CN109819573A - 激光离子加速装置及应用其的医用激光离子治疗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种激光离子加速装置，包括靶室，所述的靶室内固定设有绝缘支架，绝缘支架上设有贯通靶室两侧的激光通道，激光通道的一端设有固体靶，还包括激光器，激光器的激光从激光通道的另一端射入，激光通道的一端连接有离子引出管，离子引出管延伸至靶室的外侧，离子引出管的端部连接有激光离子束优化组件。本发明提出一种激光离子加速装置及应用其的医用激光离子治疗装置，其激光离子加速装置能对激光束进行整形优化，以得到更好品质的激光束流，同时也可提高激光离子治疗装置的治疗效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光离子加速装置及应用其的医用激光离子治疗装置。
背景技术
由于激光技术的迅速发展，已经可以利用超强激光脉冲与固体靶相互作用产生高能离子束，这使得建造新一代紧凑、造价相对低廉的小型化激光离子加速器成为可能。从而进一步促进了激光离子治疗、诊断等在医学方面的应用。
在癌症治疗中，使用了阳子线、重粒子线。该重粒子线的碳离子是主流。该碳离子由离子源生成，由多个加速器加速，照射到患者的患部。所以在治疗中激光离子束的照射输送就显得比较重要。
发明内容
本发明提出一种激光离子加速装置及应用其的医用激光离子治疗装置，其激光离子加速装置能对激光束进行整形优化，以得到更好品质的激光束流，同时也可提高激光离子治疗装置的治疗效果。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种激光离子加速装置，包括靶室，所述的靶室内固定设有绝缘支架，绝缘支架上设有贯通靶室两侧的激光通道，激光通道的一端设有固体靶，还包括激光器，激光器的激光从激光通道的另一端射入，激光通道的一端连接有离子引出管，离子引出管延伸至靶室的外侧，离子引出管的端部连接有激光离子束优化组件。
本发明还进一步设置为，所述的激光离子束优化组件包括依次相连的射频四极场加速器、束流输运管道、电子消除器、漂移形加速器、离子线性加速器，束流输运管道上设置有聚焦磁铁，射频四极场加速器与束流输运管道之间设有束诊元件，束流输运管道与电子消除器之间设有束诊元件，电子消除器与漂移形加速器之间设有束诊元件，漂移形加速器与离子线性加速器之间设有束诊元件。
本发明还进一步设置为，所述的激光离子束优化组件包括线性加速器、偏转电磁铁及凸轨电磁铁，偏转电磁铁的一端与线性加速器连接，偏转电磁铁的另一端与凸轨电磁铁的一端连接，偏转电磁铁用于输送线性加速器的离子束，并使该离子束绕转而加速至规定的能量，凸轨电磁铁用于控制绕转而来的离子束错开其绕转轨道，还包括控制装置，控制所述凸轨电磁铁的励磁量，并且基于所述激光离子源的脉冲定时，控制所述凸轨电磁铁的励磁定时。
本发明还进一步设置为，所述的电子消除器为管形，电子消除器的内壁上设有电极柱。
本发明还进一步设置为，所述的电子消除器由同轴设置的内管和外管构成，内管和外管径向间隔设置，内管由隔磁材料制成，外管由导电材料制成，内管和外管之间通过绝缘块连接，电极柱一端与外管连接，电极柱的另一端伸入至内管。
本发明还进一步设置为，所述的激光器设置在靶室的外侧，激光器射出的激光与激光通道平行且与激光通道中的激光方向相反，激光器射出的激光经过反射镜一和反射镜二被导向激光通道，反射镜一设置在靶室外侧位于激光器射出激光的方向上，反射镜二设置于靶室内。
本发明还进一步设置为，所述的靶室的侧面上连接有真空管道，所述的真空管道的另一端通过匹配管道与真空泵相连。
本发明还进一步设置为，所述的固体靶通过绝缘座与激光通道连接，绝缘座为环形，固体靶固定设置在绝缘座的中间位置。
一种医用激光离子治疗装置，包括依次连接的激光离子加速装置、取出设备、照射装置，取出设备取出由所述激光离子加速装置加速的离子束，照射装置将由所述取出设备取出的离子束照射到照射对象。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的一种激光离子加速装置具有激光离子束优化组件，其激光离子加速装置出来的离子束，经过射频四极场加速器、束流输运管道、电子消除器、漂移形加速器、离子线性加速器，的整形、加速、消除热电子等优化后，其激光束品质得到很大的提高，为后续的利用提供了应用空间。
(2)本发明提供的一种激光离子加速装置具有激光离子束优化组件，其激光离子加速装置出来的离子束，经过线性加速器、偏转电磁铁、凸轨电磁铁的多级加速后可加速至足够的能量，增大绕转电流值，而且能提高离子束的利用效率。
(3)本发明的激光离子束优化组件中设有电子消除器，其可以消除激光电离气体产生的热电子，进而消除可能产生的电磁场干扰。
(4)本发明中激光器射出的激光经过两个反射镜的反射后进入激光通道，其结构设计合理，使得整个设备可被设计小巧便携。
