CN109890123A - 一种回旋加速器离子源位置校正工具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回旋加速器离子源位置校准工具，包括光导、光源发生器以及散光部件；所述光导依次穿过所述回旋加速器的假D形盒上的束流出口和所述回旋加速器的D形盒的吸极，所述光导的外端面靠近所述离子源阳极的狭缝；所述光源发生器发出的光源依次经过所述散光部件和所述光导后投影在所述回旋加速器的离子源阳极上形成光投影，所述离子源阳极的狭缝在径向上位于光投影的中央。采用本发明提供的工具校准离子源的径向位置，不仅可使使离子源的位置定位准确，而且易于操作，校准速度快。
Description
技术领域
本发明涉及医用回旋加速器领域，特别涉及一种用以校准医用回旋加速器 离子源径向位置的校准工具及方法。
背景技术
正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Tomography,PET)是一种 利用正电子放射性核素示踪进行活体功能成像的技术，目前常与CT/MRI等解剖 形态成像技术相结合，形成PET-CT/PET-MRI等高端影像设备，同时完成功能与 解剖成像，以无创伤、定量、动态、可视化的方式在体外从分子水平观察活体 内的生理、生化、病理变化，是目前生命科学研究中最灵敏和特异的重要分子 影像工具，也是临床实践中，用于肿瘤、心脑血管、神经和精神等疾病的诊断、 疗效观察、预后评估等方面的重要手段。
目前临床上获得的PET核素的常用方法是使用回旋加速器轰击不同的靶物 质产生不同的核素。离子源是回旋加速器的四大核心部件之一，离子源产生的 离子经吸极(Puller)拉出后进入磁场和电场运动，磁场使离子圆周运动，通 过电场获得电场加速，改变了离子圆周运动的曲率，离子反复加速直至达到引 出半径后，具有一定的能量，然后将离子引出轰击靶，与靶中的靶物质发生核 反应产生放射性核素。
吸极的作用是从离子源引出离子，吸极固定在Dee形盒(又称D形盒)上， 离子源的阳极上有一狭缝，宽度(径向)通常为0.1-0.4mm，狭缝的轴向中心与 吸极的轴向中心重合，通常情况下，吸极的缝隙比离子源狭缝宽10-20倍(径 向)，甚者更宽。离子源阳极狭缝的外平面与吸极间的距离为0.5-3.0mm，通常 在1.5-2.5mm之间。阳极与吸极间的距离可以用塞尺规测定，人为误差极小， 然而，要将离子源阳极狭缝与吸极缝隙对准比较困难。
如果离子源的位置没有调整好，从离子源阳极中引出的粒子会撞击吸极和 假D盒上的束流出口，长时间会造成这些零部件损坏，其次偏离轨道的粒子不 断碰撞在轨粒子，改变在轨粒子的运动方向，从而损失束流，为了获得一定的 靶电流，就会提高离子源弧流，产生更多的负氢离子，弧流提高会加速离子源 阴极和阳极的损耗，如果离子源阳极位置的偏离过大，无法引出束流或引出的 束流相互碰撞而无法加速到达粒子运动的平衡轨道。
申请为CN200510131760.7、授权公告日为2006年08月09日的中国专利公 开了离子源设备和方法，根据一个实施例，本发明包括用于维持其中的等离子 体放电的离子源管道，离子源管道包括沿所述离子源管道侧面的狭缝开口，其 中狭缝开口具有小于0.29毫米的宽度，离子源管道还包括离子源管道端部中的 端部开口，端部开口小于离子源管道的内径且自离子源管道的中心轴线朝向狭 缝开口移动0-1.5毫米，等离子体柱相对于狭缝开口移动0.2-0.5毫米，离子 源管道包括适于等离子体放电的空腔。
现有技术的不足之处在于：从离子源管道的轴向看，狭缝的外平面比离子 源阳极体在切向凹陷1mm，与吸极间的距离为1.5mm，要将离子源狭缝与吸极缝 隙对准相当困难。
如果从切向看，假Dee形盒(简称假D形盒),Dee形盒(简称D形盒)将 吸极完全遮盖，现有技术中也提到配套的假Dee上同样也有一个缝隙，比吸极 径向宽度略大，该设备配套了离子源径向位置检测工具，从检测工具的端孔插 入Φ3mm金属棒，并将金属棒插入Dee形盒上的加速器中心孔(Φ3mm)，然后使 检测工具绕轴向旋转，使用刻度线读取离子源阳极狭缝在径向的距离，从而确 定狭缝与吸极径向开口的对准，该工具存在与前面同样的问题，从轴向看，阳 极体遮盖了狭缝，而且不同位置看到不同的结果，很难精准地调校离子源位置。
发明内容
