FR2516695A1 - Dispositif de deflexion achromatique avec focalisation par un seul quadripole, notamment pour appareil d'irradiation therapeutique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA DEFLEXION DES FAISCEAUX DE PARTICULES CHARGEES. UN DISPOSITIF DE DEFLEXION MAGNETIQUE DESTINE A ETRE UTILISE AVEC UN ACCELERATEUR DE PARTICULES CHARGEES DEFINIT AU MOINS DEUX REGIONS ADJACENTES 54, 56 DANS LESQUELLES SONT ETABLIS DES CHAMPS MAGNETIQUES HOMOGENES DIFFERENTS. UN SEUL QUADRIPOLE Q DISPOSE PRATIQUEMENT DANS LE PLAN D'ENTREE DU DISPOSITIF DE DEFLEXION PERMET DE FAIRE COINCIDER LES RETRECISSEMENTS DU FAISCEAU DANS LE PLAN RADIAL ET DANS LE PLAN TRANSVERSAL. APPLICATION AUX APPAREILS DE RADIOTHERAPIE.

Description

La présente invention concerne le domaine général

de l'optique et de la propagation des faisceaux de particu-

les chargées et elle porte plus particulièrement sur la dé-

flexion achromatique d'un faisceau, convenant spécialement à l'utilisation dans un appareil de traitement par radiations. Des éléments optiques achromatiques sont essentiels dans les appareils d'irradiation industriels et médicaux, à

usage thérapeutique, du fait que la caractéristique essentiel-

le pour de telles opérations consiste dans l'intensité rela-

tivement élevée du faisceau et dans la commande de cette in-

tensité Un accélérateur caractéristique à courant de fais-

ceau élevé, comme l'accélérateur linéaire micro-onde, fournit les intensités de faisceau exigées, mais la distribution

d'énergie est assez large Pour utiliser le faisceau disponi-

ble, il est donc nécessaire d'introduire des éléments optiques qui sont relativement insensibles à la distribution d'énergie du faisceau En particulier, dans le cas d'un appareil à rayons X, il est souhaitable de concentrer un faisceau intense

sur un spot de faisceau de petite taille sur la cible émettri-

ce de rayons X, pour obtenir une source de rayons X suffisam-

ment petite par rapport à la région d'irradiation visée.

les dispositifs de déflexion de faisceau utilisés

dans les applications d'irradiation industrielles et les appli-

cations médicales thérapeutiques sont habituellement sujets à

des contraintes mécaniques et géométriques liées à la manoeu-

vrabilité de l'appareil, au blindage et à la collimation du flux d'irradiation, ainsi qu'à des considérations économiques

concernant la structure d'un tel appareil.

Le brevet US 3 867 635 décrit un dispositif de dé-

flexion de faisceau de type achromatique Dans ce dispositif, le faisceau traverve trois aimants en forme de secteurs à champ uniforme, et deux espaces de glissement, en subissant une déflexion de 2700 pour tomber sur la cible émettrice de rayons X Les pÈles des aimants en forme de secteur sont

définis avec précision en liaison avec les angles des secteurs.

les angles d'incidence et de sortie du faisceau sont définis par rapport à chaque secteur et un shunt de forme complexe

occupe les espaces intermédiaires ainsi que les régions d'en-

trée et de sortie du déflecteur, pour assurer l'existence des

espaces de glissement exempts de chamz oui sont nécessaires.

L'alignement interne mutuel de tous les com osants du déflec-

teur est essentiel pour l'obtention des perfor ma nces de ce dispositif de l'art antérieur, et il en est de m F=e pour l'alignement du déflecteur assemblé parrapport au 'aisceau À rappo I uaisceau

de l'accélérateur.

Un autre dispositif de l'art antérieur est décrit dans le brevet US 3 379 911, dans lequel une déflexion à 270

est accomplie dans un champ uniforme dans lequel on a intro-

duit une région de gradient à proximité du point milieu de la déflexion ( 135 ), de façon que le champ magnétique dans cette

région de gradient augmente radialement dans le plant de dé-

flexion, vers la partie extérieure des trajectoires acceptées.

