一种带电粒子束脉冲分束装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种带电粒子束脉冲分束装置，属于放射治疗技术领域，包括分束元件和交变脉冲电源，所述交变脉冲电源用于对分束元件施加脉冲电压，将带电粒子束脉冲切分成偏转方向不同的多个子脉冲，所述子脉冲时间长度与脉冲电压平顶宽度相同，所述子脉冲的数量与脉冲电压的脉冲数量相同，依据子脉冲的数量确定分束元件的数量，本实用新型专利技术能够在极短的时间内完成带电粒子束脉冲分束，满足放射治疗设备对不同方向入射的子脉冲时间间隔的要求。对不同方向入射的子脉冲时间间隔的要求。对不同方向入射的子脉冲时间间隔的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种带电粒子束脉冲分束装置


[0001]本技术属于放射治疗
，具体地说涉及一种带电粒子束脉冲分束装置。

技术介绍

[0002]目前，我国的肿瘤发病率越来越高，肿瘤已经成为危害国民健康的最大杀手之一，抗肿瘤治疗常用的手段有手术、放疗、化疗等。放射治疗的原理是通过一定能量的射线作用于细胞，通过直接或间接作用最终达到破坏肿瘤细胞的DNA双链，达到抑制肿瘤细胞增值和直接杀伤肿瘤细胞的目的，其基本原则是在保证肿瘤组织接受足够致死剂量的同时最大限度保护危及器官少受或免受辐射损伤。在目前放射治疗的条件下，通过改进放疗机器射野的适形程度，最终达到尽可能精准的照射肿瘤组织而减少正常组织的照射范围。
[0003]在一些放射治疗中(带电粒子束辐照、或者是带电粒子束打靶产生X射线的辐照)需要射线从多个方向注入。目前解决的方法是旋转机头，通过机头的旋转来改变射线的注入方向，实现多方向注入。但是，机头从一个位置旋转切换到另外一个位置，必然存在间隔时间，导致不同角度的射线有较大的时间差，无法满足放射治疗需求。

