CN104335685B - 用于使带电粒子偏转的偏转板和偏转设备 - Google Patents

Abstract

用于使带电粒子偏转的偏转板具有凹进部。

Description

用于使带电粒子偏转的偏转板和偏转设备

技术领域

本发明涉及一种用于使带电粒子偏转的偏转板以及一种用于使带电粒子偏转的偏转设备。

背景技术

已知通过电场和/或磁场来使移动的带电粒子偏转。同样已知通过将电压施加到导电板上来生成电场。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种改进的用于使带电粒子偏转的偏转板。该任务通过根据本发明的偏转板来解决。本发明的另一任务在于，提供一种改进的用于使带电粒子偏转的偏转设备。该任务通过根据本发明的偏转设备来解决。

根据本发明的用于使带电粒子偏转的偏转板具有凹进部，所述偏转板被构造为金属涂覆的电路板并且所述凹进部被构造在金属涂层中。有利地，该偏转板相较于没有凹进部的偏转板生成具有改善的空间分布的电场。

在该偏转板的一种优选的实施方式中，该偏转板被构造为基本上平坦的板。有利地，该偏转板于是可以简单且低成本地制造。尤其是，该偏转板有利地可以被制造为电路板，例如印刷电路板。

在该偏转板的一种实施方式中，该凹进部被构造为孔洞。有利地，由此由该偏转板生成的电场在孔洞的区域中被减弱。

在该偏转板的另一种实施方式中，该凹进部被构造为槽缝。有利地，该凹进部的该构造也导致通过该偏转板产生的电场在该凹进部的区域中的减弱。

合乎目的的是，该凹进部居中地布置在该偏转板中。有利地，通过该偏转板产生的电场的空间分布于是具有更平坦的分布。

在该偏转板的一种合乎目的的实施方式中，该偏转板具有导电材料，尤其是金属。有利地，该偏转板于是可以被充电到一电势。

根据本发明的用于使带电粒子偏转的偏转设备具有上述类型的第一偏转板。有利地，可以利用该偏转设备来使粒子射束的带电粒子偏转。由于有利地构造的偏转板，可以使用该偏转设备来选择性地使来自带电粒子的相继束的射束的各个粒子束偏转。

在该偏转设备的一种优选的实施方式中，该偏转设备具有上述类型的第二偏转板。有利地，在该偏转设备的偏转板之间于是可以生成电势差。

在该偏转设备的一种特别优选的实施方式中，偏转板被构造为基本上平坦的板。在此，第一偏转板和第二偏转板垂直于第二空间方向定向。此外，第一偏转板和第二偏转板在第二空间方向上彼此间隔。有利地，在该偏转设备中，电场的指向第二空间方向的分量在垂直于第二空间方向的空间方向上近似矩形地伸展。

在该偏转设备的一种改进方案中，该偏转设备具有第三偏转板和第四偏转板。在此，第三偏转板相对于第一偏转板在垂直于第二空间方向的第三空间方向上偏移。此外，第四偏转板相对于第二偏转板在第三空间方向上偏移。有利地，于是可以在第三偏转板与第四偏转板之间施加与在第一偏转与第二偏转板之间不同的电势差。

在该偏转设备的一种优选的实施方式中，该偏转设备构造为使在第三空间方向上移动的带电粒子朝第二空间方向偏转。有利地，该偏转设备于是可以被用于使来自粒子射束的各个粒子或粒子束选择性地偏转。

附图说明

本发明的上面所描述的特性、特征和优点以及其实现的方式和方法结合以下的对实施例的描述而能够更清楚且更明白地理解，所述实施例结合附图更详细地予以阐明。在这里：

图1示出微粒治疗仪器的示意图；

图2示出偏转设备的示意图；

图3示出该偏转设备的板对的第一剖面；

图4示出该偏转设备的板对的俯视图；

图5示出该偏转设备的板对的第二剖面；以及

图6示出该板对之内的场强分布的曲线图。

具体实施方式

图1以极为示意性的图示出作为偏转设备的示范性应用的微粒治疗仪器100。然而，偏转设备也可以使用在多个其他应用领域中。本发明绝对不限于微粒治疗仪器的领域。

微粒治疗仪器100可以被用于执行微粒治疗，其中利用带电粒子（微粒）轰击患者的患病的身体部分。带电粒子例如可以是质子。患者的疾病例如可以是肿瘤。

微粒治疗仪器100包括沿着z方向103接连地布置的离子源110、聚束设备120、偏转设备130、孔板140和粒子加速器150。

离子源110用于产生带电粒子的射束115。粒子射束115的粒子例如可以是质子。粒子射束115的粒子沿着z方向103离开离子源110。粒子射束115的粒子可以在离开离子源110时例如具有10keV到20keV的能量。