Ainsi, les trajectoires qui sont caractérisées par un grand rayon de courbure (en l'absence de gradient) sont soumises à un champ un peu plus intense que les trajectoires ayant de plus petits rayons de courbure Un réglage correct de la cale établissant le gradient procure une déflexion achromatique au premier ordre sur l'arngle désiré

Dans tous les dispositifs décrits, il est souhaita-

ble que le déflecteur n'introduise pas de dispersion notable sur la quantité de mouvement du faisceau et qu'il produise dans le plan de sortie une reproduction fidèle des conditions

qui existent dans le plan d'entrée du dispositif.

Le but principal de l'invention est de réaliser un

dispositif de déflexion achromatique de premier ordre, parti-

culièrement simple, dans un appareil d'irradiation par des particules chargées Selon une caractéristique de l'invention, un aimant de déflexion comprend une première région de champ uniforme qui est séparée par une frontière d'une seconde région de champ uniforme, grace à quoi les trajectoires des particules qui traversent la première région sont caractérisées par un grand rayon de courbure dans la première région et un plus petit rayon de courbure dans la seconde région, après quoi ces particules retraversent la première région avec le grand

rayon de courbure.

Selon une autre caractéristique de l'invention,

le rapport entre les champs dans les première et secorde ré-

gions est une constante et il est obtenu par un premier en-

trefer (large) et un second entrefer (étroit) entre des fa-

ces des pôles qui présentent des épaulements.

Selon une autre caractéristique encore de l'inven-

tion, la frontière entre les-première et seconde régions est

une ligne droite.

Selon une autre caractéristique encore de l'inven-

tion, des fentes de sélection d'énergie sont disposées dans l'entrefer relativement étroit de la seconde région de champ, grâce à quoi le rayonnement qui sort de ces fentes est blindé

plus efficacement par une plus grande masse des pièces polai-

res magnétiques dans la seconde région de champ (entrefer

étroit).

Selon une autre caractéristique encore de l'inven-

tion, l'alignement précis du plan de couxbure de l'aimant de

déflexion, par rapport à l'axe d'un accélérateur de particu-

les, est obtenu par une rotation de l'aimant autour d'un axe

qui traverse le plan de courbure de ce dernier, sans néces-

siter un alignement interne des composants de l'aimant.

Selon encore une autre caractéristique de l'inven-

tion, la valeur du déplacement des trajectoires à partir de l'orbite centrale, dans le plan image de l'aimant, est égale

au déplacement de la trajectoire à partir de l'orbite centra-

le dans le plan d'entrée de l'aimant, grâce à quoi des rayons parallèles dans le plan d'entrée sont parallèles dans le plan

de sortie.

Selon une autre caractéristique encore de l'inven-

tion, on utilise un seul élément quadrip 8 le pour produire dans un plan de cible commun un rétrécissement radial et un rétrécissement transversal, dans un dispositif de déviation

de faisceau de particules chargées, de type achromatique.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de

la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en

se référant aux dessins annexés sur lesquels: Ia figure 1 est une représentation schématique de côté, en élévation, d'un appareil thérapeutique à rayons X

qui utilise des caractéristiques de l'invention.

La figure 2 est une retrésentation montrant des

trajectoires dans le plan de courbure de l'inivention.

La figure 3 A est une coupe (perendicvulairent au plan de courbure) dans l'aimant qui comporte la tête de pale

de la figure 2.

