EP2242087A2 - Ion source for generating a particle beam, electrodes for an ion source and method for introducing a gas to be ionised into an ion source - Google Patents

Ion source for generating a particle beam, electrodes for an ion source and method for introducing a gas to be ionised into an ion source Download PDF

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EP2242087A2
EP2242087A2 EP10155569A EP10155569A EP2242087A2 EP 2242087 A2 EP2242087 A2 EP 2242087A2 EP 10155569 A EP10155569 A EP 10155569A EP 10155569 A EP10155569 A EP 10155569A EP 2242087 A2 EP2242087 A2 EP 2242087A2
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EP
European Patent Office
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electrode
gas
ion source
plasma chamber
line
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EP10155569A
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EP2242087A3 (en
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Thomas Uhl
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Original Assignee
Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/16—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation

Definitions

  • the invention relates to an ion source for generating a particle beam and an electrode for such an ion source.
  • the invention further relates to a method for introducing a gas to be ionized into such an ion source.
  • a particle beam is formed, for example, from protons or heavy ions, such as e.g. Carbon ions generated.
  • the particle beam is generated in an acceleration system and fed into a treatment room where it enters via an exit window.
  • the particle beam can be directed by the acceleration system alternately into different treatment rooms.
  • a patient to be treated is e.g. positioned on a patient table and immobilized if necessary.
  • the acceleration system includes an ion source, such as an electron cyclotron resonance ion source (ECR ion source).
  • ECR ion source an electron cyclotron resonance ion source
  • a directed movement of free ions is generated with a certain energy distribution, the exit energy of the ions is very accurate.
  • positively charged ions such as protons or carbon ions, are ideal for the irradiation of certain tumors. The reason for this is that they can be brought to high energy with the help of the accelerator and, secondly, they release this energy very precisely in the body tissue.
  • the particles generated in the ion source travel in a ring accelerator with more than 50 MeV / u in a circular path. It thus becomes a pulsed or continuous particle beam for the therapy delivered with exactly pre-defined energy, focus and intensity.
  • the ion source comprises a plasma chamber for ionizing an operating gas in which vacuum prevails. Permanent magnets are concentrically arranged around the plasma chamber, which form and hold the plasma.
  • the gas to be ionized is fed into the plasma chamber via a connecting part. Free electrons in the plasma chamber that ionize the injected gas are accelerated by microwave radiation.
  • the microwave radiation is likewise introduced into the plasma chamber via a waveguide arranged in the connection part.
  • an electrode a so-called bias electrode, which is negatively charged to a housing of the plasma chamber and repels the free electrons from the plasma chamber and thus encloses them within the plasma chamber.
  • the electrons generate the ions (the plasma) within the plasma chamber by impact ionization.
  • a coupling cylinder At the connecting part transverse to the electrode is a coupling cylinder, on which extends a tube side. Through the pipe passes through a curved gas line whose outlet is directed towards the connection part, the gas to be ionized in the connection part and from there via the waveguide in the plasma chamber. On the clutch cylinder, a vacuum pump is provided to the gas, which does not get into the plasma chamber,imi meetings.
  • the described arrangement for introducing gas into the plasma chamber has a number of disadvantages.
  • the diameter of the gas line varies greatly in the different sections, so that dead zones form for the gas flow. Since this significantly prolongs the residence time of some gas particles, switching from one operating gas to another can take several minutes.
  • the gas from the gas line is introduced directly into the clutch cylinder via the vacuum pump, so that a large part of the gas is sucked in and the plasma chamber is not reached.
  • the proportion of gas entering the plasma chamber depends on the efficiency of the vacuum pump and can only be estimated.
  • the invention has for its object to enable an efficient gas supply and a faster reaction time when changing the operating gas of an ion source.
  • an ion source for generating a particle beam comprising a plasma chamber and an electrode which extends to the plasma chamber, wherein a gas line for a gas to be ionized over the entire length of the electrode extends parallel to the electrode.
  • the electrode is a bias electrode negatively charged with respect to the ion source voltage, which is used to repel the electrons released in the plasma chamber.
  • the invention is based on the consideration that a particularly efficient gas supply is provided by the gas to be ionized as far as possible is introduced into the ion source, so that it flows out in the immediate vicinity of the plasma chamber from the gas line and thus a very large proportion of gas particles in enter the plasma chamber.
  • the gas is not introduced "from below” via a coupling cylinder for a vacuum pump, but the gas line is introduced from another side, namely in the region of the electrode and has within the ion source a straight line parallel to the electrode, ie the gas flow flows without deflection within the ion source. Since the gas line is straightforward, it is particularly easy to implement technically and to introduce into the ion source.
  • the gas line in particular has a substantially constant cross-section, so that no dead zones arise.
  • the gas line runs along the entire length of the electrode, so that the gas flow at least as deeply into the ion source as the electrode extends.
  • the gas line opens in the immediate vicinity of the plasma chamber, so that the gas supply is not affected by the operation of the vacuum pump and thus significantly improves the efficiency of the generated ions from the gas introduced.
  • a structurally particularly simple embodiment is present in that the gas line preferably extends within an electrode tube. Since the electrode is substantially formed as a hollow body, a good use of space is achieved by the gas line is guided within the electrode tube. There are no additional openings on the ion source for performing the gas line required.
  • the gas line is arranged concentrically to the electrode.
  • the electrode extends along an axis of symmetry of the plasma chamber.
  • the gas line concentric with the electrode and the gas line runs along the axis of symmetry of the plasma chamber, so that the gas can flow centrally into the plasma chamber.
  • a deflection-free gas flow is realized by the electrode preferably having a connection flange with a gas connection for connecting the gas line to a feed line, the gas connection being flush with the gas line.
  • the gas connection is in line with the gas line and only the separable supply line, via which the gas from a gas storage to the gas line and thus enters the ion source, if necessary, has bends.
  • a coolant can flow through the electrode tube and has a return line for the coolant, in which the gas line is arranged.
  • an electrically non-conductive coolant such as Deionized water or oil, fed into the electrode tube, wherein the coolant flows in the direction of a voltage applied to the plasma chamber electrode tip.
  • an opening of a return line is provided, into which the mentioned coolant flows in and out of the electrode at the other end of the return line in the region of the connection flange.
  • the gas line is concentric with the enclosing return line and the return line is arranged concentrically to the electrode tube.
  • the return line is usually arranged concentrically to the electrode tube. In view of a symmetrical arrangement of the gas line with respect to the electrode tube, it is therefore particularly advantageous that the gas line is disposed within the return line.
  • connection flange has a first connection for introducing and a second connection for executing the coolant, and the gas connection is arranged in one of the connections.
  • the connection flange has a first connection for introducing and a second connection for executing the coolant, and the gas connection is arranged in one of the connections.
  • an outlet opening for the gas to be ionized is provided on the front side of the electrode tube.
  • the outlet opening is thus directed to the plasma chamber, so that the operating gas also flows directly and without deflection into the plasma chamber even after leaving the electrode tube.
  • the electrode tube has an exchangeable electrode tip, in which the outlet opening is formed. Since during operation of the ion chamber the electrode tip very often by the high temperatures, which it is exposed, is damaged, this is interchangeable and attached by a thread on the electrode tube.
  • the electrode tip usually has an open end side, so that the outlet opening for the gas line is formed in particular by the open end side of the electrode tip.
  • a coupling piece is arranged between the electrode tube and the replaceable electrode tip, in which a bore is formed.
  • the electrode tube and the electrode tip are both formed as a hollow body, but the coupling piece arranged between the two is usually a solid body.
  • a bore is provided which extends in particular centrally. The flow of the coolant in the longitudinal direction of the electrode is limited by the coupling piece. So that the coolant can not flow out of the electrode through the hole, the gas line contacts the coupling piece or extends into the hole, the contact area between the gas line and the coupling piece being sealed off.
  • an electrode for an ion source comprising a connection flange and an electrode tube, wherein a gas connection for a gas line is provided at the connection flange, which extends over the entire length of the electrode tube.
  • the gas line is arranged concentrically to the electrode tube.
  • the electrode tube can be traversed by a coolant and has a return line for the coolant, in which the gas line is arranged.
  • the object is also achieved according to the invention by a method for introducing a gas to be ionized into an ion source for generating a particle beam, the ion source comprising a plasma chamber and an electrode extending to the plasma chamber, and wherein the gas is parallel over the entire length of the electrode to the electrode and in particular within the electrode is introduced into the plasma chamber.
  • FIG. 1 an ion source 2 for generating a particle beam is shown, which is part of a particle therapy system, not shown.
  • the ion source 2 comprises a plasma chamber 4 in which the particle beam is generated by ionizing an operating gas.
  • the gas to be ionized is introduced into the plasma chamber 4 by means of a gas line 6.
  • the gas line 6 extends along an electrode 8, which is provided for repelling the free electrons in the plasma chamber 4.
  • microwave radiation is also introduced into the plasma chamber 4 through a microwave connection 10 into a connection part 12, and from there the microwave radiation is supplied to the plasma chamber 4 via a waveguide 14, in which the electrode 8 also extends with the gas line 6 , Opposite the microwave port 10, a pump port 15 for a vacuum pump is provided at the connecting part 12, which sucks gas particles from the cavities of the connecting piece.
  • the electrode 8 comprises a connecting flange 16, with which it is fastened to the connecting part 12, and a hollow electrode tube 18, which extends to the plasma chamber 4.
  • the electrode 8 also has an exchangeable electrode tip 20, which is screwed into a coupling piece 22 and is thus fastened to the electrode tube 18 via the coupling piece 22.
  • the electrode 8 is continuously cooled by means of a coolant, which is indicated by the arrows K, for example with the aid of cooling water.
  • a first connection 24 is provided on the connecting flange 16.
  • the cooling water K is discharged from the electrode 8 through a second connection 26.
  • the introduced cooling water K flows along an inner circumferential wall of the electrode tube 18 until it reaches the coupling piece 22. Concentric with the electrode tube 18 extends a return line 28, via which the heated coolant K is guided to the second port 26.
  • the gas line 6 is arranged within the return line 28 and extends in a straight line between a gas connection 29, which is connectable to a separate supply line for gas supply from a gas storage, not shown, and the coupling piece 22 at the distal end of the electrode.
  • the electrode tube 18, the return line 28 and the gas line 6 are arranged concentrically to each other, as is apparent from FIG. 3 is apparent.
  • the electron tube 18 also extends concentrically with the waveguide 14, so that the gas line 6 extends along an axis of symmetry D of the plasma chamber.
  • the gas is introduced centrally into the plasma chamber, so that a high symmetry in the generation of the Plasmas is present, which is important for a stable particle beam.
  • the exact structure and the arrangement of the gas line 6 in the region of the electrode tip 20 are in the enlarged view in FIG. 2 shown.
  • the electrode tip 20 is substantially hollow and has an open end face, which forms an outlet opening 30 for the gas.
  • a bore 32 is formed in the coupling piece 22. In this case, the area in which the gas line 6 enters into the coupling piece 22, sealed watertight, so that the coolant K does not enter the bore 32.
  • the gas line 6 has a straight course and over its entire length to the electrode tip 20 a substantially constant cross section.
  • the gas to be ionized can thus be introduced without deflection into the ion source 2. Due to this design of the gas line 6 in particular no dead zones, in which gas particles can stay for longer periods arise.
  • a change of the working gas e.g. From carbon dioxide to hydrogen, can therefore be done very quickly and after short times of a few seconds, a constant gas flow and thus a stable particle beam.
  • the described gas line 6 is distinguished by a further advantage, namely that it extends far into the interior of the ion source 2 up to immediately before an entrance 34 of the plasma chamber 4, so that the gas particles pass undisturbed from the vacuum pump into the plasma chamber 4.

