起，以使粒子轨道成型，而将粒子轨道引导至引出通道。示例性粒子加速器可包括下列特征的一个或多个(单独或组合)。磁场可以为至少4特斯拉或8特斯拉。磁场凸起可以至多为2特斯拉。再生器可以相对于等离子体柱在一个或多个维度上移动。再生器可具有不规则的横截面形状，其设计成产生具有特定形状和/或幅度的磁场凸起。不规则的横截面形状可包括位于再生器的面向空腔的部分上的角特征，角特征可包括含两个表面的非正交交叉的边缘。示例性粒子加速器可包括多个本文所述类型的再生器，其构造并布置在轨道空腔中，以产生一个或多个磁场凸起和/或使磁场凸起成型。引出通道可包括将进入引出通道的粒子与留在空腔中的粒子分开的隔膜。再生器可构造成粒子轨道的间距和角度使粒子轨道中的大部分粒子穿过隔膜进入引出通道中。穿过隔膜的粒子轨道可包括相对于等离子体柱的一系列粒子半径。示例性质子治疗系统可包括前述粒子加速器和台架，粒子加速器安装在台架上。台架可相对于患者位置旋转。质子基本上从粒子加速器直接输出到患者位置。粒子加速器可以是同步回旋加速器。在示例中，粒子加速器包括：电压电源，给空腔提供射频(RF)电压以加速来自等离子体柱的粒子，其中，空腔具有磁场以使从等离子体柱加速的粒子在空腔内沿轨道移动；引出通道，接收从等离子体柱加速的粒子，并从空腔输出接收的粒子；以及再生器，在空腔内提供磁场凸起，从而改变从等离子体柱加速的粒子的连续轨道，使得最终，粒子输出到引出通道。粒子加速器构造成改变在空腔内沿轨道移动的粒子的能量。粒子加速器可包括下列特征的一个或多个(单独或组合)。再生器可以在空腔内在一个或多个维度上移动，使得再生器的移动与粒子能量相关联。粒子加速器可包括传输电流的线圈以产生磁场，其中，穿过线圈的电量的变化对应于粒子能量的变化。粒子加速器可包括降能器，以影响从粒子加速器输出的粒子束的能量。本公开中描述的特征的两个或更多个(包括那些在该
技术实现思路
中描述的特征)可以组合以形成本文中未特定描述的实施方式。对本文所述系统或其一部分的控制可经由计算机程序产品实现，计算机程序产品包括存储在一个或多个非暂时性机器可读存储介质上、在一个或多个处理设备上执行的指令。本文所述系统或其一部分可包括一个或多个处理设备和存储可执行指令的存储器，以实施对所述功能的控制。在下面的附图和描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。从说明书和附图及权利要求中，其它特征、目的和优点是明显的。附图说明图1是示例性粒子治疗系统的透视图。图2是同步回旋加速器的示例部件的分解透视图。图3、4和5是示例性同步回旋加速器的剖面图。图6是示例性同步回旋加速器的透视图。图7是示例性反向线圈架和绕组的一部分的剖面图。图8是示例性沟道内电缆复合导体的剖面图。图9是示例性离子源的剖面图。图10是一种示例性D形板和示例性虚拟D形板的透视图。图11是一种示例性穴室的透视图。图12是一种有穴室的示例性治疗室的透视图。图13示出了靠近粒子加速器的患者。图14示出定位在治疗室的示例性内部台架内的患者。图15是示例性加速空腔和示例性引出通道的顶视图。图16是示出磁场强度与距等离子体柱的径向距离之间的关系的图表，以及超导磁体的低温恒温器的示例部分的横截面。图17是示例性加速空腔和引出通道的顶视图，其描绘了移动以进入引出通道的轨道。图18是示例性加速空腔和再生器的顶视图，其描绘了空腔中的磁场线。图19是示出对于具有约2特斯拉背景磁场的粒子加速器，磁场强度与距等离子体的径向距离的关系的图表。图20是具有多个轴向对准再生器的示例加速空腔的顶视图。图21是示例性再生器的剖视侧视图。图22是引出通道的一部分的前视图。