FR2962622A1 - Accelerator i.e. fixed field alternating gradient accelerator for use in e.g. preparation room of hospital to accelerate hadrons for treatment of cancer of patient, has electromagnet applying magnetic field to packets of particles - Google Patents

Accelerator i.e. fixed field alternating gradient accelerator for use in e.g. preparation room of hospital to accelerate hadrons for treatment of cancer of patient, has electromagnet applying magnetic field to packets of particles Download PDF

Info

Publication number
FR2962622A1
FR2962622A1 FR1055539A FR1055539A FR2962622A1 FR 2962622 A1 FR2962622 A1 FR 2962622A1 FR 1055539 A FR1055539 A FR 1055539A FR 1055539 A FR1055539 A FR 1055539A FR 2962622 A1 FR2962622 A1 FR 2962622A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
extraction
packets
accelerator
energy
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1055539A
Other languages
French (fr)
Inventor
Francois Meot
Yoshiharu Mori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR1055539A priority Critical patent/FR2962622A1/en
Publication of FR2962622A1 publication Critical patent/FR2962622A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H13/00Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons
    • H05H13/08Alternating-gradient magnetic resonance accelerators
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H11/00Magnetic induction accelerators, e.g. betatrons

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

The accelerator (1) has an injector (2) e.g. cyclotron, injecting packets (3) of particles into an acceleration ring (4). An accelerator cavity (5) provides acceleration to each packet for increasing energy until extraction energy. An electromagnet (6) applies magnetic field to the packets, where the field includes amplitude at radial variation in the ring and temporally constant during acceleration. A distribution controller successively distributes the packets to each of extraction lines (7) at extraction energy with a frequency equal to a repletion frequency divided by a number of lines.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne un accélérateur de particules. GENERAL TECHNICAL FIELD The invention relates to a particle accelerator.

ETAT DE L'ART Les accélérateurs de particules sont des dispositifs électromagnétiques destinés à l'accélération à haute énergie de particules élémentaires, comme par exemple des protons ou des ions. Les accélérateurs de particules produisent des faisceaux de particules dont la puissance dépend de l'énergie des particules et de la quantité de particules extraites de l'accélérateur par unité de temps, liée à la fréquence de répétition des accélérateurs, c'est-à-dire à leur capacité à répéter fréquemment le cycle d'accélération des particules jusqu'à la haute énergie requise. Ces accélérateurs peuvent être notamment linéaires ou circulaires. STATE OF THE ART Particle accelerators are electromagnetic devices intended for the high energy acceleration of elementary particles, such as for example protons or ions. Particle accelerators produce particle beams whose power depends on the energy of the particles and the amount of particles extracted from the accelerator per unit time, related to the accelerator repetition frequency, ie say to their ability to frequently repeat the particle acceleration cycle to the required high energy. These accelerators can be in particular linear or circular.