La figure 3 B montre l'élément de limitation de

champ du mode de réalisation préféré.

la figure 4 montre les trajectoires projetées

transversales, dépliées le long de la totalité de la trajec-

toire centrale.

la figure 5 montre la relation entre les rétrécis-

sements radial et transversal.

la figure 1 représente un appareil de thérapie par

rayons X, 10, qui comporte un dispositif de déflexion magné-

tiaque 12 L'appareil de thérapie 10 comprend un portique tournant 14, de forme générale en O, qui peut tourner autour d'un axe de rotation 16, dirigé horizontalemento le portique

14 est supporté sur le sol 18 par un piédestal 20 qui com-

porte un tourillon 22 destiné à supporter de façon tournante le portique 14 le portique 14 comporte une paire de bras parallèles 24 et 26, d'orientation générale horizontale Un accélérateur d'électrons linéaire 27 communiquant avec un

quadrip Sle 28 est logé à l'intérieur du bras 26 et le dispo-

sitif de déflexion magnétique 12 et une cible 29 sont dispo-

sés à l'extrémité extérieure du bras horizontal 26 de façon

à projeter un faisceau de rayons X entre l'extrémité exté-

rieure du bras 26 et un élément d'absorption des rayons X, , porté à l'extrémité extérieure de l'autre bras horizontal 24 le patient 32 est supporté par une table 34 à l'intérieur

du lobe des rayons X qui sont émis par la cible 29, pour su-

bir un traitement thérapeutique.

On va maintenant considérer les figures 2 et 3 A, 3 B, sur lesquelles on voit une t 4 te de p Sle 50 de la pièce polaire conforme à l'inventiono Un épaulement 52 divise la t 9 te de pôle 50 en régions 54 et 56 la tête de pale 50 a une plus grande épaisseur dans la région 56 que dans la région 54, avec un écart égal à la hauteur h de l'épaulement 52 Par ccnséquent, l'aimant qui comporte les tgtes de p Sle 50 et 50 '

est caractérisé par um entrefer relativement étroit, de lar-

geur d, dans la région 56 et par un entrefer relativement large (de largeur d+ 2 h) dans la région 54 Ainsi, l'aimant comprend une région uniforme constante 54 à champ magnétique relativement faible et une autre région uniforme constante 56 à champ magnétique relativement élevé L'excitation de

l'aimant est obtenue en appliquant un courant à des demi-bo-

bines 58 et 58 ', séparées axialement, chacune d'elles étant disposée autour de pâles extérieurs respectifs 60 et 60 ' auxquels sont fixées les têtes de p 3 le 50 et 50 ' Le chemin

magnétique de retour est établi par une culasse 62 Des bo-

bines d'ajustage 64 et 64 ' permettent un réglage fin du rap-

port de champ dans les régions 54 et 56.

Une enceinte à vide 67 est placée entre les p Sles

de l'aimant et communique avec la cavité 68 de l'accéléra-

teur linéaire micro-onde par l'intermédiaire du quadrip 8 le Q. Comme il est envisagé ci-après, un autre paramètre

de conception important est l'angle d'incidence de la tra-

jectoire par rapport au champ à l'entrée du déflecteur la définition du champ marginal pour maintenir la position et l'orientation désirées de la frontière virtuelle extérieure du champ, 69, par rapport à la région d'entrée, est accomplie

au moyen de l'élément de limitation de champ 66 qui est sépa-

ré des têtes de p&le par l'entretoise en aluminium 661 o De façon similaire, la position et l'orientation de la frontière

du champ de sortie sont définies par une forme et une posi-

tion appropriées de l'élément de limitation de champ 66 dans

cette région.

On peut définir une frontière virtuelle intérieure du champ, 55, par rapport à l'épaulement 52, par une courbure

appropriée des surfaces à épaulement 53 et 53 ' Cette cour-

bure compense le comportement du champ magnétique lorsqu'il s'approche de la saturation et définit le champ marginal dans cette région L'utilisation d'une telle forme est bien

connue dans la technique.