聚束设备120用于将连续的粒子射束115划分成离散的粒子束125。粒子束125沿着z方向103离开聚束设备120。聚束设备120也可以取消。

偏转设备130用于将各个粒子束125（或连续的粒子射束115的各个粒子）选择性地相对于其沿着z方向103伸展的移动朝垂直于z方向103的y方向102偏转。

通过偏转设备130偏转的粒子和粒子束125不或不完全通过跟随偏转设备130的孔板140，而未被偏转的粒子和粒子束125通过孔板140。在微粒治疗仪器100的替代的实施方式中，仅通过偏转设备130朝y方向102偏转过的粒子和粒子束125完全通过孔板140。

已通过孔板140的粒子和粒子束125到达粒子加速器150中，在那里其被加速到较高的例如80MeV到250MeV的动能。粒子加速器150例如可以是线性加速器。尤其是，粒子加速器150可以是RF线性加速器。

图2示出偏转设备130的示意图。在图2中所示的实施方式中，偏转设备130包括六个用于使带电粒子的粒子束125偏转的偏转板。详细地，偏转设备130在所示的实施方式中包括第一偏转板210、第二偏转板220、第三偏转板230、第四偏转板240、第五偏转板250和第六偏转板260。

第一偏转板210和第二偏转板220形成第一板对201。第三偏转板230和第四偏转板240形成第二板对202。第五偏转板250和第六偏转板260形成第三板对203。在其他实施方式中，偏转板230也可以具有少于三个的板对201、202、203或多于三个的板对201、202、203。

板对201、202、203沿着z方向103接连地布置。每个板对201、202、203的两个相应的偏转板在z方向103上并且在垂直于y方向102和z方向103的x方向101上位于分别共同的位置处并且在y方向102上彼此间隔。粒子串125在z方向103上在板对201、202、203的两个相应的偏转板之间伸展。

偏转板210、220、230、240、250、160具有导电的材料，优选地金属。偏转板210、220、230、240、250、160例如可以被构造为具有金属涂层的电路板。

在板对201、202、203的偏转板之间可以分别生成电势差并且因此生成电场，以便将粒子束125的在z方向103上移动的粒子朝y方向102偏转。例如，第一板对201的第一偏转板210可以被置于正电压上，并且第一板对201的第二偏转板220可以被置于同样数值的负电压上。在不同的板对201、202、203中产生的电势差可以彼此不同。为了仅将按快速的时间顺序相继的粒子束125中的各个粒子束125朝y方向102偏转，必须将时间上短的电压脉冲施加到偏转板210、220、230、240、250、260上。

如果偏转板210、220、230、240、250、260被构造为封闭的平面板，则在板对201、202、203中生成的电场的指向y方向102的分量在z方向103上具有高斯状分布。然而更有利的是，电场的指向y方向102的分量的分布在z方向103上在板对201、202、203之内遵循近似的矩形函数。

为了近似于电场的指向y方向102的分量的该优选空间分布，偏转设备130的偏转板210、220、230、240、250、260分别具有凹进部。这随后借助图3至图5予以阐明，所述图示出第一板对201的图示。其余的板对202、203优选地与第一板对201相同地被构造。

图3示出第一板对201的第一剖面。第一剖面在此垂直于z方向103伸展。第一板对201的第一偏转板210和第二偏转板220在x方向101上具有宽度301。宽度301例如可以为4mm。偏转板210、220在y方向102上分别具有厚度302。厚度302例如可以为0.1 mm。第一偏转板210和第二偏转板220在y方向102上彼此具有距离312。距离312例如可以为6 mm。