Abstract

The ion gun (2) has a plasma chamber (4) and an electrode (8) extended for the plasma chamber. A gas line (6) for gas to be ionized and is extended over the entire length of the electrode and is parallel to the electrode. Independent claims are also included for the following: (1) an electrode for an ion gun; and (2) a method for introducing gas to be ionized in an ion gun for producing a particle jet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ionenquelle zum Erzeugen eines Partikelstrahls sowie eine Elektrode für eine solche Ionenquelle. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Einleiten eines zu ionisierenden Gases in eine solche Ionenquelle.The invention relates to an ion source for generating a particle beam and an electrode for such an ion source. The invention further relates to a method for introducing a gas to be ionized into such an ion source.

Bei einer Partikeltherapie, insbesondere von Krebserkrankungen, wird ein Partikelstrahl beispielsweise aus Protonen oder Schwerionen, wie z.B. Kohlenstoffionen, erzeugt. Der Partikelstrahl wird in einem Beschleunigungssystem generiert und in einen Behandlungsraum geführt und tritt dort über ein Austrittsfenster ein. In einer besonderen Ausführung kann der Partikelstrahl von dem Beschleunigungssystem abwechselnd in verschiedene Behandlungsräume gelenkt werden. In dem Bestrahlungsraum ist ein zu therapierender Patient z.B. auf einem Patiententisch positioniert und gegebenenfalls immobilisiert.In particulate therapy, especially cancer, a particle beam is formed, for example, from protons or heavy ions, such as e.g. Carbon ions generated. The particle beam is generated in an acceleration system and fed into a treatment room where it enters via an exit window. In a particular embodiment, the particle beam can be directed by the acceleration system alternately into different treatment rooms. In the irradiation room, a patient to be treated is e.g. positioned on a patient table and immobilized if necessary.