(5)本发明提供的医用激光离子治疗装置，其整体可设计得比较小巧，且激光束得到优化加速后，品质得到很大的提高，为激光离子治疗提供了更广阔前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明激光离子束优化组件的结构示意图；
图3为本发明激光离子束优化组件的结构示意图；
图4为本发明图电子消除器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如下参考图1-4对本发明进行说明：
一种激光离子加速装置，包括靶室10，所述的靶室10内固定设有绝缘支架20，绝缘支架20上设有贯通靶室10两侧的激光通道30，激光通道30的一端设有固体靶40，还包括激光器50，激光器50的激光从激光通道30的另一端射入，激光通道30的一端连接有离子引出管60，离子引出管60延伸至靶室10的外侧，离子引出管60的端部连接有激光离子束优化组件70。
其中，所述的激光离子束优化组件70包括依次相连的射频四极场加速器701、束流输运管道702、电子消除器703、漂移形加速器704、离子线性加速器705，束流输运管道702上设置有聚焦磁铁706，射频四极场加速器701与束流输运管道702之间设有束诊元件707，束流输运管道702与电子消除器703之间设有束诊元件707，电子消除器703与漂移形加速器704之间设有束诊元件707，漂移形加速器704与离子线性加速器705之间设有束诊元件707。
射频四极场加速器用于对激光器发出的电子束进行加速，束流输运管道用于输送激光束，电子消除器用于消除激光电离气体产生的热电子，漂移形加速器和离子线性加速器用于对激光束进行再次加速。
束诊元件包括有束流位置诊断器、束流强度诊断器和束流发射度诊断器，束诊元件用于对相应位置处的束流信息进行检测，束诊元件主要用于对相应的束流进行检测，而检测到的束流信息可以作为反馈。
其中，所述的激光离子束优化组件70包括线性加速器708、偏转电磁铁709及凸轨电磁铁710，偏转电磁铁709的一端与线性加速器708连接，偏转电磁铁709的另一端与凸轨电磁铁710的一端连接，偏转电磁铁709用于输送线性加速器708的离子束，并使该离子束绕转而加速至规定的能量，凸轨电磁铁710用于控制绕转而来的离子束错开其绕转轨道，还包括控制装置，控制所述凸轨电磁铁710的励磁量，并且基于所述激光器50的脉冲定时，控制所述凸轨电磁铁710的励磁定时。
线性加速器，对从激光器发出的离子束进行加速；偏转电磁铁，输送所述线性加速器的离子束，使该离子束绕转而加速至规定的能量；凸轨电磁铁，每当所述离子束绕转而来就错开其绕转轨道；控制装置，控制所述凸轨电磁铁的励磁量，而且基于所述激光离子源的脉冲定时，控制所述凸轨电磁铁的励磁定时。
使凸轨电磁铁与激光离子源的脉冲定时同步地进行励磁，励磁量恒定，错开励磁定时，由此改变了离子束所受的磁场。
这样根据本实施方式，通过凸轨电磁铁的励磁量恒定，错开励磁定时，从而能改变离子束所受的磁场，能进行多转入射。由此，能使绕转电流值提高，并使利用效率变高。
激光束进入取出设备，取出由加速器加速的离子束；以及照射装置，将由所述取出设备取出的离子束照射到照射对象，从而进行治疗。
其中，所述的电子消除器703为管形，电子消除器703的内壁上设有电极柱711。
其中，所述的电子消除器703由同轴设置的内管712和外管713构成，内管712和外管713径向间隔设置，内管712由隔磁材料制成，外管713由导电材料制成，内管712和外管713之间通过绝缘块714连接，电极柱711一端与外管713连接，电极柱711的另一端伸入至内管712。
从管形电子消除器中经过的热电子会被电极柱711吸引，从而消除产生的电子，内管712由隔磁材料制成，可消除外观可能产生的电磁影响。
其中，所述的激光器50设置在靶室10的外侧，激光器50射出的激光与激光通道30平行且与激光通道30中的激光方向相反，激光器50射出的激光经过反射镜一80和反射镜二90被导向激光通道30，反射镜一80设置在靶室10外侧位于激光器50射出激光的方向上，反射镜二90设置于靶室10内。上述技术方案中，通过反射镜来改变激光的入射方向，便于激光器位置的设计，使得整个设备的体积可被设计的小巧。
其中，所述的靶室10的侧面上连接有真空管道101，所述的真空管道101的另一端通过匹配管102道与真空泵103相连。
其中，所述的固体靶40通过绝缘座104与激光通道30连接，绝缘座104为环形，固体靶40固定设置在绝缘座104的中间位置。
一种医用激光离子治疗装置，包括依次连接的激光离子加速装置、取出设备200、照射装置201，取出设备200取出由所述激光离子加速装置加速的离子束，照射装置201将由所述取出设备200取出的离子束照射到照射对象，所述的激光离子加速装置为上述的激光离子加速装置。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的一种激光离子加速装置具有激光离子束优化组件，其激光离子加速装置出来的离子束，经过射频四极场加速器、束流输运管道、电子消除器、漂移形加速器、离子线性加速器，的整形、加速、消除热电子等优化后，其激光束品质得到很大的提高，为后续的利用提供了应用空间。
