CN103841745B - 回旋加速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高射束效率的回旋加速器。本发明所涉及的回旋加速器（1）具备：中空的磁轭（3）；上杆（6）和下杆（7），配置于磁轭（3）内；离子源（2），生成离子；聚束器（8），至少一部分进入到磁轭（3）内，且对从离子源（2）送出的离子束（R）的前进方向的密度进行调整；及偏转器（9），使通过聚束器（8）的离子束（R）偏转而入射于正中面（P）。

Description

回旋加速器

技术领域

本申请主张基于2012年11月20日申请的日本专利申请第2012-254346号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种具有聚束器的回旋加速器。

背景技术

以往，作为与回旋加速器相关的技术文献，已知有例如日本特开2004-31115号公报。在该公报中记载有如下内容，即具有外部离子源的回旋加速器中，在使从外部离子源送出的离子束入射于回旋加速器中心的前级设置聚束器。

以上的聚束器用作在高频电场内高效地进行离子束的加速。即，由于电位差在高频电场内发生周期性变化，因此离子束在前进方向（相位方向）上产生因电位差而加速的部位及不加速的部位。因此，通过设置聚束器来提高射束效率，所述聚束器以在离子束加速的部位聚焦的方式对前进方向的密度进行调整。

专利文献1：日本特开2004-31115号公报

然而，若通过聚束器对离子束的前进方向的密度进行调整，则在被聚焦的离子之间发生由空间电荷效应引起的排斥而聚束效应下降。离子束的电流值越高，以上的空间电荷效应越明显。聚束效应因空间电荷效应而下降，从而导致回旋加速器的射束效率下降的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种提高射束效率的回旋加速器。

为解决上述课题，本发明的特征在于，具备：中空的磁轭；第1杆和第2杆，配置于磁轭内；离子源，生成离子；聚束器，至少一部分进入到磁轭内，对从离子源送出的离子束的前进方向的密度进行调整；及偏转器，使通过聚束器的离子束偏转而入射于正中面（メディアンプレーン）。

根据该回旋加速器，聚束器的至少一部分进入到磁轭内，因此与将聚束器配置于磁轭外部的以往的结构相比，能够缩短聚束器与偏转器之间的距离。因此，能够在通过聚束器对离子束的前进方向（相位方向）的密度进行调整之后，且在离子束通过空间电荷效应扩散之前到达偏转器，因此能够在具有较高聚束效应的状态下使离子束加速，且能够提高射束效率。

本发明所涉及的回旋加速器中，聚束器的至少一部分也可进入到第1杆内。

根据该回旋加速器，能够进一步缩短聚束器与偏转器的距离，因此即使是大型的回旋加速器也能够适当地接近配置聚束器与偏转器，且能够提高射束效率。

本发明所涉及的回旋加速器中，聚束器的电极部也可位于偏转器侧的端部。

根据该回旋加速器，对离子束的前进方向的密度进行调整的电极部位于偏转器侧的端部，因此与电极部位于偏转器侧的端部以外时相比，能够在离子束通过空间电荷效应扩散之前到达偏转器，且有利于提高射束效率。

本发明所涉及的回旋加速器中，磁轭也可具有：第1孔，聚束器的至少一部分进入到该孔中；及第2孔，相对于偏转器形成在与第1孔相反的一侧。

根据该回旋加速器，与不具有第2孔时相比，能够保持磁轭的对称性，因此抑制正中面中的磁场变得容易。

发明效果：

根据本发明能够提供一种提高射束效率的回旋加速器。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的回旋加速器的一实施方式的剖面图。

图2是表示图1的聚束器的剖面图。

图中：1-回旋加速器，2-离子源，3-磁轭，3a-上表面，3b-下表面，3c-第1孔，3e-第2孔，4-杆，5-线圈，6-上杆（第1杆），6a-凹部，7-下杆（第2杆），8-聚束器，8a-主体部，8b-电极部，8c-端面，9-偏转器，P-正中面，R-离子束。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。