图23是可使用可变能量粒子加速器的示例性粒子治疗系统的概念图。图24是示出对于磁场和粒子加速器的距离的变化，能量和电流的示例性图表。图25是示例性结构的侧视图，示例性结构针对粒子束的每个能量水平，在频率范围内在D形板上扫描电压，并用于在粒子束能量变化时改变频率范围。图26是可用在可变能量粒子加速器中的示例磁体系统的分解透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粒子加速器，包括：电压电源，给空腔提供射频(RF)电压，以加速来自等离子体柱的粒子，所述空腔具有磁场以使从所述等离子体柱加速的粒子在所述空腔内沿轨道移动；引出通道，接收从所述等离子体柱加速的粒子，并从所述空腔输出接收的粒子；以及再生器，在所述空腔内提供磁场凸起，从而改变从所述等离子体柱加速的粒子的连续轨道，使得最终，粒子输出至所述引出通道，其中，所述磁场为至少6特斯拉，所述磁场凸起为至多2特斯拉。

【技术特征摘要】
2012.09.28 US 61/707,5901.一种粒子加速器，包括：电压电源，给空腔提供射频(RF)电压，以加速来自等离子体柱的粒子，所述空腔具有磁场以使从所述等离子体柱加速的粒子在所述空腔内沿轨道移动；引出通道，接收从所述等离子体柱加速的粒子，并从所述空腔输出接收的粒子；以及再生器，在所述空腔内提供磁场凸起，从而改变从所述等离子体柱加速的粒子的连续轨道，使得最终，粒子输出至所述引出通道，其中，所述磁场为至少6特斯拉，所述磁场凸起为至多2特斯拉。2.如权利要求1所述的粒子加速器，其中，所述再生器包括与所述等离子体柱相距一径向距离的铁磁装置。3.如权利要求2所述的粒子加速器，其中，所述再生器包括单个铁磁装置。4.如权利要求2所述的粒子加速器，其中，所述铁磁结构包括钢。5.如权利要求1所述的粒子加速器，其中，所述磁场为至少4特斯拉，所述磁场凸起为至多2特斯拉。6.如权利要求1所述的粒子加速器，其中，所述再生器具有不规则的横截面形状，所述不规则的横截面形状设计成产生具有特定形状和/或幅度的磁场凸起。7.如权利要求6所述的粒子加速器，其中，所述不规则的横截面形状包括位于所述再生器的面向所述空腔的一部分上的角特征，所述角特征包括含两个表面的非正交交叉的边缘。8.如权利要求1所述的粒子加速器，其中，所述引出通道包括将进入所述引出通道的粒子与留在所述空腔中的粒子分开的隔膜，所述再生器构造成粒子轨道的间距和角度使粒子轨道中的大部分粒子经过所述隔膜，进入所述引出通道中。9.如权利要求1所述的粒子加速器，其中，经过所述隔膜的粒子轨道相对于所述等离子体柱包括一系列粒子半径。10.一种质子治疗系统，包括：如权利要求1所述的粒子加速器；以及台架，同步回旋加速器安装在所述台架上，所述台架可以相对于患者位置旋转，其中，质子基本上从所述同步回旋加速器直接输出至患者位置。11.如权利要求10所述的质子治疗系统，其中，所述粒子加速器包括同步回旋加速器。12.一种粒子加速器，包括：粒子源，给空腔提供离子化等离子体脉冲；电压电源，给所述空腔提供射频(RF)电压，以从等离子体柱向外加速粒子，从所述等离子体柱加速的粒子在所述空腔内沿轨道行进；引出通道，接收来自所述空腔的粒子轨道，以从所述粒子加速器输出；以及再生器，在所述空腔内提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：KP高尔，GT兹瓦特，J范德兰，CD奥尼尔三世，KY弗兰岑，
申请(专利权)人：梅维昂医疗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US