Zum Erzeugen des Partikelstrahls enthält das Beschleunigungssystem eine Ionenquelle, beispielsweise eine Elektron-Zyklotron-Resonanz-Ionenquelle (EZR-Ionenquelle). In der Ionenquelle wird eine gerichtete Bewegung von freien Ionen mit einer bestimmten Energieverteilung erzeugt, wobei die Austrittsenergie der Ionen sehr exakt ist. Dabei sind positiv geladene Ionen, wie Protonen oder Kohlenstoffionen, ideal für die Bestrahlung bestimmter Tumore. Der Grund dafür ist, dass sie mit Hilfe des Beschleunigers auf hohe Energie gebracht werden können und zum anderen geben sie diese Energie im Körpergewebe sehr präzise wieder ab. Die in der Ionenquelle erzeugten Partikel laufen in einem Ringbeschleuniger mit mehr als 50MeV/u auf einer Kreisbahn um. Es wird somit für die Therapie ein gepulster oder kontinuierlicher Partikelstrahl mit exakt vorher definierter Energie, Fokussierung und Intensität geliefert.To generate the particle beam, the acceleration system includes an ion source, such as an electron cyclotron resonance ion source (ECR ion source). In the ion source, a directed movement of free ions is generated with a certain energy distribution, the exit energy of the ions is very accurate. In this case, positively charged ions, such as protons or carbon ions, are ideal for the irradiation of certain tumors. The reason for this is that they can be brought to high energy with the help of the accelerator and, secondly, they release this energy very precisely in the body tissue. The particles generated in the ion source travel in a ring accelerator with more than 50 MeV / u in a circular path. It thus becomes a pulsed or continuous particle beam for the therapy delivered with exactly pre-defined energy, focus and intensity.

Die Ionenquelle umfasst eine Plasmakammer zum Ionisieren eines Betriebsgases, in der Vakuum herrscht. Um die Plasmakammer sind Permanentmagnete konzentrisch angeordnet, die das Plasma formen und halten. Das zu ionisierende Gas wird in die Plasmakammer über ein Verbindungsteil eingespeist. Freie Elektronen in der Plasmakammer, die das eingespeiste Gas ionisieren, werden durch eine Mikrowellenstrahlung beschleunigt. Die Mikrowellenstrahlung wird über ein in im Verbindungsteil angeordneten Hohlleiter ebenfalls in die Plasmakammer eingeleitet. Durch das Verbindungsteil verläuft außerdem in Richtung der Plasmakammer eine Elektrode, eine so genannte Bias-Elektrode, die gegenüber einem Gehäuse der Plasmakammer negativ geladen ist und die freien Elektronen von der Plasmakammer abstößt und diese somit innerhalb der Plasmakammer einschließt. Die Elektronen erzeugen durch Stoßionisation die Ionen (das Plasma) innerhalb der Plasmakammer.The ion source comprises a plasma chamber for ionizing an operating gas in which vacuum prevails. Permanent magnets are concentrically arranged around the plasma chamber, which form and hold the plasma. The gas to be ionized is fed into the plasma chamber via a connecting part. Free electrons in the plasma chamber that ionize the injected gas are accelerated by microwave radiation. The microwave radiation is likewise introduced into the plasma chamber via a waveguide arranged in the connection part. Through the connecting part also extends in the direction of the plasma chamber, an electrode, a so-called bias electrode, which is negatively charged to a housing of the plasma chamber and repels the free electrons from the plasma chamber and thus encloses them within the plasma chamber. The electrons generate the ions (the plasma) within the plasma chamber by impact ionization.

Am Verbindungsteil quer zur Elektrode ist ein Kupplungszylinder, an dem sich seitliche ein Rohr erstreckt. Durch das Rohr gelangt über eine gebogene Gasleitung, deren Auslass zum Verbindungsteil hin gerichtet ist, das zu ionisierende Gas ins Verbindungsteil und von da aus über den Hohlleiter in die Plasmakammer. Am Kupplungszylinder ist eine Vakuum pumpe vorgesehen, um das Gas, welches nicht in die Plasmakammer gelangt, hinzuleiten.At the connecting part transverse to the electrode is a coupling cylinder, on which extends a tube side. Through the pipe passes through a curved gas line whose outlet is directed towards the connection part, the gas to be ionized in the connection part and from there via the waveguide in the plasma chamber. On the clutch cylinder, a vacuum pump is provided to the gas, which does not get into the plasma chamber, hinzuleiten.

Die beschriebene Anordnung zum Einleiten von Gas in die Plasmakammer weist eine Reihe von Nachteilen auf. Der Durchmesser der Gasleitung variiert in den unterschiedlichen Abschnitten sehr stark, so dass sich Totzonen für die Gasströmung bilden. Da sich dadurch die Verweilzeit einiger Gasteilchen deutlich verlängert, kann der Wechsel von einem Betriebsgas auf ein anderes mehrere Minuten dauern. Zudem wird das Gas aus der Gasleitung direkt über der Vakuumpumpe in den Kupplungszylinder eingeleitet, so dass ein Großteil des Gases angesaugt wird und die Plasmakammer nicht erreicht. Der Anteil vom Gas, der in die Plasmakammer gelangt, hängt von der Effizienz der Vakuumpumpe ab und kann nur geschätzt werden.The described arrangement for introducing gas into the plasma chamber has a number of disadvantages. The diameter of the gas line varies greatly in the different sections, so that dead zones form for the gas flow. Since this significantly prolongs the residence time of some gas particles, switching from one operating gas to another can take several minutes. In addition, the gas from the gas line is introduced directly into the clutch cylinder via the vacuum pump, so that a large part of the gas is sucked in and the plasma chamber is not reached. The proportion of gas entering the plasma chamber depends on the efficiency of the vacuum pump and can only be estimated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effiziente Gaszufuhr sowie eine schnellere Reaktionszeit beim Wechseln des Betriebsgases einer Ionenquelle zu ermöglichen.The invention has for its object to enable an efficient gas supply and a faster reaction time when changing the operating gas of an ion source.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Ionenquelle zum Erzeugen eines Partikelstrahls, umfassend eine Plasmakammer und eine Elektrode, die sich zur Plasmakammer erstreckt, wobei eine Gasleitung für ein zu ionisierendes Gas über die gesamte Länge der Elektrode parallel zur Elektrode verläuft.The object is achieved by an ion source for generating a particle beam, comprising a plasma chamber and an electrode which extends to the plasma chamber, wherein a gas line for a gas to be ionized over the entire length of the electrode extends parallel to the electrode.