如图1所示，本实施方式所涉及的回旋加速器1为使从离子源2送出的离子束R加速而出射的横置型加速器。作为构成离子束R的离子，可举出例如质子和重离子等。

以上的回旋加速器1例如用作PET[Positron Emission Tomography]用回旋加速器、硼中子捕获疗法用回旋加速器、RI[Radio Isotope]制剂用回旋加速器、中子源用回旋加速器、质子用回旋加速器及氘核用回旋加速器。

回旋加速器1具备离子源2、在内部形成规定的空间的中空的磁轭3、杆4、线圈5、聚束器8及偏转器9。

离子源2设置于磁轭3的外部，且其为生成离子的外部离子源。图1中，在圆盘型回旋加速器1的中心轴C上设置有离子源2，但无须一定要将离子源2设置在中心轴C上。离子源2也可设置于回旋加速器1的下侧，而非上侧。并且，离子源2的一部分或整体也可进入到磁轭3内。

杆4是包含上杆（第1杆）6及下杆（第2杆）7的磁极。上杆6配置于磁轭3内部的上表面3a，下杆7配置于磁轭3内部的下表面3b。在上杆6及下杆7的周围配置有圆环状的线圈5，通过对线圈5的电流供给而在上杆6及下杆7之间产生铅垂方向的磁场。在这些上杆6及下杆7之间形成离子束R进行环绕的正中面P。

并且，回旋加速器1具备D形电极（未图示）。D形电极从中心轴C的延伸方向观察时形成为扇形。在D形电极的内部形成有沿中心轴C的周向贯穿的空腔，正中面P位于该空腔内。回旋加速器1中，通过向D形电极供给交流电流而在空腔内产生高频电场，通过高频电场中的电位差的周期性变化来使离子束R反复加速。

聚束器8是对离子束R的前进方向（相位方向）的密度进行调整的装置。聚束器8以与高频电场中的电位差的周期性变化对应的方式使离子束R以前进方向的规定间隔聚焦，从而提高回旋加速器1的射束效率。

聚束器8配置于中空的磁轭3内。具体而言，聚束器8配置于在磁轭3上形成的聚束器用第1孔3c的内部。第1孔3c是沿中心轴C所形成的贯穿孔，以使磁轭3内部的空间与磁轭3的外部连通。从离子源2送出的离子束R通过第1孔3c到达聚束器8。

并且，聚束器8的一部分进入到在上杆6上所形成的凹部6a内。即，聚束器8的大部分被容纳于磁轭3的第1孔3c，并且其一部分（上杆6侧）进入到上杆6的凹部6a内。上杆6的凹部6a与聚束器3的第1孔3c对应地形成，且沿中心轴C朝下方凹陷。

另外，磁轭3具有相对于偏转器9在与第1孔3c的相反一侧形成的第2孔3e。第2孔3e为相对于偏转器9与第1孔3c大致对称地形成的贯穿孔。即，为了确保磁轭3的对称性，第2孔3e的大小和形状形成为尽量与第1孔3c相同。

同样，下杆7具有相对于偏转器9与上杆6的凹部6a大致对称地形成的凹部7a。凹部7a与磁轭3的第2孔3e对应地形成，且沿中心轴C朝上方凹陷。

图2是表示聚束器8的剖面图。如图2所示，聚束器8具有圆筒状的主体部8a及关闭圆筒状的主体部8a的偏转器9侧的开口的电极部8b。即，电极部8b位于聚束器8的偏转器9侧的端部。主体部8a及电极部8b为一体部件，例如，由铜等导电材料构成。

聚束器8配置成与偏转器9成规定的距离。具体而言，聚束器8优选配置成偏转器9侧的端面8c与偏转器9之间的距离为10cm～30cm。

聚束器8的端面8c与偏转器9相距10cm以上，从而在到达偏转器9的期间能够充分地得到对离子束R的密度进行调整的聚束效应。并且，聚束器8的端面8c与偏转器9的距离小于30cm，从而能够在聚束效应因空间电荷效应而下降之前到达偏转器9。