为了克服现有技术中离子源阳极狭缝与吸极缝隙对准比较困难的技术问题， 本发明的目的是提供一种回旋加速器离子源位置校正工具，以及基于该校正工 具的校正方法，采用本发明提供的工具和方法，不仅可定位准确，而且易于操 作，校准速度快。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种回旋加速器离子源位置校准工具，包括光导、光源发生器以及散光部 件；所述光导依次穿过所述回旋加速器的假D形盒上的束流出口和所述回旋加 速器的D形盒的吸极，所述光导的外端面靠近所述离子源阳极的狭缝；所述光 源发生器发出的光源依次经过所述散光部件和所述光导后投影在所述回旋加速 器的离子源阳极上形成光投影，所述离子源阳极的狭缝在径向上位于光投影的 中央。
采用上述技术方案，当需要校准离子源阳极径向位置时，将光导沿切向插 入加速器的中心平面，所述光导穿过假D形盒的束流出口和所述吸极的缝隙， 所述头部接近离子源的狭缝的外平面；由光源发出的光源经光导直线路径和弯 曲路径后投射在离子源的狭缝的外平面上，径向移动离子源，使离子源的狭缝 位于光投影的正中位置，易于操作，校准速度快，节约时间。
进一步优选为：所述光导包括依次连接的呈弧形的头部和尾部，所述头部 上设置有所述外端面，所述尾部连接所述散光部件。
采用上述技术方案，所述光导的头部的弧形与粒子束流运动轨迹一致，从 所述头部确认所述离子源上的狭缝位于光投影的中央，可以保证引出的粒子的 束流运动轨迹的正确，避免了在最初的几次加速过程中损失。
进一步优选为：该弧形的圆心角为60-80度。
采用上述技术方案，所述头部的弧形在60-80度之间可以更好的穿过束流 出口和狭缝。
进一步优选为：所述头部的弧形圆心角度为75度。
采用上述技术方案，使得头部的弧形和束流运动的轨迹完全一致。
进一步优选为：所述光导的横截面呈矩形。
采用上述技术方案，所述光导的投影成矩形，使得狭缝可以被矩形的光投 影覆盖，方便调整离子源位置，有助于狭缝准确地位于矩形投影的中央。
进一步优选为：所述光源发生器上通过一连接件连接所述散光部件；所述 连接件呈空心筒状，其一端连接所述散光部件，所述光源发生器位于所述连接 件的空心处，所述光源发生器的导线从所述连接件的另一端引出来。
采用上述技术方案，在所述光源发生器和所述散光部件之间设置一连接件， 可便于定位光源发生器和所述散光部件，防止产生晃动。
进一步优选为：所述散光部件和所述连接件一体成型。
采用一体成型可减少加工工序，降低不良率，提高连接性能。
进一步优选为：所述光导的材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯、 聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、环烯烃共聚物、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物中的任意一种。
采用上述技术方案，所述光导的材料的可选择性强，降低成本。
进一步优选为：所述光源发生器为红光、绿光、蓝光或白光激光源发生器 中的任意一种。
采用上述技术方案，所述光源发生器的可选择性强，降低成本。
为了实现本发明的目的，本发明的另一技术方案：
一种回旋加速器离子源位置校准方法，具体包括以下步骤：
(1)将光导沿切向插入回旋加速器的中心平面，所述光导依次穿过回旋加 速器的假D形盒上的束流出口和D形盒的吸极，所述光导的头部靠近离子源阳 极上的狭缝的外平面；
(2)光源发生器发出的光源经过光导传输并转弯后到达光导的头部，光源 发出的光源被投射在离子源阳极上形成光投影；
(3)使用者反复调整离子源位置，使离子源阳极上的狭缝在径向上位于光 投影的中央。
采用上述技术方案，由于光导的头部弧形与束流运动轨迹一致，从头部确 认离子源阳极的狭缝位于光投影的中央，可以保证引出的束流运动轨迹的正确， 避免了在最初的几次加速过程中损失。将离子源阳极的狭缝调整到光投影中央， 从离子源阳极中引出的粒子不会撞击吸极和假D形盒束流出口，粒子就不会损 坏吸极和假D形盒上的束流口。同时粒子运动轨迹不会偏离轨道，粒子相互碰 撞几率降低，不会造成束流的损失。
进一步优选为：所述头部的外端面距离所述离子源阳极的狭缝为0-2mm。
采用上述技术方案，在0-2mm的距离内，光源在狭缝上的投影更精准。
附图说明
图1是本发明实施例1中校准工具的剖视图；
图2是本发明实施例1中校准工具的立体结构示意图；
图3是本发明实施例1中校准工具的工作状态示意图；
图4是本发明实施例1中提到的回旋加速器的爆炸图，示意出了束流出口、 吸极以及狭缝的具体位置；
图5示意出了现有技术中校准工具的具体结构。