Bei der Elektrode handelt es sich hierbei um eine in Bezug auf die Ionenquellenspannung negativ geladene Bias-Elektrode, die zum Abstoßen der Elektronen, die in der Plasmakammer freigelassen werden, eingesetzt ist.The electrode is a bias electrode negatively charged with respect to the ion source voltage, which is used to repel the electrons released in the plasma chamber.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine besonders effiziente Gaszufuhr vorliegt, indem das zu ionisierende Gas möglichst weit in die Ionenquelle eingeleitet wird, so dass es in der unmittelbaren Nähe der Plasmakammer aus der Gasleitung hinausströmt und somit ein sehr großer Anteil von Gasteilchen in die Plasmakammer gelangen. Um dies zu ermöglichen, wird das Gas nicht "von unten" über einen Kupplungszylinder für eine Vakuumpumpe eingeleitet, sondern die Gasleitung wird von einer anderen Seite, nämlich im Bereich der Elektrode eingeführt und weist innerhalb der Ionenquelle einen geradlinigen Verlauf parallel zur Elektrode auf, d.h. dass der Gasstrom innerhalb der Ionenquelle umlenkungsfrei fließt. Da die Gasleitung geradlinig ist, ist sie besonders einfach technisch zu realisieren und in die Ionenquelle einzubringen. Darüber hinaus weist die Gasleitung insbesondere einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf, so dass keine Totzonen entstehen. Außerdem verläuft die Gasleitung entlang der gesamten Länge der Elektrode, so dass der Gasstrom mindestens so tief in die Ionenquelle eingeleitet wird, wie sich die Elektrode erstreckt. Die Gasleitung mündet dabei in unmittelbarer Nähe der Plasmakammer, so dass die Gaszufuhr durch den Betrieb der Vakuumpumpe nicht beeinträchtigt ist und damit die Effizienz der erzeugten Ionen aus dem eingelassenen Gas deutlich verbessert.The invention is based on the consideration that a particularly efficient gas supply is provided by the gas to be ionized as far as possible is introduced into the ion source, so that it flows out in the immediate vicinity of the plasma chamber from the gas line and thus a very large proportion of gas particles in enter the plasma chamber. To make this possible, the gas is not introduced "from below" via a coupling cylinder for a vacuum pump, but the gas line is introduced from another side, namely in the region of the electrode and has within the ion source a straight line parallel to the electrode, ie the gas flow flows without deflection within the ion source. Since the gas line is straightforward, it is particularly easy to implement technically and to introduce into the ion source. In addition, the gas line in particular has a substantially constant cross-section, so that no dead zones arise. In addition, the gas line runs along the entire length of the electrode, so that the gas flow at least as deeply into the ion source as the electrode extends. The gas line opens in the immediate vicinity of the plasma chamber, so that the gas supply is not affected by the operation of the vacuum pump and thus significantly improves the efficiency of the generated ions from the gas introduced.

Eine konstruktiv besonders einfache Ausführung liegt vor, indem die Gasleitung bevorzugt innerhalb eines Elektrodenrohrs verläuft. Da die Elektrode im Wesentlichen als Hohlkörper ausgebildet ist, wird eine gute Raumnutzung erreicht, indem die Gasleitung innerhalb des Elektrodenrohrs geführt ist. Es sind dabei keine zusätzlichen Öffnungen an der Ionenquelle zum Durchführen der Gasleitung erforderlich.A structurally particularly simple embodiment is present in that the gas line preferably extends within an electrode tube. Since the electrode is substantially formed as a hollow body, a good use of space is achieved by the gas line is guided within the electrode tube. There are no additional openings on the ion source for performing the gas line required.

Bevorzugt ist die Gasleitung konzentrisch zur Elektrode angeordnet. Im Hinblick auf eine besonders gute Effizienz beim Abstoßen der aus der Plasmakammer kommenden Elektronen erstreckt sich die Elektrode entlang einer Symmetrieachse der Plasmakammer. Bei einer Anordnung der Gasleitung konzentrisch zur Elektrode verläuft auch die Gasleitung entlang der Symmetrieachse der Plasmakammer, so dass das Gas mittig in die Plasmakammer einströmen kann.Preferably, the gas line is arranged concentrically to the electrode. In view of a particularly good efficiency in repelling the electrons coming out of the plasma chamber, the electrode extends along an axis of symmetry of the plasma chamber. In an arrangement of the gas line concentric with the electrode and the gas line runs along the axis of symmetry of the plasma chamber, so that the gas can flow centrally into the plasma chamber.

Ein umlenkungsfreier Gasstrom wird realisiert, indem vorzugsweise die Elektrode einen Anschlussflansch mit einem Gasanschluss zum Verbinden der Gasleitung mit einer Zuleitung aufweist, wobei der Gasanschluss mit der Gasleitung fluchtet. Dies bedeutet, dass der Gasanschluss auf einer Linie mit der Gasleitung liegt und erst die trennbare Zufuhrleitung, über welche das Gas aus einem Gasspeicher zur Gasleitung und somit in die Ionenquelle gelangt, ggf. Biegungen aufweist.A deflection-free gas flow is realized by the electrode preferably having a connection flange with a gas connection for connecting the gas line to a feed line, the gas connection being flush with the gas line. This means that the gas connection is in line with the gas line and only the separable supply line, via which the gas from a gas storage to the gas line and thus enters the ion source, if necessary, has bends.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Elektrodenrohr von einem Kühlmittel durchströmbar und weist eine Rücklaufleitung für das Kühlmittel auf, in der die Gasleitung angeordnet ist. Zu Kühlzwecken wird im Bereich des Anschlussflansches ein elektrisch nicht leitendes Kühlmittel, wie z.B. entionisiertes Wasser oder Öl, in das Elektrodenrohr eingespeist, wobei das Kühlmittel in Richtung einer an die Plasmakammer anliegende Elektrodenspitze fließt. Im Bereich der Elektrodenspitze ist eine Öffnung einer Rücklaufleitung vorgesehen, in die das erwähnte Kühlmittel hineinströmt und am anderen Ende der Rücklaufleitung im Bereich des Anschlussflansches aus der Elektrode hinausgeführt wird.According to a preferred embodiment, a coolant can flow through the electrode tube and has a return line for the coolant, in which the gas line is arranged. For cooling purposes, in the region of the connection flange, an electrically non-conductive coolant, such as Deionized water or oil, fed into the electrode tube, wherein the coolant flows in the direction of a voltage applied to the plasma chamber electrode tip. In the region of the electrode tip, an opening of a return line is provided, into which the mentioned coolant flows in and out of the electrode at the other end of the return line in the region of the connection flange.