图4示出在与y方向102相反的观察方向上第一板对201的第一偏转板210的俯视图。在图4中不可见的第二偏转板220优选地与第一偏转板210相同地被构造。在z方向103上，第一偏转板210具有长度303，该长度例如可以为4 mm。

此外，第一偏转板210具有矩形的孔洞300。孔洞300居中地布置在第一偏转板210中。在x方向101上，孔洞300具有孔洞宽度311，该孔洞宽度例如可以为1mm。在z方向103上，孔洞300具有孔洞长度313，该孔洞长度例如同样可以为1mm。

如果第一偏转板210被构造为金属涂覆的电路板，则在金属涂层中构造孔洞300就足够了。

代替居中布置的孔洞300，第一偏转板210也可以具有非居中布置的孔洞。

代替孔洞300，第一偏转板210也可以具有连贯的槽缝，该槽缝将第一偏转板210划分为两个部分。该槽缝例如可以在x方向101上或在z方向103上定向。如果第一偏转板210被构造为金属涂覆的电路板，则在金属涂层中构造槽缝就足够了。分成两部分的偏转板210的两个区段于是可以被布置在共同的电路板上。

图5示出第一板对201的偏转板210、220的第二剖面。该剖面在图5中垂直于x方向101实现。

图6以曲线图600示出在板对201、202、203之内得出的空间场强分布。在曲线图600的水平轴线上绘制了在板对201、202、203的区域中的z方向103。在曲线图600的垂直轴线上绘制了电场强度的指向y方向102的分量601。

第一场分布610说明电场强度在y方向102上在板对201、202、203的上偏转板与下偏转板之间的中心的分布。可识别的是，第一场分布610相对于高斯状分布更强烈地近似于矩形函数。对矩形函数的该近似通过设置在偏转板210、220、230、240、250、260中的孔洞300实现。

第二场分布620说明电场强度在y方向102上在与板对201、202、203的另一偏转板相比在y方向102上更接近一个偏转板的位置处的分布。可识别的是，第二场分布620在板对201、202、203的中心在z方向103上凸形地被构造。

尽管本发明详细地通过优选的实施例被进一步举例说明和描述，但本发明并不受公开的例子所限制。其他变型方案可以由本领域技术人员由此推导出，而不离开本发明的保护范围。

Claims (10)

1.用于使带电粒子偏转的偏转板，其中所述偏转板具有凹进部（300），所述偏转板被构造为金属涂覆的电路板并且所述凹进部（300）被构造在金属涂层中。

2.根据权利要求1所述的偏转板，

其中所述偏转板被构造为基本上平坦的板。

3.根据前述权利要求之一所述的偏转板，

其中所述凹进部（300）被构造为孔洞。

4.根据权利要求1或2之一所述的偏转板，

其中所述凹进部（300）被构造为槽缝。

5.根据权利要求1或2所述的偏转板，

其中所述凹进部（300）居中地布置在所述偏转板中。

6.用于使带电粒子偏转的偏转设备（130），

其中所述偏转设备（130）具有第一偏转板，所述第一偏转板是根据前述权利要求之一所述的偏转板。

7.根据权利要求6所述的偏转设备（130），

其中所述偏转设备（130）具有第二偏转板，所述第二偏转板是根据权利要求1至5之一所述的偏转板。

8.根据权利要求7所述的偏转设备（130），

其中所述第一偏转板和所述第二偏转板根据权利要求2来构造，

其中所述第一偏转板和所述第二偏转板垂直于第二空间方向（102）定向并且在所述第二空间方向（102）上分别具有厚度（302），

其中所述第一偏转板和所述第二偏转板在所述第二空间方向（102）上彼此间隔。

9.根据权利要求8所述的偏转设备（130），

其中所述偏转设备（130）具有第三偏转板（230）和第四偏转板（240），其中所述第三偏转板（230）相对于所述第一偏转板在垂直于所述第二空间方向（102）的第三空间方向（103）上偏移，

其中所述第四偏转板（240）相对于所述第二偏转板在所述第三空间方向（103）上偏移，

其中所述第一偏转板和所述第二偏转板在所述第三空间方向（103）上具有长度（303）。

10.根据权利要求9所述的偏转设备（130），

其中所述偏转设备（130）被构造为使在所述第三空间方向（103）上移动的带电粒子朝所述第二空间方向（102）偏转。