图中：离子源阳极1；狭缝2；吸极3；D形盒4；假D形盒5；加速器物理 中心6；光导7；光源发生器8；头部9；尾部10；散光部件11；束流出口12； 连接件13；导线14；外端面91。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1和图2所示，为了克服现有技术中回旋加速器离子源阳极1的狭缝2 与回旋加速器的吸极3的缝隙对准比较困难的技术问题，本发明实施例1提供 了一种回旋加速器离子源位置校准工具，用以校准离子源阳极1径向位置，使 离子源阳极1的狭缝2与离子源的吸极3的缝隙精确对准。
如3和图4所示，本发明提到的回旋加速器为医用回旋加速器，该医用回 旋加速器包括若干现有的内部零部件。这些若干现有的内部零部件是：离子源 阳极1、D形盒4、假D形盒5以及回旋加速器物理中心6。所述离子源阳极1 上开设有狭缝2。所述D形盒4上设有吸极3，所述吸极3上设有缝隙。所述假 D形盒5上开设有束流出口12。
如图1和图2所示，本实施例中提供的回旋加速器离子源位置校准工具， 包括光导7、光源发生器8以及散光部件11。
所述光导7包括依次连接的头部9和尾部10，所述光导7的外端面91靠 近所述离子源阳极1的狭缝2；所述尾部10连接所述散光部件11；所述散光部 件11正对所述光源发生器8；所述光源发生器8发出的光源依次经过所述散光 部件11和所述光导7后投影在所述回旋加速器的离子源阳极1上形成光投影， 所述离子源阳极1的狭缝2在径向上位于光投影的中央。
所述头部9呈弧形，该弧形的圆心角为60-80度，使得头部的弧形与束流 运动的轨迹一致。圆心角优选75度，使得头部9的弧形和束流运动的轨迹完全 一致。在60-80度这个角度区间内，所述光源发生器8发出的光源经过所述光 导7的尾部10传输并转弯后到达所述头部9，最后投影在所述离子源阳极1上。 由于所述头部9的形状与离子束流运动轨迹一致，从所述头部9确认离子源阳 极1的狭缝2位于光投影的中央，可以保证引出的离子束流运动轨迹的正确， 避免了在最初的几次加速过程中损失。
所述光导7的横截面呈现矩形，所述光源发生器8发出的光源经所述光导7 投影后形成的光投影可为矩形，可使所述离子源阳极1的狭缝2更精确地位于 光投影的中央位置。当然，所述光导7的横截面并不局限于矩形，也可是圆形 等其他形状，只要有利于校准所述离子源阳极1的径向位置即可。
所述光导7的材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、 聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、环烯烃共聚物、丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯聚合物中的任意一种，可选择性强，降低生产成本。
所述光源发生器8为红光、绿光、蓝光或白光激光源发生器中的任意一种， 可选择性强，降低成本。
为了定位所述光源发生器8和所述散光部件11，防止它们产生晃动，所述 光源发生器8上通过一连接件13连接所述散光部件11。所述散光部件11和所 述连接件13可以一体成型，减少加工工序，降低不良率，提高连接性能。当然， 也可以是拆分式的，这样拆卸方便，有助于维修更换。
所述连接件13呈空心筒状，其一端连接所述散光部件11，所述光源发生器8位于所述连接件13的空心处，所述光源发生器8的导线14从所述连接件13 的另一端引出来。
使用时：当需要校准离子源阳极1位置时，将所述光导7的头部9依次穿 过所述假D形盒5的束流出口12，所述D形盒4上的吸极3上的缝隙；所述光 源发生器8发出的光源被投射在所述离子源阳极1上形成光投影，然后反复调 整所述离子源位置，使得所述离子源阳极1上的狭缝2在径向上位于光投影中 央。
使用后效果：由于所述光导7的所述头部9的形状与粒子束流运动轨迹一 致，从所述头部9确认离子源阳极1的狭缝2位于光投影的中央，可以保证引 出的粒子的束流运动轨迹的正确，避免了在最初的几次加速过程中损失。如果 所述离子源阳极1的狭缝2不在光投影中央，从所述离子源阳极1中引出的粒 子会撞击所述吸极3和所述假D形盒5的束流出口12，长时间会造成这些零部 件损坏，其次偏离轨道的粒子不断碰撞在轨粒子，改变在轨粒子的运动方向从 而损失束流。为了获得一定的靶电流，就会提高离子源弧流，产生更多的负氢 离子，弧流提高会加速离子源阴极、阳极的损耗。如果离子源阳极1位置偏离 过大，无法引出束流或引出的束流相互碰撞而无法加速到达粒子运动的平衡轨 道，而通过该校准工具可以克服这些问题。
实施例2
为了克服现有技术中离子源阳极1的狭缝2与吸极3的缝隙对准比较困难 的技术问题，本发明的实施例2还提供了一种回旋加速器离子源位置校准方法： 具体包括以下步骤：