Vorzugsweise ist die Gasleitung konzentrisch zur umschließenden Rücklaufleitung und die Rücklaufleitung ist konzentrisch zum Elektrodenrohr angeordnet. Damit sich in Radialrichtung des Elektrodenrohrs eine gleichmäßige Temperaturverteilung einstellt, ist die Rücklaufleitung für gewöhnlich konzentrisch zum Elektrodenrohr angeordnet. Im Hinblick auf eine symmetrische Anordnung der Gasleitung in Bezug auf das Elektrodenrohr ist es daher besonders vorteilhaft, dass die Gasleitung innerhalb der Rücklaufleitung angeordnet ist.Preferably, the gas line is concentric with the enclosing return line and the return line is arranged concentrically to the electrode tube. In order to establish a uniform temperature distribution in the radial direction of the electrode tube, the return line is usually arranged concentrically to the electrode tube. In view of a symmetrical arrangement of the gas line with respect to the electrode tube, it is therefore particularly advantageous that the gas line is disposed within the return line.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Anschlussflansch einen ersten Anschluss zum Einleiten und einen zweiten Anschluss zum Ausführen des Kühlmittels auf und der Gasanschluss ist in einem der Anschlüsse angeordnet. Es sind hierbei keine zusätzlichen Bohrungen im Bereich des Anschlussflansches erforderlich, um den Gasanschluss auszubilden und die Gasleitung in ein Verbindungsstück der Ionenquelle einzuführen.According to a further preferred embodiment, the connection flange has a first connection for introducing and a second connection for executing the coolant, and the gas connection is arranged in one of the connections. In this case, no additional holes in the region of the connection flange are required in order to form the gas connection and to introduce the gas line into a connection piece of the ion source.

Vorteilhafterweise ist stirnseitig des Elektrodenrohrs eine Auslassöffnung für das zu ionisierende Gas vorgesehen. Die Auslassöffnung ist somit zur Plasmakammer gerichtet, so dass das Betriebsgas auch nach dem Verlassen des Elektrodenrohrs ebenfalls direkt und umlenkungsfrei in die Plasmakammer zuströmt.Advantageously, an outlet opening for the gas to be ionized is provided on the front side of the electrode tube. The outlet opening is thus directed to the plasma chamber, so that the operating gas also flows directly and without deflection into the plasma chamber even after leaving the electrode tube.

Nach einer bevorzugten Variante weist das Elektrodenrohr eine auswechselbare Elektrodenspitze auf, in der die Auslassöffnung ausgebildet ist. Da im Betrieb der Ionenkammer die Elektrodenspitze sehr oft durch die hohen Temperaturen, denen sie ausgesetzt ist, beschädigt wird, ist diese auswechselbar ausgebildet und durch ein Gewinde am Elektrodenrohr befestigt. Die Elektrodenspitze weist im Regelfall eine offene Stirnseite auf, so dass die Auslassöffnung für die Gasleitung insbesondere durch die offene Stirnseite der Elektrodenspitze ausgebildet ist.According to a preferred variant, the electrode tube has an exchangeable electrode tip, in which the outlet opening is formed. Since during operation of the ion chamber the electrode tip very often by the high temperatures, which it is exposed, is damaged, this is interchangeable and attached by a thread on the electrode tube. The electrode tip usually has an open end side, so that the outlet opening for the gas line is formed in particular by the open end side of the electrode tip.

Nach einer weiteren bevorzugten Variante ist zwischen dem Elektrodenrohr und der auswechselbaren Elektrodenspitze ein Ankopplungsstück angeordnet, in welchem eine Bohrung ausgebildet ist. Das Elektrodenrohr und die Elektrodenspitze sind beide als Hohlkörper ausgebildet, jedoch ist das zwischen den beiden angeordnete Ankopplungsstück für gewöhnlich ein massiver Körper. Um den Gasstrom durch das Ankopplungsstück führen zu können, ist daher eine Bohrung vorgesehen, die insbesondere mittig verläuft. Der Fluss des Kühlmittels in Längsrichtung der Elektrode wird durch das Ankopplungsstück begrenzt. Damit das Kühlmittel durch die Bohrung nicht aus der Elektrode ausfließen kann, kontaktiert die Gasleitung Ankopplungsstück oder reicht in die Bohrung hinein, wobei der Kontaktbereich zwischen der Gasleitung und dem Ankopplungsstück abgedichtet ist.According to a further preferred variant, a coupling piece is arranged between the electrode tube and the replaceable electrode tip, in which a bore is formed. The electrode tube and the electrode tip are both formed as a hollow body, but the coupling piece arranged between the two is usually a solid body. In order to be able to guide the gas flow through the coupling piece, therefore, a bore is provided which extends in particular centrally. The flow of the coolant in the longitudinal direction of the electrode is limited by the coupling piece. So that the coolant can not flow out of the electrode through the hole, the gas line contacts the coupling piece or extends into the hole, the contact area between the gas line and the coupling piece being sealed off.

Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch eine Elektrode für eine Ionenquelle, umfassend einen Anschlussflansch und ein Elektrodenrohr, wobei am Anschlussflansch ein Gasanschluss für eine Gasleitung vorgesehen ist, die sich über die gesamte Länge des Elektrodenrohrs erstreckt.The object is further achieved according to the invention by an electrode for an ion source, comprising a connection flange and an electrode tube, wherein a gas connection for a gas line is provided at the connection flange, which extends over the entire length of the electrode tube.

Die in Bezug auf die Ionenquelle aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auf die Elektrode zu übertragen.The advantages and preferred embodiments listed with respect to the ion source are to be transferred analogously to the electrode.

Vorteilhafterweise ist die Gasleitung konzentrisch zum Elektrodenrohr angeordnet. Weiterhin von Vorteil ist, dass das Elektrodenrohr von einem Kühlmittel durchströmbar ist und eine Rücklaufleitung für das Kühlmittel aufweist, in der die Gasleitung angeordnet ist.Advantageously, the gas line is arranged concentrically to the electrode tube. A further advantage is that the electrode tube can be traversed by a coolant and has a return line for the coolant, in which the gas line is arranged.