(2)本发明提供的一种激光离子加速装置具有激光离子束优化组件，其激光离子加速装置出来的离子束，经过线性加速器、偏转电磁铁、凸轨电磁铁的多级加速后可加速至足够的能量，增大绕转电流值，而且能提高离子束的利用效率。
(3)本发明的激光离子束优化组件中设有电子消除器，其可以消除激光电离气体产生的热电子，进而消除可能产生的电磁场干扰。
(4)本发明中激光器射出的激光经过两个反射镜的反射后进入激光通道，其结构设计合理，使得整个设备可被设计小巧便携。
(5)本发明提供的医用激光离子治疗装置，其整体可设计得比较小巧，且激光束得到优化加速后，品质得到很大的提高，为激光离子治疗提供了更广阔前景。
以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种激光离子加速装置，其特征在于：包括靶室(10)，所述的靶室(10)内固定设有绝缘支架(20)，绝缘支架(20)上设有贯通靶室(10)两侧的激光通道(30)，激光通道(30)的一端设有固体靶(40)，还包括激光器(50)，激光器(50)的激光从激光通道(30)的另一端射入，激光通道(30)的一端连接有离子引出管(60)，离子引出管(60)延伸至靶室(10)的外侧，离子引出管(60)的端部连接有激光离子束优化组件(70)。
2.根据权利要求1所述的一种激光离子加速装置，其特征在于：所述的激光离子束优化组件(70)包括依次相连的射频四极场加速器(701)、束流输运管道(702)、电子消除器(703)、漂移形加速器(704)、离子线性加速器(705)，束流输运管道(702)上设置有聚焦磁铁(706)，射频四极场加速器(701)与束流输运管道(702)之间设有束诊元件(707)，束流输运管道(702)与电子消除器(703)之间设有束诊元件(707)，电子消除器(703)与漂移形加速器(704)之间设有束诊元件(707)，漂移形加速器(704)与离子线性加速器(705)之间设有束诊元件(707)。
3.根据权利要求1所述的一种激光离子加速装置，其特征在于：所述的激光离子束优化组件(70)包括线性加速器(708)、偏转电磁铁(709)及凸轨电磁铁(710)，偏转电磁铁(709)的一端与线性加速器(708)连接，偏转电磁铁(709)的另一端与凸轨电磁铁(710)的一端连接，偏转电磁铁(709)用于输送线性加速器(708)的离子束，并使该离子束绕转而加速至规定的能量，凸轨电磁铁(710)用于控制绕转而来的离子束错开其绕转轨道，还包括控制装置，控制所述凸轨电磁铁(710)的励磁量，并且基于所述激光器(50)的脉冲定时，控制所述凸轨电磁铁(710)的励磁定时。
4.根据权利要求2或3所述的一种激光离子加速装置，其特征在于：所述的电子消除器(703)为管形，电子消除器(703)的内壁上设有电极柱(711)。
5.根据权利要求4所述的一种激光离子加速装置，其特征在于：所述的电子消除器(703)由同轴设置的内管(712)和外管(713)构成，内管(712)和外管(713)径向间隔设置，内管(712)由隔磁材料制成，外管(713)由导电材料制成，内管(712)和外管(713)之间通过绝缘块(714)连接，电极柱(711)一端与外管(713)连接，电极柱(711)的另一端伸入至内管(712)。
6.根据权利要求5所述的一种激光离子加速装置，其特征在于：所述的激光器(50)设置在靶室(10)的外侧，激光器(50)射出的激光与激光通道(30)平行且与激光通道(30)中的激光方向相反，激光器(50)射出的激光经过反射镜一(80)和反射镜二(90)被导向激光通道(30)，反射镜一(80)设置在靶室(10)外侧位于激光器(50)射出激光的方向上，反射镜二(90)设置于靶室(10)内。
7.根据权利要求5所述的一种激光离子加速装置，其特征在于：所述的靶室(10)的侧面上连接有真空管道(101)，所述的真空管道(101)的另一端通过匹配管(102)道与真空泵(103)相连。
8.根据权利要求5所述的一种激光离子加速装置，其特征在于：所述的固体靶(40)通过绝缘座(104)与激光通道(30)连接，绝缘座(104)为环形，固体靶(40)固定设置在绝缘座(104)的中间位置。
9.一种医用激光离子治疗装置，其特征在于：包括依次连接的激光离子加速装置、取出设备(200)、照射装置(201)，取出设备(200)取出由所述激光离子加速装置加速的离子束，照射装置(201)将由所述取出设备(200)取出的离子束照射到照射对象，所述的激光离子加速装置为权利要求5-8任一项所述的激光离子加速装置。
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