技术实现思路

[0004]专利技术人在实践中发现：采用条形踢束器能够将带电粒子束脉冲的一部分改变方向，如CN202011104043.6一种多治疗终端放射治疗装置，条形踢束器配合脉冲电源对带电粒子束脉冲的一部分改变传输方向，实现射线从不同方向作注入。但是，单次只能作用于脉冲的一部分，仍然无法满足不同方向入射的射线时间间隔短的要求。为了解决上述问题，现提出一种带电粒子束脉冲分束装置，将一个带电粒子束脉冲切分成多个偏转方向不同的子脉冲，然后注入不同的机头，满足不同方向入射的射线时间间隔短的要求。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0006]一种带电粒子束脉冲分束装置，包括分束元件和交变脉冲电源，所述交变脉冲电源用于对分束元件施加脉冲电压，将带电粒子束脉冲切分成偏转方向不同的多个子脉冲，所述子脉冲时间长度与脉冲电压平顶宽度相同，所述子脉冲的数量与脉冲电压的脉冲数量相同，依据子脉冲的数量确定分束元件的数量。
[0007]进一步，电子源产生带电粒子束脉冲，且带电粒子束脉冲经射频超导直线加速器进行能量增益。
[0008]优选的，所述子脉冲的长度相等。
[0009]优选的，所述子脉冲的长度不等。
[0010]进一步，所述分束元件为踢束器，所述踢束器包括2块相对设置的极板，2块极板分别为第一极板和第二极板，所述第一极板和第二极板之间存在静电场以形成踢束力改变子脉冲的方向。
[0011]进一步，当子脉冲的偏转方向在空间内对称时，子脉冲的数量为踢束器数量的2
倍。
[0012]进一步，所述极板分别位于子脉冲的偏转方向上，且相对设置的2块极板形成踢束器，即位于同一踢束器内的2块极板均位于子脉冲的偏转方向上。
[0013]进一步，当子脉冲的偏转方向在空间内不对称时，子脉冲的数量与踢束器的数量相等。
[0014]进一步，所述踢束器的其中1块极板位于子脉冲的偏转方向上，踢束器的另1块极板与位于子脉冲偏转方向上的极板相对设置。
[0015]进一步，施加在子脉冲偏转方向上极板的脉冲电压极性与带电粒子束电荷极性相反。
[0016]进一步，设定带电粒子束脉冲的时间总长度为t0，切分成为n个子脉冲的时间长度分别为t1、t2、t3、t
4......
t
n
，则t1+t2+t3+t4+
......
+t
n
＝t0，脉冲电压的脉冲数量为n个，且n个脉冲电压的平顶宽度分别为t1、t2、t3、t
4......
t
n
，将n个脉冲电压按时序分别施加至位于子脉冲偏转方向上的极板。
[0017]进一步，所述子脉冲的偏转角度为
ɑ
，则其中，q为带电粒子束脉冲中带电粒子的电荷量，Vm为第一极板和第二极板之间的电压，W为带电粒子的动能，d为第一极板和第二极板的间距，L1为第一极板和第二极板的有效长度。
[0018]进一步，所述分束元件为冲击磁铁，且子脉冲的数量与冲击磁铁的数量相等。
[0019]进一步，所述冲击磁铁位于带电粒子束脉冲的传输路径上。
[0020]进一步，设定带电粒子束脉冲的时间总长度为t0，切分成为n个子脉冲的时间长度分别为t1、t2、t3、t
4......
t
n
，则t1+t2+t3+t4+
......
+t
n
＝t0，脉冲电压的脉冲数量为n个，且n个脉冲电压的平顶宽度分别为t1、t2、t3、t
4......
t
n
，将n个脉冲电压按时序分别施加至冲击磁铁。
[0021]进一步，所述子脉冲的偏转角度为θ，则其中，B为冲击磁铁的磁场强度，L2为传输路径长度，Bρ为带电粒子的磁刚度。
[0022]本技术的有益效果是：
[0023]1、采用分束元件结合交变脉冲电源，将带电粒子束脉冲切分为多个子脉冲并改变传输方向，相较于现有技术，能够保证从不同方向入射的射线脉冲之间时间间隔短。
[0024]2、能够在极短的时间内完成带电粒子束脉冲分束，满足放射治疗设备对不同方向入射的子脉冲时间间隔的要求。
[0025]3、采用交变脉冲电源产生交变磁场，能够交替的改变子脉冲的传输方向。
[0026]4、子脉冲的数量和偏转角度可控，灵活度高。
附图说明
[0027]图1是分束元件为踢束器时，2个踢束器的装配示意图；
[0028]图2是实施例三中带电粒子束脉冲被分为上、下、左、右四个方向子脉冲的示意图。
[0029]附图中：1
‑
第一踢束器、2
‑
第二踢束器、3
‑
真空盒。
具体实施方式
[0030]为了使本领域的人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合本技术的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本技术创造。
[0031]实施例一：
[0032]一种带电粒子束脉冲分束装置，包括分束元件和交变脉冲电源，所述交变脉冲电源用于对分束元件施加脉冲电压，将带电粒子束脉冲切分成偏转方向不同的多个子脉冲，所述子脉冲时间长度与脉冲电压平顶宽度相同，所述子脉冲的数量与脉冲电压的脉冲数量相同，依据子脉冲的数量确定分束元件的数量。优选的，所述子脉冲的长度相等。在其他一些实施例中，所述子脉冲的长度还可不等。
[0033]以带电粒子中的电子束为例，电子源产生具有第一能量的带电粒子束脉冲，所述电子源包括驱动激光器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带电粒子束脉冲分束装置，其特征在于，包括分束元件和交变脉冲电源，所述交变脉冲电源用于对分束元件施加脉冲电压，将带电粒子束脉冲切分成偏转方向不同的多个子脉冲，所述子脉冲时间长度与脉冲电压平顶宽度相同，所述子脉冲的数量与脉冲电压的脉冲数量相同，依据子脉冲的数量确定分束元件的数量。2.根据权利要求1所述的一种带电粒子束脉冲分束装置，其特征在于，设定带电粒子束脉冲的时间总长度为t0，切分成为n个子脉冲的时间长度分别为t1、t2、t3、t
4......
t
n
，则t1+t2+t3+t4+
......
+t
n
＝t0，脉冲电压的脉冲数量为n个，且n个脉冲电压的平顶宽度分别为t1、t2、t3、t
4......
t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建新，吴岱，赵剑衡，陈门雪，鲁燕华，周奎，张鹏，陈立均，闫陇刚，罗星，邓德荣，张德敏，王汉斌，柏伟，劳成龙，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：新型
国别省市：