Die Aufgabe wird außerdem erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Einleiten eines zu ionisierenden Gases in eine Ionenquelle zum Erzeugen eines Partikelstrahls, wobei die Ionenquelle eine Plasmakammer und eine Elektrode, die sich zur Plasmakammer erstreckt, umfasst und wobei das Gas über die gesamte Länge der Elektrode parallel zur Elektrode und insbesondere innerhalb der Elektrode in die Plasmakammer eingeleitet wird.The object is also achieved according to the invention by a method for introducing a gas to be ionized into an ion source for generating a particle beam, the ion source comprising a plasma chamber and an electrode extending to the plasma chamber, and wherein the gas is parallel over the entire length of the electrode to the electrode and in particular within the electrode is introduced into the plasma chamber.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen

FIG 1
in einem Längsschnitt einen Teil einer Ionenquelle zum Erzeugen eines Partikelstrahls,
FIG 2
eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A ge- mäß FIG 1, und
FIG 3
schematisch einen Querschnitt entlang der Linie B- B' gemäß FIG 1.
An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show here
FIG. 1
in a longitudinal section a part of an ion source for generating a particle beam,
FIG. 2
an enlarged view of the section A according to FIG. 1 , and
FIG. 3
schematically a cross section along the line B- B 'according to FIG. 1 ,

Einander entsprechende und gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding and equivalent parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In FIG 1 ist eine Ionenquelle 2 zum Erzeugen eines Partikelstrahls gezeigt, die Teil einer nicht näher dargestellten Partikeltherapieanlage ist. Die Ionenquelle 2 umfasst eine Plasmakammer 4, in der der Partikelstrahl durch Ionisieren eines Betriebsgases erzeugt wird. Das zu ionisierende Gas wird mittels einer Gasleitung 6 in die Plasmakammer 4 eingeleitet. Die Gasleitung 6 erstreckt sich dabei entlang einer Elektrode 8, die zum Abstoßen der freien Elektronen in der Plasmakammer 4 vorgesehen ist. Zur Ionisation des Gases wird in die Plasmakammer 4 außerdem eine Mikrowellenstrahlung durch einen Mikrowellenanschluss 10 in ein Verbindungsteil 12 eingeleitet und von dort aus wird die Mikrowellenstrahlung über einen Hohlleiter 14, in dem sich auch die Elektrode 8 mit der Gasleitung 6 erstreckt, der Plasmakammer 4 zugeführt. Dem Mikrowellenanschluss 10 entgegengesetzt ist am Verbindungsteil 12 ein Pumpenanschluss 15 für eine Vakuum-Pumpe vorgesehen, die Gasteilchen aus den Hohlräumen des Verbindungsstücks ansaugt.In FIG. 1 an ion source 2 for generating a particle beam is shown, which is part of a particle therapy system, not shown. The ion source 2 comprises a plasma chamber 4 in which the particle beam is generated by ionizing an operating gas. The gas to be ionized is introduced into the plasma chamber 4 by means of a gas line 6. The gas line 6 extends along an electrode 8, which is provided for repelling the free electrons in the plasma chamber 4. For ionization of the gas, microwave radiation is also introduced into the plasma chamber 4 through a microwave connection 10 into a connection part 12, and from there the microwave radiation is supplied to the plasma chamber 4 via a waveguide 14, in which the electrode 8 also extends with the gas line 6 , Opposite the microwave port 10, a pump port 15 for a vacuum pump is provided at the connecting part 12, which sucks gas particles from the cavities of the connecting piece.

Die Elektrode 8 umfasst einen Anschlussflansch 16, mit dem sie am Verbindungsteil 12 befestigt ist, sowie ein hohles Elektrodenrohr 18, welches sich zur Plasmakammer 4 erstreckt. Die Elektrode 8 weist außerdem eine auswechselbare Elektrodenspitze 20 auf, die in einem Ankopplungsstück 22 eingeschraubt ist und somit über das Ankopplungsstück 22 am Elektrodenrohr 18 befestigt ist.The electrode 8 comprises a connecting flange 16, with which it is fastened to the connecting part 12, and a hollow electrode tube 18, which extends to the plasma chamber 4. The electrode 8 also has an exchangeable electrode tip 20, which is screwed into a coupling piece 22 and is thus fastened to the electrode tube 18 via the coupling piece 22.

Im Betrieb der Ionenquelle 2 wird die Elektrode 8 kontinuierlich mit Hilfe eines Kühlmittels, welches durch die Pfeile K angedeutet ist, beispielsweise mit Hilfe von Kühlwasser, gekühlt. Zum Einleiten des Kühlwassers ist am Anschlussflansch 16 ein erster Anschluss 24 vorgesehen. Durch einen zweiten Anschluss 26 wird das Kühlwasser K aus der Elektrode 8 ausgeführt. Das eingeleitete Kühlwasser K fließt entlang einer inneren Umlaufwand des Elektrodenrohrs 18, bis es das Ankopplungsstück 22 erreicht hat. Konzentrisch zum Elektrodenrohr 18 verläuft eine Rücklaufleitung 28, über welche das erwärmte Kühlmittel K bis zum zweiten Anschluss 26 geführt wird. Die Gasleitung 6 ist innerhalb der Rücklaufleitung 28 angeordnet und verläuft geradlinig zwischen einem Gasanschluss 29, der mit einer separaten Zufuhrleitung zur Gaszufuhr aus einem nicht gezeigten Gasspeicher verbindbar ist, und dem Ankopplungsstück 22 am distalen Ende der Elektrode 8.During operation of the ion source 2, the electrode 8 is continuously cooled by means of a coolant, which is indicated by the arrows K, for example with the aid of cooling water. For introducing the cooling water, a first connection 24 is provided on the connecting flange 16. The cooling water K is discharged from the electrode 8 through a second connection 26. The introduced cooling water K flows along an inner circumferential wall of the electrode tube 18 until it reaches the coupling piece 22. Concentric with the electrode tube 18 extends a return line 28, via which the heated coolant K is guided to the second port 26. The gas line 6 is arranged within the return line 28 and extends in a straight line between a gas connection 29, which is connectable to a separate supply line for gas supply from a gas storage, not shown, and the coupling piece 22 at the distal end of the electrode. 8

Das Elektrodenrohr 18, die Rücklaufleitung 28 und die Gasleitung 6 sind konzentrisch zueinander angeordnet, wie dies aus FIG 3 ersichtlich ist. Das Elektronenrohr 18 verläuft außerdem konzentrisch zum Hohlleiter 14, so dass die Gasleitung 6 sich entlang einer Symmetrieachse D der Plasmakammer erstreckt. Dabei wird das Gas mittig in die Plasmakammer eingeleitet, so dass eine hohe Symmetrie bei der Erzeugung des Plasmas vorliegt, welche für einen stabilen Partikelstrahl wichtig ist.The electrode tube 18, the return line 28 and the gas line 6 are arranged concentrically to each other, as is apparent from FIG. 3 is apparent. The electron tube 18 also extends concentrically with the waveguide 14, so that the gas line 6 extends along an axis of symmetry D of the plasma chamber. The gas is introduced centrally into the plasma chamber, so that a high symmetry in the generation of the Plasmas is present, which is important for a stable particle beam.