Ni la frontière de champ 69 ni la frontière 55 ne

constitue un lieu bien défini, ce qui fait que, par conven-

tion, chacune d'elles est qualifiée de "-ir uelle" Un para-

mètre est associé à chaque frontière virtuelle de champ po- -

caractériser le comportement du champ margiral dans la ré-

gion de transition d'une région de champ agétie a une

autre Ainsi, un paramètre E 1 est une description à un se-ul

-.aramètre de la transition progressive du champ depuis l'es-

ace de glissement d'entrée vers la région 54,1 e long d'_une trajectoire sélectionnée, comme par exemple l'orbite centrale PO (et de façon similaire entre la région 54 et l'espace de glissement de sortie 2)o Le paramètre de champ

marginal K 2 décrit un comportement similaire entre les ré-

gions de champ magnétique 54 et 56.

Dans l'examen d'éléments optiques magnétiques di-

poles, il est habituel de choisir pour l'axe z du système de coordonnées la tangente à une trajectoire de référence, avec l'origine z -= O dans le plan d'entrée et z = 1 dans le

plan de sortie (Les plans d'entrée et de sortie sont géné-

ralement séparés des frontières du champ magnétique par des espaces de glissement, comme il est indiqué, et on ne doit pas les identifier à une frontière de champ quelconqueo) On choisit l'axe x comme étant l'axe de déplacement dans -le plan de déflexion du plan de courbure l'axe y se trouve alors dans la direction transversale par rapport au plan de

courbure Conventionnellement, on appelle "verticale" la di-

rection de l'axe y et-"horizontale" la direction de l'axe x -

Dans le plande déflexion, une particule correspon-

dant à un vecteur de quantité de mouvement de référence Po décrit un axe d'orbite centrale désigné par Po On désire que des trajectoires déplacées Cx et ay, initialement parallèles à Po (respectivement dans le plan de courbure et dans le plan

qui lui est transversal) donnent lieu à un déplacement sem-

blable en-sortie du déflecteur Une trajectoire qui entre

dans ce dispositif sous un angle i par rapport à la fron-

tière de champ sort sous un angle (f Dans le mode de réa-

lisation considéré actuellement, on désire avoir: i = f

= La trajectoire est caractérisée par un rayon de cour-

bure p 1 dans la région 54 de l'aimant, à cause du champ ma-

gnétique B 1 Dans la région 56, le rayon de courbure corres-

pondant est à 2, à cause du champ magnétique 2 La otation 0 Po 1 (voir la figure 2) désigne le rayon de courbure de la trajectoire de référence PO dans la région de chenmp fae La ligne déterminée par les centres respectifs correspondant aux rayons de courbure po 1 et P 90 2 rencontre la frontière virtuelle du champ, 55, ce qui détermine l'angle d'incidence P 2 par rapport à la région 56 (à l'entrée) et, par symétrie, l'angle d'incidence au niveau de la frontière de champ 55

lorsque la trajectoire entre à nouveau'dans la région 54.

Pour simplifier, on supprimera l'indice O L'angle de dé-

flexion dans le plan de courbure dans la région 54 (à l'en-

trée) est V 1 et c'est à nouveau un angle a 1 dans la partie

de la mmrgxeonudeh cmp 54 òespondmat à latrajectoire de sortie.

Dans la région de champ élevé 56, la particule est déviée sur un angle total 2 & 2 ' pour un angle de déeexiontotal Y = 2 (l+ 23) dans le dispositif de déflexion Une condition 1 2 nécessaire et suffisante pour qu'un élément de déflexion soit achromatique est qu'une trajectoire dx correspondant à

une dispersion de la quantité de mouvement (cette trajectoi-

re ayant une direction centrale initiale de valeur PO + GP) soit dispersée et amenée au parallélisme avec la trajectoire

centrale PO à l'angle de déflexion médian C{ 1 + "o 2, c'est-

à-dire dans le plan de symétrie En outre, les trajectoires de particules qui sontinitialement déplacées par rapport à la trajectoire PO, et parallèles à cette dernière (dans le plan de courbure), sont focalisées de façon à rencontrer la trajectoire PO dans le plan de symétrie Ces trajectoires

