DE2749346A1

DE2749346A1 - Target for generating therapeutic neutron beam - has cylindrical support revolving in compact housing to give large area, esp. for use in cancer therapy

Info

Publication number: DE2749346A1
Application number: DE19772749346
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Fabian
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1977-11-04
Publication date: 1979-05-10

Abstract

The target assembly for particle accelerators has a cylindrical targer support carrying a cylindrical target. The cylindrical assembly of support and target layer is rotatably mounted about a shaft and is also axially displaceable. The cylindrical face of the target support may be serrated, to fix the target layer on it. Pref. the housing and the cylinder are so constructed that the shaft and its extension are accommodated within the length of the housing. Used for cancer therapy, typically where a target contg tritium is bombarded by deuterons to produce neutrons. A greater target area is produced for a given bulk of equipment and the ratio of half-life to erection time is raided to 56 hours: 48 hours.

Description

Targetanordnung für Teilchenbeschleuniger Target arrangement for particle accelerators

In der Krebstherapie werden zur Zerstörung von hösartigen Tumoren Neutronenstrahlen eingesetzt. i)abei wird rlie Neutronenquelle, die nahezu kugensymmetrisch in jede Richtung Strahlen aussendet, mit einer Strah1enabschirmurq umhüllt. In dieser Abschirmung befindet sich ein Kanal, durch welchen ein der Abschirmung des Kanals entsprechendes möglichst enges Neutronenstrahlenbündel heraustreten und auf den Tumor auftreffen kann. Durch die Abschirmung werden die Neutronenstrahlen von anderen hrirperteilen fern,gehal ten. In der Fig. 1 ist eine Abschirmung 1 mit einer Neutronenquelle 2 und einem Kanal 3 beispielsweise dargestellt.Cancer therapy is used to destroy malignant tumors Neutron beams used. i) abei will rlie neutron source which is nearly spherically symmetrical emits rays in every direction, wrapped in a ray shield. In this Shielding is a channel through which one of the shielding of the channel step out corresponding neutron beam as narrow as possible and onto the Tumor can hit. By shielding the neutron beams from others hirperteilen away, held th. In Fig. 1 is a shield 1 with a neutron source 2 and a channel 3, for example.

Zur Erzeugung von Neutronenguellen werden bekannterweise Teilchenbeschleuniger verwendet. In den Teilchenbeschleunigern werden Tritiumtargets eingesetzt, die mit Deuteronenstrahlen bombardiert werden.Particle accelerators are known to be used to generate neutron sources used. In the particle accelerators, tritium targets are used, which with Deuteron beams are bombarded.

Die dabei ausgelöste Kernreaktion T (d, n) He führt zum Freiwerden von Neutronen.The nuclear reaction T (d, n) He triggered in the process leads to the release of neutrons.

Eine Tritiumtargetanordnung besteht aus der Targetschicht, die beispielsweise aus Titan-Tritied sein kann, aus der Targetunterlage und aus der Targethalterung. Die Targetunterlage kann die Form einer Scheibe, oder eines Zylinders haben. Im weiteren können Targets stationär dem Deuteronenstratl ausgesetzt werden, oder während des [3etriebs bewegt, z. 8. im Targetgehäuse rotiert werden. Targets verschiedener Ausführung und Bauweise werden in den Schriften P 2331 850.5 P 2262 044.6 P 2042 538.1 beschrieben.A tritium target arrangement consists of the target layer, for example can be made of titanium tritied, from the target base and from the target holder. The target support can have the shape of a disk or a cylinder. in the further targets can be exposed to the Deuteronenstratl stationary, or during of the [3betriebs moves, z. 8. be rotated in the target housing. Targets of different Design and construction are described in the documents P 2331 850.5 P 2262 044.6 P 2042 538.1.

Heute bekannte Targets haben den Nachteil gemeinsam, daß sie kleine Targetfläche und foldgedessen kurze Lebensdauer bzw. Standzeit aufweisen und daß sie sperrig und voluminus gebaut sind, d. h. daß ic ungünstige Baugröße besitzen und teilweise nur die Erzeugung rvumlich ausgedehnter Neutronenquellen mit geringer Teilchendichte (n/cm2) ermbglichen.Targets known today have the disadvantage in common that they are small The target area and folds have a short service life or service life and that they are bulky and voluminous, d. H. that ic have an unfavorable size and in some cases only the generation of spatially extended neutron sources with less Allow particle density (n / cm2).

Als Maß für die Baugröße eines Targets wird der Durchmesser jenes ilollres definiert, welches anliegend um die in Strahlungsposition monticrte Targetanordnung gelegt werden kann.The diameter is used as a measure of the size of a target ilollres defines which is adjacent to the target arrangement mounted in the radiation position can be laid.

Die kurze Standzeit eines Targets bringt es mit sich, daß der Bestrahlungsbetrieb zur Erzeugung von Neutronenstrahlen wegen drr notwendigen Erneuerung des Targets häufig unterbrochen werden muss. Es ergibt sich daraus ein ungünstiges Verhältnis Strahl zeit zu Riistzeit, was einen routinemaßigen Bestrahlungsbetrieb zur Behandlung einer gro-Ben Anzahl von Patienten nicht ermüglicht.The short service life of a target means that the irradiation operation for the generation of neutron beams because of the necessary renewal of the target has to be interrupted frequently. This results in an unfavorable relationship Beam time to time, which is a routine radiation operation for treatment a large number of patients.

Als Beispiel wird für 250 mm Durchmesser Targetgröße mit 200 cm² Targetfläche eine Strahlzeit von 8 Stunden (Halbwertszeit) und eine Rüstzeit von 48 Stunden angegeben.As an example, for a 250 mm diameter target size with a target area of 200 cm² a radiation time of 8 hours (half-life) and a set-up time of 48 hours are specified.