Der genaue Aufbau und die Anordnung der Gasleitung 6 im Bereich der Elektrodenspitze 20 sind in der vergrößerten Darstellung in FIG 2 gezeigt. Die Elektrodenspitze 20 ist im Wesentlichen hohl ausgebildet und weist eine offene Stirnseite auf, die eine Auslassöffnung 30 für das Gas bildet. Damit der Gasstrom die hohle Elektrodenspitze 20 erreicht, ist im Ankopplungsstück 22 eine Bohrung 32 ausgebildet. Dabei ist der Bereich, in dem die Gasleitung 6 in das Ankopplungsstück 22 hineingeht, wasserdicht abgedichtet, so dass das Kühlmittel K nicht in die Bohrung 32 gelangt.The exact structure and the arrangement of the gas line 6 in the region of the electrode tip 20 are in the enlarged view in FIG. 2 shown. The electrode tip 20 is substantially hollow and has an open end face, which forms an outlet opening 30 for the gas. In order for the gas flow to reach the hollow electrode tip 20, a bore 32 is formed in the coupling piece 22. In this case, the area in which the gas line 6 enters into the coupling piece 22, sealed watertight, so that the coolant K does not enter the bore 32.

Die Gasleitung 6 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel einen geradlinigen Verlauf und über ihre gesamte Länge bis zur Elektrodenspitze 20 einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Das zu ionisierende Gas kann somit umlenkungsfrei in die Ionenquelle 2 eingeleitet werden. Aufgrund dieser Ausgestaltung der Gasleitung 6 entstehen insbesondere keine Totzonen, in welchen Gasteilchen über längere Zeiten verweilen können. Ein Wechsel des Betriebsgases, wie z.B. von Kohlenstoffdioxid auf Wasserstoff, kann daher sehr schnell erfolgen und nach kurzen Zeiten von wenigen Sekunden stellt sich ein konstanter Gasstrom und somit ein stabiler Partikelstrahl ein.In the exemplary embodiment shown, the gas line 6 has a straight course and over its entire length to the electrode tip 20 a substantially constant cross section. The gas to be ionized can thus be introduced without deflection into the ion source 2. Due to this design of the gas line 6 in particular no dead zones, in which gas particles can stay for longer periods arise. A change of the working gas, e.g. From carbon dioxide to hydrogen, can therefore be done very quickly and after short times of a few seconds, a constant gas flow and thus a stable particle beam.

Die beschriebene Gasleitung 6 zeichnet sich durch einen weiteren Vorteil aus, nämlich, dass sie sich weit ins Innere der Ionenquelle 2 bis unmittelbar vor einem Eingang 34 der Plasmakammer 4 erstreckt, so dass die Gasteilchen ungestört von der Vakuumpumpe in die Plasmakammer 4 gelangen.The described gas line 6 is distinguished by a further advantage, namely that it extends far into the interior of the ion source 2 up to immediately before an entrance 34 of the plasma chamber 4, so that the gas particles pass undisturbed from the vacuum pump into the plasma chamber 4.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Ionenquelleion source
44
Plasmakammerplasma chamber
66
Gasleitunggas pipe
88th
Elektrodeelectrode
1010
Mikrowellenanschlussmicrowave connection
1212
Verbindungsteilconnecting part
1414
Hohlleiterwaveguide
1515
Pumpenanschlusspump connection
1616
Anschlussflanschflange
1818
Elektrodenrohrelectrode tube
2020
Elektrodenspitzeelectrode tip
2222
Ankopplungsstückcoupling piece
2424
erster Anschlussfirst connection
2626
zweiter Anschlusssecond connection
2828
RücklaufleitungReturn line
2929
Gasanschlussgas connection
3030
Auslassöffnungoutlet
3232
Bohrungdrilling
3434
Eingang der PlasmakammerEntrance of the plasma chamber
AA
Ausschnittneckline
DD
Symmetrieachseaxis of symmetry
KK
KühlmittelstromCoolant flow

Claims (14)

