[发明专利]用于提取不同能量的带电粒子的回旋加速器

说明书

本发明涉及用于提取不同能量的带电粒子的回旋加速器。一种回旋加速器包括：真空室，其由周缘壁限界并且包括开口；靶支撑元件，其密封地联接至开口的在真空室外部的下游端、并且包括管状通道，管状通道通向用于固持靶的靶固持器；第一剥离器组件，具有位于第一剥离位置以用于对第一能量Ei的带电粒子进行剥离的剥离器；其中，该回旋加速器包括能量特定提取套件，其包括：第二剥离器组件，其具有位于第二剥离位置以用于对第二能量Ej的带电粒子进行剥离的剥离器；以及插入件，其待夹在开口的下游端与靶支撑元件之间，具有插入件通道，以用于改变管状通道的取向以匹配第二提取路径，使得这些第二能量Ej的已修改带电粒子被靶固持器所拦截。

技术领域

本发明涉及一种回旋加速器，其能够从其螺旋路径提取出不同能量的螺旋运动的加速带电粒子束流并使其朝向靶转向，以例如用于产生特定的放射性同位素。具体地，本发明涉及一种提供有能量特定提取套件的回旋加速器，该能量特定提取套件用于改变回旋加速器的提取设定，使得可以通过剥离来提取特定能量Ei或不同能量Ej的粒子，并且使得粒子可以到达靶。能量特定提取套件包括用于提取特定能量Ej的带电粒子的剥离器组件、以及用于将靶定向成与粒子束流在穿过剥离器之后所遵循的提取路径Sj相交叉的插入件。能量特定提取套件允许容易地改变回旋加速器的提取设定，以便用不同能量的粒子击中靶。能量特定提取套件具有成本效益，并且不包括铰接零件或其他精密零件。

背景技术

回旋加速器是一种圆形粒子加速器，其中带负电或带正电的粒子沿着螺旋路径从回旋加速器的中心向外加速，直到具有几MeV的能量。存在各种类型的回旋加速器。在等时性回旋加速器中，粒子束流以相同的时间行经螺旋路径的每个相继循环或循环的一部分。回旋加速器用于各种领域，例如用于核物理学、医学治疗(如质子治疗)、或用于核医学，例如用于产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提取系统、以及用于在回旋加速器中创造并维持真空的真空系统。

注入系统以相对较低的初始速度将粒子束流引入到回旋加速器中心处或附近的加速间隙(7)中。RF加速系统通过由磁系统产生的磁场使此粒子束流在加速间隙内沿着螺旋路径(5)向外引导地按顺序且重复地加速。

磁系统产生磁场，该磁场沿着螺旋路径(5)引导带电粒子束流并使其聚焦，直到该带电粒子束流达到其目标能量Ei。如图1(a)所展示的，通过缠绕在两个磁极(2)上的一个或多个螺线管主线圈(9)在例如这些磁极之间限定的加速间隙(7)中产生磁场。

主线圈(9)封闭在磁通返回件内，该磁通返回件将磁场限制在回旋加速器内。从由加速间隙(7)和密封该加速间隙(7)的周缘壁(8)限定的真空室被抽真空。周缘壁提供有用于允许从间隙中提取出束流的至少一个开口(8o)。

当粒子束流达到其目标能量Ei时，提取系统在提取点处从回旋加速器中提取该粒子束流并且通过周缘壁中的开口(8o)将该粒子束流朝向提取通道引导。存在几种提取系统，并且是本领域普通技术人员已知的。

提取系统包括由薄片(例如由石墨制成)组成的剥离器(13)，该剥离器能够从撞击剥离器的粒子中提取电荷，从而改变粒子的电荷，并且改变这些粒子的路径，引导它们通过开口并沿着提取通道离开回旋加速器。剥离器一般是剥离器组件(10i)的一部分，该剥离器组件包括用于将剥离器固持在距旋转轴(11)特定距离ri处的托架(12i)。旋转轴可旋转地安装在加速间隙(7)内，并且可以旋转以使剥离器进入和离开与具有能量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，可以在单个旋转轴上安装多于一个的剥离器，以用于在原位剥离器损坏的情况下使新的剥离器处于碰撞位置。