sont dites "de type cosinus" et sont désignées par Cx, l'in-

dice se rapportant au plan de courbure Des trajectoires de particules qui divergent initialement de la trajectoire PO (dans le plan de courbure), au niveau du plan d'entrée de

l'aimant, sont représentées sur la figure 2 Ces trajectoi-

res sont dites "de type sinus", et sont désignées par S X

dans le plan de courbure La condition de dispersion maxima-

le et de focalisation en un point des trajectoires parallèles

se produit dans le plan de symétrie,et des fentes de défini-

tion 72 sont donc situées dans ce-plan pour limiter la plage

de quantité de mouvement, ou de divergence angulaire,qu'ac-

* 8 cepte le dispositif O Comme dans des disuositifs similaires, ces fentes, qui sont des sources secondaires de radiation, sont éloignées de la cible et sont blindées par les pièces polaires de l'aimant Dans l'invention, c'est précisement dans cette région que l'entrefer est plus étroit, ce qui fait que la masse plus élevée des pièces polaires 50 et 50 ' blinde plus efficacement l'environnement par rapport à la

radiation des fentes.

Les trajectoires Cy et Sy sont des trajectoires

de type cosinus et de type sinus dans le plan vertical (y-

z). Il est donc nécessaire d'obtenir la relation pour les rayons de courbure pl et Q 2 ' et donc pour les champs magnétiques Bl et B 2, pour les paramètres 1 let " 2 P et

pour les paramètres d'extension'de champ K 1 et K 2 des fron-

tières virtuelles du champ, avec la condition de divergence angulaire nulle dans le plan de courbure de la trajectoire correspondant à une dispersion de la quantité de mouvement, dans le plan de symétrie, soit par exemple a dx-/z = O pour x

l'angle de déflexion t/2 o A partir de cette condition, im-

posée dans le plan de symétrie, on peut montrer que dx et sa

divergence, dx, s'annulent à la sortie de l'aimant.

Dans un traitement analytique simple du problème, on écrit des matrices de transfert dans le dispositif pour

la trajectoire entrante qui traverse la région 54, se pour-

suit en direction de la partie d'entrée de la région 56, vers

le plan de symétrie, puis sort de la région 56 vers la fron-

tière avec la région 54 et sort en traversant à nouveau la région 54 Pour le plan de courbure, on écrit ces matrices sous la forme du produit matriciel des matrices de transfert correspondant à la propagation du faisceau dans les quatre régions 540, 560, 56 i, 54 i qui sont indiquées sur la figure 4 R 1 1 s 2 _ 2 _ = -

R 12 213

R 22 R 23 = X

0 1 O

s 2:2 c 2 52 j 2

0 1 O

e 2 \ o

0 O

1 O

0 1

c i S 1 e ( 1-Q) si s c 1 S 1

O O 1

(équation 1)

Dans cette équation, c 1, S 1, c 2, S 2 sont des notations abré-

gées pour désigner respectivement cosinus g( et sinus o< dans les régions( 1) et ( 2) correspondant respectivement à un champ faible et à, un champ élevé; et P désigne ici tg Les variables P et P 2 désignent les rayons de courbure dans les régions respectives 1 et'2, correspondant aux régions 54

et 56 Les paramètre ci et si sont exprimés conventionnelle-

ment sous la forme de déplacements par rapport à la trajec-

toire de référence On peut réduire l'équation ( 1) pour ob-

tenir, dans le plan de courbure: -1 ú (x) d

,, P_

Rx = -1 t(-) (ic 1) ( + E 02) + X L Q 2 -l'c (s 2 c 2) + c 2 (s 1 +f 1) ( 1 C 1) + 52 o o _ 5,,quation 2 I s d Sx