Ionenquelle (2) zum Erzeugen eines Partikelstrahls, umfassend eine Plasmakammer (4) und eine Elektrode (8) die sich zur Plasmakammer (4) erstreckt, wobei eine Gasleitung (6) für ein zu ionisierendes Gas sich über die gesamte Länge der Elektrode (8) parallel zur Elektrode (8) erstreckt.An ion source (2) for generating a particle beam, comprising a plasma chamber (4) and an electrode (8) extending to the plasma chamber (4), wherein a gas line (6) for a gas to be ionized extends the entire length of the electrode (8 ) extends parallel to the electrode (8). Ionenquelle (2) nach Anspruch 1,
wobei die Gasleitung (6) innerhalb eines Elektrodenrohrs (18) verläuft.An ion source (2) according to claim 1,
wherein the gas line (6) extends within an electrode tube (18). Ionenquelle (2) nach Anspruch 2,
wobei die Gasleitung (6) konzentrisch zum Elektrodenrohr (18) angeordnet ist.Ion source (2) according to claim 2,
wherein the gas line (6) is arranged concentrically to the electrode tube (18). Ionenquelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Elektrode (8) einen Anschlussflansch (16) mit einem Gasanschluss (29) zum Verbinden der Gasleitung (6) mit einer Zuleitung aufweist, wobei der Gasanschluss (29) mit der Gasleitung (6) fluchtet.Ion source (2) according to one of the preceding claims,
wherein the electrode (8) has a connection flange (16) with a gas connection (29) for connecting the gas line (6) to a supply line, wherein the gas connection (29) is aligned with the gas line (6). Ionenquelle (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 4,
wobei das Elektrodenrohr (18) von einem Kühlmittel (K) durchströmbar ist und eine Rücklaufleitung (28) für das Kühlmittel (K) aufweist, in der die Gasleitung (6) angeordnet ist.Ion source (2) according to one of claims 2 or 4,
wherein the electrode tube (18) by a coolant (K) is flowed through and a return line (28) for the coolant (K), in which the gas line (6) is arranged. Ionenquelle (2) nach Anspruch 3 und Anspruch 5,
wobei die Gasleitung (6) konzentrisch zur umschließenden Rücklaufleitung (28) und die Rücklaufleitung (28) konzentrisch zum Elektrodenrohr (18) angeordnet sind.Ion source (2) according to claim 3 and claim 5,
wherein the gas line (6) concentric with the enclosing return line (28) and the return line (28) are arranged concentrically to the electrode tube (18). Ionenquelle (2) nach Anspruch 4,
wobei der Anschlussflansch (16) einen ersten Anschluss (24) zu Einleiten und einen zweiten Anschluss (26) zum Ausführen des Kühlmittels (K) aufweist und der Gasanschluss (29) in einen der Anschlüsse (24, 26) angeordnet ist.Ion source (2) according to claim 4,
wherein the connection flange (16) has a first port (24) for introduction and a second port (26) for discharging the coolant (K) and the gas port (29) in one of the terminals (24, 26) is arranged. Ionenquelle (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
wobei stirnseitig des Elektrodenrohrs (18) eine Auslassöffnung (30) für das zu ionisierende Gas vorgesehen ist.Ion source (2) according to one of claims 2 to 7,
wherein the front side of the electrode tube (18) is provided an outlet opening (30) for the gas to be ionized. Ionenquelle (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
wobei das Elektrodenrohr (18) eine auswechselbare Elektrodenspitze (20) aufweist, in der die Auslassöffnung (30) ausgebildet ist.Ion source (2) according to one of claims 2 to 8,
wherein the electrode tube (18) has a replaceable electrode tip (20) in which the outlet opening (30) is formed. Ionenquelle (2) nach Anspruch 9,
wobei zwischen dem Elektrodenrohr (18) und der auswechselbaren Elektrodenspitze (30) ein Ankopplungsstück (22) angeordnet ist, in welchem eine Bohrung (32) ausgebildet ist.Ion source (2) according to claim 9,
wherein between the electrode tube (18) and the replaceable electrode tip (30) a coupling piece (22) is arranged, in which a bore (32) is formed. Elektrode (8) für eine Ionenquelle (2), umfassend einen Anschlussflansch (16) und ein Elektrodenrohr (18), wobei am Anschlussflansch (16) ein Gasanschluss (29) für eine Gasleitung (6) vorgesehen ist, die sich über die gesamte Länge des Elektronenrohrs (18) erstreckt.An electrode (8) for an ion source (2), comprising a connection flange (16) and an electrode tube (18), wherein on the connection flange (16) a gas connection (29) for a gas line (6) is provided, which extends over the entire length of the electron tube (18). Elektrode (8) nach Anspruch 11,
wobei die Gasleitung (6) konzentrisch zum Elektrodenrohr (28) angeordnet ist.Electrode (8) according to claim 11,
wherein the gas line (6) is arranged concentrically to the electrode tube (28). Elektrode (8) nach Anspruch 11 oder 12,
wobei das Elektrodenrohr (18) von einem Kühlmittel (K) durchströmbar ist und eine Rücklaufleitung (28) für das Kühlmittel aufweist, in der die Gasleitung (6) angeordnet ist.Electrode (8) according to Claim 11 or 12, characterized
wherein the electrode tube (18) can be traversed by a coolant (K) and has a return line (28) for the coolant, in which the gas line (6) is arranged. Verfahren zum Einleiten eines zu ionisierenden Gases in eine Ionenquelle (2) zum Erzeugen eines Partikelstrahls,
wobei die Ionenquelle (2) eine Plasmakammer (4) und eine Elektrode (8), die sich zur Plasmakammer (4) erstreckt, umfasst und wobei das Gas über die gesamte Länge der Elektrode (8) parallel zur Elektrode (8) und insbesondere innerhalb der Elektrode (8) in die Plasmakammer (4) eingeleitet wird.Method for introducing a gas to be ionized into an ion source (2) for generating a particle beam,
wherein the ion source (2) comprises a plasma chamber (4) and an electrode (8) extending to the plasma chamber (4), and wherein the gas is introduced over the entire length of the electrode (8) parallel to the electrode (8) and in particular within the electrode (8) in the plasma chamber (4).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113491174A (en) * 2018-12-20 2021-10-08 机械解析有限公司 Electrode assembly for plasma discharge apparatus

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5502717B2 (en) * 2010-12-20 2014-05-28 株式会社東芝 Heavy ion generator for heavy ion therapy
US9117617B2 (en) * 2013-06-24 2015-08-25 Agilent Technologies, Inc. Axial magnetic ion source and related ionization methods

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE753327C (en) * 1937-03-25 1954-09-27 Licentia Gmbh Procedure for adjusting a discharge tube to generate fast ions (duct beam tube)
DE1202849B (en) * 1958-07-17 1965-10-14 Varian Associates Connector
JPS5956342A (en) * 1982-09-24 1984-03-31 Toshiba Corp Hollow cathode discharge device
FR2550681B1 (en) * 1983-08-12 1985-12-06 Centre Nat Rech Scient ION SOURCE HAS AT LEAST TWO IONIZATION CHAMBERS, PARTICULARLY FOR THE FORMATION OF CHEMICALLY REACTIVE ION BEAMS
US4785220A (en) * 1985-01-30 1988-11-15 Brown Ian G Multi-cathode metal vapor arc ion source
FR2581244B1 (en) * 1985-04-29 1987-07-10 Centre Nat Rech Scient TRIODE TYPE ION SOURCE WITH SINGLE HIGH FREQUENCY EXCITATION MAGNETIC CONTAINMENT OF MULTIPOLAR TYPE MAGNETIC IONIZATION
JPH0277851U (en) * 1988-12-03 1990-06-14
JPH05128977A (en) * 1991-11-07 1993-05-25 Japan Steel Works Ltd:The Ion producing method and ion source
JPH06139978A (en) * 1992-10-29 1994-05-20 Japan Steel Works Ltd:The Electron cyclotron resonance ion source of pulse driven type
GB9224745D0 (en) * 1992-11-26 1993-01-13 Atomic Energy Authority Uk Microwave plasma generator
JPH09270233A (en) * 1996-03-29 1997-10-14 Nissin Electric Co Ltd Coaxial ecr plasma generating device
JP2965293B1 (en) * 1998-11-10 1999-10-18 川崎重工業株式会社 Electron beam excited plasma generator
TWI279169B (en) * 2002-01-24 2007-04-11 Alps Electric Co Ltd Plasma processing apparatus capable of performing uniform plasma treatment by preventing drift in plasma discharge current
RU2208871C1 (en) * 2002-03-26 2003-07-20 Минаков Валерий Иванович Plasma electron source
US6806651B1 (en) * 2003-04-22 2004-10-19 Zond, Inc. High-density plasma source
CN100533642C (en) * 2003-10-15 2009-08-26 塞恩技术有限公司 Ion source with modified gas delivery
US7750575B2 (en) * 2004-04-07 2010-07-06 Zond, Inc. High density plasma source

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113491174A (en) * 2018-12-20 2021-10-08 机械解析有限公司 Electrode assembly for plasma discharge apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
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