[实用新型]回旋加速器和用于回旋加速器的磁极

说明书

技术领域

本实用新型涉及回旋加速器。具体地，本实用新型涉及等时性扇形聚焦回旋加速器，所述回旋加速器对具有两个磁极的两个相反丘扇块(hill sector)之间产生的磁场具有增强的微调控制。

背景技术

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。

尤其由于用于磁极的钢的缺陷和/或不均匀性、机加工精度、以及由于不同批次的钢之间的差异，因此难以制造产生完全可预测的磁场的一对磁极。由于这个原因，经常切掉丘扇块的一条侧边缘来容纳侧极插入件。根据校准测试的结果，所述侧极插入件被移除并且加以机加工以修改其上表面和/或其侧表面的形貌，并且将之重新定位到丘扇块上。该操作允许校正实际磁场并且进行重复直到其与目标磁场匹配。包括移除、机加工、和重新定位侧极插入件的这些迭代校正会是时间长且麻烦的。因为必须以完全相同方式对所有丘扇块的侧极插入件进行相同的操作，所以尤其如此。

因此现有技术仍然需要提供一种等时性扇形聚焦回旋加速器来允许容易且有成本效益地将丘扇块之间的丘间隙部分处形成的磁场微调为与其目标特性相匹配。

实用新型内容

以所附的独立权利要求限定了本实用新型。在从属权利要求中限定了优选的实施例。

本实用新型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，至少一个丘扇块的上表面进一步包括：

●-凹陷，所述凹陷沿着与所述上外围边缘和所述上中心边缘相交的纵向轴线在近端与远端之间延伸一段长度，所述凹陷在其长度的至少 80％上与所述第一和第二上侧边缘分开，以及