SX X

0 '1

1

1 0

0 1

équation 2) I L'élé-ent de matrice R 11 experime un coefficient oui décrit le déplacement spatial relatif de la trajectoire CXO L'élément R 12 décrit le déplacement relatif de Sx D'une

nière similaire, l'éléent R 2 décrit la divergence angu-

laire relative de Cx et l'élément R 22 décrit la divergence

angulaire relative de la trajectoire Sx L'élément de 'atri-

ce R décrit le déplacement dans le plan de courbure pour la trajectoire à dispersion de quantité de mouvement dx (qui présentait initialement une relation de congruence avec la trajectoire centrale dans le plan objet) et R 23 décrit sa divergence Plusieurs conditions permettent de simplifier l'optique: (a) le dispositif transforme des trajectoires entrantes parallèles en trajectoires sortantes parallèles,

dans les plans respectifs d'entrée-et de sortie, ce qui dé-

coule du fait que l'élément de matrice R 21 est égal à O;

(b) l'aimant de déflexion est indépendant du sens de-la tra-

jectoire, d'o il résulte que R 22 = R 11 (ceci apparaît éga-

lement lorsqu'on considère la symétrie du dispositif); (c) le déterminant de la matrice est identiquement égal à 1, d'après le théorème de Liouville Il résulte des conditions

(b) et (c) que R 11 = -1.

I La ligne inférieure de la matrice décrit la quan-

tité de mouvement dans un plan ou dans l'autre Ces éléments -

sont identiquement égaux à 0,0 et 1, du fait qu'il n'y a pas

de perte ou de gain résultant dans l'énergie du faisceau (mo-

dule de la quantité de mouvement) au cours de la traversée d'un dispositif à aimants statiques quelconqueo

Pour un dispositif achromatique, le terme de dé-

placement de dispersion R 13 et sa divergence, R 23, doivent

être égaux à 0 Comme indiqué ci-dessus, la condition relati-

veà R 23 dans le plan de symétrie est obtenue de façon ana-

lytique, pour donner une relation entre certains paramètres de conception du dispositif Il résulte de ceci-qu'on obtient l'expression: dt _(F 2) (Ici) (s 2 + c 2) + c 251 + c 2 f? ( 1 -c 1) + S 2 = O (Equation 3) u'on peut résoudre pour donner la condition: p I 1 + sl S 2 c 2 c 1 c 22

P C 2

P + 1 îs 2 c 21 C 2 (Equation 4)

P 2 1 C

En suivant la procédure classique, on peut écrire les matrices correspondantes dans le plan vertical pour les mêmes régions 54 (entrée), 56 (entrée), 56 (sortie) et 54 (sortie), et on peut réduire ces matrices pour obtenir

l'équation matricielle pour la propagation dans le plan trans-

versa I dans le dispositif: Y ( 1) _ Ry Y(o) Y dans laquelle 1 est la position du plan de sortie, selon la coordonnée z, pour le plan d'entrée z = O o Une contrainte de

conception principale réside dans la réalisation d'une foca-

lisation parallèle-parallèle dans ce plan, et non dans le plan de déflexion, dans lequel la condition correspondante

résulte de la configuration géométrique de l'aimant.

Jusqu'à présent, les matrices de transfert RX et Ry décrivent les fonctions de transfert qui agissent sur le vecteur de quantité de mouvement dirigé vers l'intérieur P(z 1), à la frontière de champ 69, pour produire le vecteur de quantité de mouvement sortant P (z 2) à la frontière de

champ 69, après passage dans l'aimant Dans le mode de réa-

lisation préféré, des espaces de glissement 1 et 2 sont

incorporés en tant qu'espaces de glissement respectifs d'en-

trée et de sortie Des matrices de glissement de la forme ( 1)ii \ 0 1 i= 1, 2 agissent sur les matrices Rxy qui présentent toutes deux la forme de l'équation ( 2), soit par exemple: R (x) ' = t Y) O 0)= y et on observe aue la matrice de trars ert de _'ai ant a la forme d'ne matrice de glissement éoui-Talente Ainsi, la transformation dans le dispositif complet avec les espaces de glissement 1 et 2 donne des matrices de transfert i 2 obales pour le plan de courbure et le plan trasnversal qui s'expriment sous la forme: Rx, YT =