在聚束器8中，从未图示的电源供给电流。离子束R在圆筒状的主体部8a的内部前进而通过电极部8b，从而进行前进方向的密度的调整。通过聚束器8的离子束R朝向偏转器9前进。

另外，聚束器8的结构并不限定于上述的结构。例如，电极部8b也可不设置于主体部8a的偏转器9侧的端部，而设置于相反一侧的端部和主体部8a的中部。此时，优选电极部8b与偏转器9之间的距离为10cm～30cm。

偏转器9为使离子束R入射（导入）到正中面P的装置。偏转器9从电源（未图示）被供给电流，并使沿着回旋加速器1的中心轴C前进的离子束R偏转而入射到正中面P。偏转器9配置在上杆6及下杆7之间且回旋加速器1的大致中心。

通过偏转器9入射到正中面P的离子束R通过杆4的磁场及D形电极的电场作用描绘螺旋状的轨道的同时进行加速。离子束R充分加速之后从轨道引出而朝外部输出。

根据以上说明的本实施方式所涉及的回旋加速器1，聚束器8配置于磁轭3内，因此与将聚束器8设置于磁轭3外部的以往的结构相比，能够缩短聚束器8与偏转器9之间的距离。因此，能够在通过聚束器8对离子束R的前进方向（相位方向）的密度进行调整之后，在离子束R因空间电荷效应而扩散之前到达至偏转器9，所以也能够在具有较高聚束效应的状态下使离子束R加速，且提高射束效率。

并且，在该回旋加速器1中，聚束器8的一部分进入到上杆6的凹部6a内，因此能够进一步缩短聚束器8与偏转器9之间的距离。因此，根据该回旋加速器1，即使是大型的回旋加速器也能够以适当的间隔配置聚束器8及偏转器9，且提高射束效率。

另外，根据该回旋加速器1，聚束器8的电极部8b位于主体部8a的偏转器9侧的端部，因此与电极部8b位于偏转器9侧的端部以外时相比，能够在离子束R通过空间电荷效应扩散之前到达至偏转器9，且有利于提高射束效率。

并且，在该回旋加速器1中，具有相对于偏转器9在与第1孔3c的相反一侧形成的第2孔3e，因此与不具有第2孔3e时相比，能够确保磁轭3的对称性，控制正中面P中的磁场变得容易。

本发明并不限定于上述实施方式。例如，离子束R也可从磁轭的下侧入射。此时，聚束器配置于磁轭下侧的孔，进入到在下杆上形成的凹部。

另外，聚束器无须一定要进入到在上杆或下杆上形成的凹部。聚束器也可不到达上杆或下杆而容纳于在磁轭上形成的孔的内部。并且，聚束器的至少一部分进入到磁轭内即可，剩余部分也可突出到磁轭外部。

并且，磁轭中，无须一定要设置未配置有聚束器的第2孔。同样，在上杆及下杆中未进入聚束器的杆上无须一定要形成凹部。

另外，回旋加速器也可采用立置型的，而非横置型的。此时，上述实施方式的说明中的上下方向成为左右方向，上杆及下杆成为右杆及左杆。

Claims (3)

1.一种回旋加速器，其具备：

中空的磁轭；

第1杆和第2杆，为配置于所述磁轭内的磁极；

离子源，生成离子；

聚束器，至少一部分进入到所述磁轭内，且对从所述离子源送出的离子束的前进方向的密度进行调整；及

偏转器，使通过所述聚束器的离子束偏转，而入射于在上述第1杆以及上述第2杆之间形成而上述离子束进行环绕的正中面，

所述聚束器具有：圆筒状的主体部；以及电极部，位于所述偏转器侧的端部，并且将所述主体部的所述偏转器侧的开口关闭。

2.根据权利要求1所述的回旋加速器，其中，

所述聚束器的至少一部分进入到所述第1杆内。

3.根据权利要求1所述的回旋加速器，其中，

所述磁轭具有：第1孔，所述聚束器的至少一部分进入到该孔中；及第2孔，相对于所述偏转器与所述第1孔对称地形成。