Eine sperrige und voluminüse Bauweise der Targetanordnung wirkt sich nachteilig auf die Gestaltung der Strahlenabschirmung aus. Da die Wandstärke der Strahlabschirmung bestimmte Dicke aufweisen muß, wird das Gewicht der Abschirmung um so größer und deren Aufhängung und Pendelbewegung um so aufwendiger, je größer der abgeschirmte Raum, d. h. je größer die definitionsmäßige Baugröße des Targets ist.A bulky and voluminous construction of the target arrangement has an effect detrimental to the design of the radiation shield. Since the wall thickness of the The beam shielding must have a certain thickness, the weight of the shielding the larger, and the larger the suspension and pendulum movement, the more complex it is the shielded room, d. H. the larger the defined size of the target is.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Targetanordnung zu schaffen, die große Targetfläche und folglich lange Standzeit und zuzüglich kleine Baugröße aufweist.The object of the invention is to create a target arrangement which has a large target area and consequently a long service life and, in addition, has a small overall size.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Targetunterlage als verzahnter Zylinder, ähnlich einer verzahnten Welle ausgebildet wird urid auf diesem verzahnten Zylindermantel die Targetschicht aufgebracht wird, wobei der Zylinder im Tarqetgehäuse sowohl um seine Symmetrieachse rotiert, wie auch axial verschoben werden kann. Im weiteren wird das Targetgehäuse und der Targetzylinder derart geformt, daß die Lagerbuchse und die Antriebswelle des Targetzylinders räumlich innerhalb des Zylindermantels des Targetgehauses zum Linsen kommt.The object is achieved according to the invention in that the target support urid is designed as a toothed cylinder, similar to a toothed shaft The target layer is applied to this toothed cylinder jacket, the cylinder rotated around its axis of symmetry in the tarqet housing, as well as axially displaced can be. In addition, the target housing and the target cylinder are shaped in such a way that that the bearing bush and the drive shaft of the target cylinder spatially within of the cylinder jacket of the target housing comes to lens.

Mit der Erfindung eird der Vorteil erzielt, daß eine große Target fläche in einer Targetanordnung geringer Baugröße untergebracht werden kann. Durch die Verlegung des Rotationsantriebs in das Innere der Targetfläche, wird die Baugröße der Targetanordnung nahezu ausschließlich von der Targetflache bestimmt. Für die Baugröße des erfindungsmäßig ausgeführten Targets von 250 mm Durchmesser ergibt sich nun eine Targetfläche von 1.40U cm2 und ein Strahlzcit - Rüstzeitverhältnis von 56 Stunden zu 48 Stunden.With the invention eird achieved the advantage that a large target surface can be accommodated in a target arrangement of small size. By relocating the rotary drive to the interior of the target surface becomes the size the target arrangement almost exclusively determined by the target surface. For the The size of the target designed according to the invention of 250 mm in diameter results There is now a target area of 1.40U cm2 and a beam rate - set-up time ratio from 56 hours to 48 hours.

Bei der Neutronenerzeugung wird nun der Targetzylinder um seine Zylinderachse rotiert und gleichzeitig entlang dieser Achse verschoben, derart, daß die gesamte Mantelfläche des Zylinders dem Deuteronenstrahl ausgesetzt werden kann.During neutron generation, the target cylinder is now around its cylinder axis rotated and simultaneously displaced along this axis, so that the entire The surface of the cylinder can be exposed to the deuteron beam.

Insgesamt ergibt sich daraus die Möglichkeit zur Aufrechterhaltung eines routinemäßigen Oetrahlungsbetriebs zur Behandlung einer gro-Ben Anzahl von Patienten.Overall, this results in the possibility of maintaining it a routine radiation operation to treat a large number of Patient.

Der Aufbau der Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Darstellung in Fip 2 beschrieben.The structure of the invention is shown below with reference to a schematic Representation described in Fip 2.

Die Targetanordnung besteht aus dem Targetgehäuse 11 in welches durch die öffnung 12 der Deuteronenstrahl 13 eintritt und auf die Targetschicht 14 auftrifft. Während der flestrehlung wird die Targetunterlage 15 zusammen mit der Targetschicht 14 um die Zylinderwelle 16 zur Rotation gebracht und gleichzeitig axial verschoben. Hierdurch wird die gesamte auf der Zylindermantelfläche 15 vorhandene Targetschicht 14 dem Deuteronenstrahl 13 ausgesetzt. Der Antrieb zur Rotation und Translation des Targetzylinders ist in der Abb. 2 nicht dargestellt.The target assembly consists of the target housing 11 in which through the opening 12 of the deuteron beam 13 enters and strikes the target layer 14. During the radiation, the target substrate 15 is together with the target layer 14 brought to the cylinder shaft 16 to rotate and at the same time axially displaced. As a result, the entire target layer present on the cylinder jacket surface 15 becomes 14 exposed to the deuteron beam 13. The drive for rotation and translation of the target cylinder is not shown in Fig. 2.

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Claims

A n p r ü c h e: 1. Target arrangement for particle accelerators with a cylindrical target base and one applied to this cylinder jacket surface Target layer, d od u r e k e k e n n -z e i c h n e t, that the cylindrical Target support together with the target layer with the help of a shaft in the target housing is arranged to be rotatable about the cylinder axis and axially displaceable.

2. Target arrangement according to claim 1 d a d u r c h 9 e k e n n -z e i c h n e t that the outer surface of the cylindrical target base is designed to be toothed and the target layer is applied thereon.

3. Target arrangement according to claim 1 and 2 d a d u r c h g e -k e n It is noted that the target housing and the cylindrical target base are so are built in that the cylinder shaft and the shaft bearing are spatially within of the cylinder jacket of the target housing comes to rest.