0 1

dans laquelle le signe moins se rapporte à la matrice Rx T et le signe plus se rapporte a R Les longueurs Lx et il sont les distances depuis le plan de sortie jusqu'aux points de focalisation projetés des trajectoires Sx et S On va maintenant considérer la figure 5 qui montre la situation générale dans laquelle le rétrécissement dans le plan de courbure ou plan radial et le rétrécissement dans le plan transversal sont obtenus à des positions différentes sur l'axe z Ainsi, l'enveloppe du faisceau converge dans un plan tandis qu'elle diverge dans un autre plan Antérieurement, on aurait disposé plusieurs éléments quadrip&les pour amener ces rétrécissements en coïncidence à une position z commune Dans l'invention, les conditions dx = O et O = O sont satisfaites

dans le plan de symétrie, ce qui fait que d = O a la fron-

x tière de sortie du champ En outre, il résulte de ceci que C caractérise une trar sformation parallèle parallèle à

Y 1

* travers l'aimant dans le plan de courbure Dans le plan trans-

versal, la transformation parallèle parallèle est imposée à la structure Par conséquent, la matrice décrivant le plan transversal ou le plan de courbure présente la forme indiquée

ci-dessus L'effet du quadrip 6 le unique à l'entrée du dispo-

sitif prend la forme: Rx,y = (, l ) (+) / -l T

\RQ -1

QIIXY O -1 ' ( LI >

T

1 ' T

0 -

dans laquelle on peut identifier fq à la distance focale (variable) du quadripôle le rétrécissement du-faisceau est obtenu à partir d'expressions de la forme: On note que Sx et Sy ne sont pas affectées par le quadrip Sle dans la mesure o ces trajectoires présentent, par définition,

une amplitude nulle à z = O Lies déplacements des trajectoi-

res Oy et O x sont situés du c 8 té opposéSo Si on a choisi cor-

rectement la distance e 1 + '2 ' on peut régler la distance

locale du quadripôle de façon a faire coïncider le rétrécis-

sement radial et le rétrécissement transversale Les équations matricielles: Xz () = X (o) Y( 1) =y 2 (o) T qui décrivent le dispositif global comprenant des espaces de glissement dans le plan vertical et le plan de courbure,

peuvent être résolues commodément par des programmes appro-

priés d'optique magnétique, comme par exemple le programme T Ran SPORT, dont l'utilisation est décrite dans le doclment SL Al Report 91,fourni par le Reports Distribution Office, Stanford linear Accelerator Center, P O Box 4349, Stanford,

CA 94305, E U A On utilisl e le programme TRANSPORT pour re-

chercher un ensemble de paramètres cohérents: P 1 ' rayon de courbure de PO dans la région 54, 1/92 ', rayon de courbure relatif de PO dans la raion 54, rapporté au rayon de courbure dans la région 56, 1, angle d'incidence de la trajectoire PO sur la frntère virtuelle du champ, 2 ' rotation angulaire de la trajectoire centrale PO dans la region de champ élevé, qui détermine également P 2 '

cest-a-dire l'angle d'incidence de O sur la frontière vir-

tuelle intérieure du champ, , 1 rotation de la trajectoire de référence dans la région de champ faible, compte' tenu des paramètres d'entrée sélectionnés suivants: K 1, paramètre de la frontière virtuelle du champ entre la région de champ faible et les régions externes exemptes de champ, K 2 K, paramètre relatif décrivant la frontière

virtuelle intérieure du champ, entre les régions de champ -

élevé et de champ faible.

Pour le mode de réalisation préféré, on a imposé la symétrie, soit par exemple t = 2 (X 1 + "-2) Dans un ensemble représentatif de paramètres de conception pour une déflexion d'électrons à 270 , l'énergie moyenne désirée pour les électrons varie entre 6 Me V et 40,5 Me V Des conditions

achromatiques au premier ordre sont exigées sur cette plage.