(1)将光导7沿切向插入回旋加速器的中心平面，所述光导7依次穿过回 旋加速器的假D形盒5上的束流出口12和D形盒4的吸极3，所述光导7的头 部9靠近离子源阳极1上的狭缝2的外平面；
其中，所述头部9的外端面距离所述离子源阳极1的狭缝2为0-2mm。
(2)光源发生器8发出的光源经过光导7传输并转弯后到达光导7的头部 9，光源发出的光源被投射在离子源阳极1上形成光投影；
(3)使用者反复调整离子源位置，使离子源阳极1上的狭缝2在径向上位 于光投影的中央。
由于所述光导7的头部9的弧形与束流运动轨迹一致，从光导7的头部9 确认离子源阳极1的狭缝2位于光投影的中央，可以保证引出的束流运动轨迹 的正确，避免了在最初的几次加速过程中损失。
将离子源阳极1的狭缝2调整到光投影中央，从离子源阳极1中引出的粒 子不会撞击吸极3和假D形盒5的束流出口12，粒子就不会损坏吸极3和假D 形盒5上的束流出口12。同时粒子运动轨迹不会偏离轨道，粒子就不会相互碰 撞，不会造成束流的损失。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域 技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的 修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种回旋加速器离子源位置校准工具，其特征在于：包括光导(7)、光源发生器(8)以及散光部件(11)；所述光导(7)依次穿过所述回旋加速器的假D形盒上(5)的束流出口(12)和所述回旋加速器的D形盒(4)的吸极(3)，所述光导(7)的外端面(91)靠近所述离子源阳极(1)的狭缝(2)；所述光源发生器(8)发出的光源依次经过所述散光部件(11)和所述光导(7)后投影在所述回旋加速器的离子源阳极(1)上形成光投影，所述离子源阳极(1)的狭缝(2)在径向上位于光投影的中央。
2.根据权利要求1所述的回旋加速器离子源位置校准工具，其特征在于：所述光导(7)包括依次连接的呈弧形的头部(9)和尾部(10)，所述头部(9)上设置有所述外端面(91)，所述尾部(10)连接所述散光部件(11)。
3.根据权利要求2所述的回旋加速器离子源位置校准工具，其特征在于：所述头部(9)的弧形的圆心角为60-80度。
4.根据权利要求1所述的回旋加速器离子源位置校准工具，其特征在于：所述光导(7)的横截面呈矩形。
5.根据权利要求1所述的回旋加速器离子源位置校准工具，其特征在于：所述光源发生器(8)上通过一连接件(13)连接所述散光部件(11)；所述连接件(13)呈空心筒状，其一端连接所述散光部件(11)，所述光源发生器(8)位于所述连接件(13)的空心处，所述光源发生器(8)的导线(14)从所述连接件(13)的另一端引出来。
6.根据权利要求5所述的回旋加速器离子源位置校准工具，其特征在于：所述散光部件(11)和所述连接件(13)一体成型。
7.根据权利要求1所述的回旋加速器离子源位置校准工具，其特征在于：所述光导(7)的材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、环烯烃共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的回旋加速器离子源位置校准工具，其特征在于：所述光源发生器(8)为红光、绿光、蓝光或白光激光源发生器中的任意一种。
9.基于权利要求1所述的回旋加速器离子源位置校准工具的校准方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)将光导(7)沿切向插入回旋加速器的中心平面，所述光导(7)依次穿过回旋加速器的假D形盒上(5)的束流出口(12)和D形盒(4)的吸极(3)，所述光导(7)的头部(9)靠近离子源阳极(1)上的狭缝(2)的外平面；
(2)光源发生器(8)发出的光源经过光导(7)传输并转弯后到达光导(7)的头部(9)，光源发出的光源被投射在离子源阳极(1)上形成光投影；
(3)使用者反复调整离子源位置，使离子源阳极(1)上的狭缝(2)在径向上位于光投影的中央。
10.根据权利要求9所述的一种回旋加速器离子源位置校准工具，其特征在于：所述头部(9)的外端面(91)距离所述离子源阳极(1)的狭缝(2)为0-2mm。
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