L'angle d'incidence A pour les parties d'entrée et de sortie

de la trajectoire est de 450 et la-frontière virtuelle exté-

rieure du champ, 69,-se trouve à z = 10 cm par rapport à l'ouverture du collimateur d'entrée (z = 0) La trajectoire centrale tourne sur un angle o 1 de 41,5 sous l'influence d'un champ magnétique-B de 0,417 T et elle intercepte la frontière virtuelle intérieure du champ, 55, à z = 33,5 cm, sous un angle f A 2 = 900 2 égal à 3,50, pour atteindre le plan de symétrie à z = 37,4 cm, la rotation se poursuivant sur l'angle "< 2 ( 93, 5 ) sous l'influence du champ magnétique B 2 de 1,59 T La trajectoire est symétrique à l'intérieur

des frontières du champ magnétique et la cible se trouve au-

delà de la frontière virtuelle extérieure du champ A l'en- trée du collimateur, l'enveloppe du faisceau mesure 2,5 mm de diamètre et

présente des propriétés de divergence cans les deux plans (demi-angle au sommet) de 2,4 mrdo Ia configuration géométriaue de l'aimant assure une transformation parallèle parallèle dans le plan de déflexion la condition d' = O dans le plan de symétrie pro- x cure l'indépendance vis-à-vis des quantités de mouvemento La condition de transformation parallèle parallèle dans le plan transversal est donc une contrainte On fait varier les

angles de courbure OC 1 et O 2 ainsi que le rapport des in-

tensités de cheap pour obtenir l'ensemble de paramètres de

conception désiré.

On a trouvé qu'on pouvait réaliser un dispositif de déflexion achromatique au premier ordre pour un angle de

déflexion de 2700 avec divers rapports de champ B 1/B 2, ccm-

me il résulte de l'équation ( 5).

On peut en outre obtenir des valeurs absolues des éléments de matrice correspondants pour le plan horizontal et pour le plan vertical qui soient très proches les unes des autres, donnant ainsi un point image symétrique pour le

faisceau.

L'homme de l'art notera qu'il est possible d'ob-

tenir d'autres angles de déflexion avec des dispositifs de déflexion construits de façon similaire En outre, si on le désire, on peut donner à la frontière intérieure du champ

la forme d'une courbe désirée.

Bien entendu diverses autres modifications peuvent

ttre apportées au dispositif décrit et représenté, sans sor-

tir du cadre de l'invention.

RVEDI Ch ATDION Composant de prcpagation pour um faisceau de particules chargées, destiné à définir une trajectoire de

référence d'une particule chargée ayant un vecteur de quan-

tité de mouvement PO, et agissant sur un faisceau de parti-

cules chargées, caractérisé en ce qu'il comprend (a) un es-

pace de glissement d'entrée ( 11) qui définit un plan d'en-

trée, (b) un élément de propagation magnétique ( 50, 50 ', 60,

', 58, 58 ', 64, 64 '), achromatique au moins du premier or-

dre, cet élément de propagation magnétique transformant des parties de trajectoire d'entrée initialement parallèles à PO dans le plan d'entrée en parties de trajectoire parallèles

à P dans un plan de sortie, dans chacun des premier et se-

cond plans contenant le vecteur de quantité de mouvement de référence, ces premier et second plans étant mutuellement orthogonaux, cet élément magnétique créant dans un faisceau de particules chargées qui le traverse, un rétrécissement

dans le premier plan et un autre rétrécissement dans le se-

cond plan, ces rétrécissementsapparaissant à des emplacements

distants, (c) un espace de glissement de sortie (e 2) mesuré.

à partir du plan de sortie de l'aimant, et (d) un élément quadripôle unique (Q), de distance focale réglable, qui est

placé pratiquement dans le plan d'entrée, pour faire cornci-

der les rétrécissements.