Le besoin s'est fait ressentir depuis plusieurs années de disposer d'un accélérateur circulaire de particules apte à produire des faisceaux de particules multiples et distincts, et ce à courant moyen élevé, égal au nombre moyen de particules émises par unité de temps. Dans le domaine des accélérateurs circulaires de particules, on 20 connaît entre autres les synchrotrons pulsés et les cyclotrons. Dans un synchrotron pulsé, les particules sont injectées à basse énergie dans un anneau, et accélérées pour parvenir à l'énergie désirée, via un champ accélérateur, qui est un champ électrique. Un champ magnétique est appliqué sur les particules, ledit champ 25 étant pulsé au rythme de l'accélération des particules, afin de confiner les particules sur une trajectoire quasi-circulaire. Une ligne d'extraction généralement unique permet d'extraire les particules ayant atteint la haute énergie requise pour l'application considérée. 30 La solution technologique utilisée dans les synchrotrons requiert l'accroissement du champ magnétique appliqué aux particules. 1 Ainsi, pour pouvoir disposer d'un faisceau de particules à haute énergie et émis avec une fréquence de répétition élevé, il est nécessaire d'accroître rapidement ce champ magnétique. Néanmoins, le rythme de montée en champ est limité par l'existence 5 de courants de Foucault dans les aimants de l'anneau, typiquement à 4 Tesla/seconde. Par conséquent, la fréquence de répétition est limitée, et est de l'ordre de quelques Hz. Ainsi, pour pouvoir obtenir un courant moyen acceptable, les 10 synchrotrons sont le plus souvent limités à une seule ligne d'extraction. De plus, les synchrotrons étant en soi peu compacts, ceci n'incite pas à installer plusieurs lignes d'extraction, ce qui aurait tendance à alourdir encore ces machines et poserait de nouvelles difficultés technologiques. Un autre type d'accélérateur connu est le cyclotron, dans lequel les 15 particules sont injectées continûment au centre du dispositif. Les particules se voient appliquer un champ accélérateur alternatif, et un champ magnétique orthogonal, ce qui confère aux particules une trajectoire en forme de spirale vers l'extérieur du cyclotron, où elles sont extraites à travers une ligne d'extraction. 20 Dans les cyclotrons, il est quasiment impossible d'obtenir l'émission de plusieurs faisceaux de particules. En effet, chaque extraction entraîne une perte d'environ un tiers des particules et réduit donc le courant moyen en sortie de l'accélérateur. Les cyclotrons sont donc le plus souvent limités à une seule ligne 25 d'extraction. Il est donc nécessaire de proposer un dispositif d'accélération de particules configuré pour répondre aux besoins exprimés. The need has been felt for several years to have a circular particle accelerator capable of producing multiple and distinct particle beams, and the high average current, equal to the average number of particles emitted per unit of time. In the field of circular particle accelerators, pulsed synchrotrons and cyclotrons are among others. In a pulsed synchrotron, the particles are injected at low energy into a ring, and accelerated to achieve the desired energy, via an accelerator field, which is an electric field. A magnetic field is applied to the particles, said field being pulsed at the rate of acceleration of the particles, in order to confine the particles on a quasi-circular trajectory. A generally unique extraction line makes it possible to extract the particles having reached the high energy required for the application in question. The technological solution used in synchrotrons requires the increase of the magnetic field applied to the particles. Thus, in order to have a beam of high energy particles emitted with a high repetition frequency, it is necessary to rapidly increase this magnetic field. Nevertheless, the rate of rise in the field is limited by the existence of eddy currents in the magnets of the ring, typically at 4 Tesla / second. Consequently, the repetition frequency is limited, and is of the order of a few Hz. Thus, in order to obtain an acceptable average current, the synchrotrons are most often limited to a single extraction line. In addition, the synchrotron itself is not very compact, this does not encourage the installation of several extraction lines, which would tend to further increase these machines and pose new technological difficulties. Another known type of accelerator is the cyclotron, in which the particles are injected continuously in the center of the device. The particles are provided with an alternating accelerating field, and an orthogonal magnetic field, which gives the particles a spiral-shaped path to the outside of the cyclotron, where they are extracted through an extraction line. In cyclotrons, it is almost impossible to obtain the emission of several particle beams. Indeed, each extraction causes a loss of about one third of the particles and therefore reduces the average current output of the accelerator. Cyclotrons are therefore most often limited to a single line of extraction. It is therefore necessary to provide a particle acceleration device configured to meet the needs expressed.

PRESENTATION DE L'INVENTION 30 L'invention propose de pallier ces inconvénients. PRESENTATION OF THE INVENTION The invention proposes to overcome these disadvantages.

A cet effet, l'invention propose un accélérateur de particules comprenant : un anneau d'accélération, 2 un injecteur de paquets de particules, apte à injecter successivement des paquets de particules avec une énergie d'injection dans l'anneau, au moins une cavité accélératrice, apte à conférer à chaque paquet injecté une accélération dans l'anneau pour accroître son énergie jusqu'à une énergie d'extraction, ladite accélération étant répétée d'un paquet injecté à l'autre à une fréquence de répétition supérieure à 10 Hz, au moins un électroaimant pour l'application d'un champ magnétique aux paquets, dont l'amplitude est à variation radiale dans l'anneau et est temporellement constante durant l'accélération, ledit accélérateur étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un nombre N, supérieur ou égal à 2, de lignes d'extraction des paquets, un contrôleur de distribution, configuré pour distribuer successivement à chacune des lignes les paquets à l'énergie d'extraction, avec une fréquence égale à la fréquence de répétition divisée par le nombre N de lignes. For this purpose, the invention proposes a particle accelerator comprising: an acceleration ring, 2 an injector of particle packets, capable of successively injecting particle packets with an injection energy into the ring, at least one accelerating cavity, adapted to give each injected pack an acceleration in the ring to increase its energy up to an extraction energy, said acceleration being repeated from one injected pack to the other at a repetition frequency greater than 10 Hz, at least one electromagnet for applying a magnetic field to the packets, the amplitude of which is variable radially in the ring and is temporally constant during the acceleration, said accelerator being characterized in that it comprises in in addition to a number N, greater than or equal to 2, packet extraction lines, a distribution controller, configured to distribute successively to each of the lines the packets at the extraction energy, with a frequency equal to the repetition frequency divided by the number N of lines.

Selon une variante les N lignes d'extraction sont disposées régulièrement sur un pourtour de l'anneau selon une symétrie d'angle 2rr/N. Selon une autre variante le contrôleur de distribution comprend au moins un aimant d'extraction apte à appliquer un champ magnétique d'extraction des paquets vers les lignes. According to a variant, the N extraction lines are arranged regularly on a periphery of the ring in a symmetry of angle 2rr / N. According to another variant, the distribution controller comprises at least one extraction magnet capable of applying a magnetic field for extracting the packets towards the lines.

25 Selon une autre variante l'aimant d'extraction est positionné dans l'anneau à une position radiale correspondant à une énergie ou gamme d'énergie d'extraction des paquets désirée. According to another variant, the extraction magnet is positioned in the ring at a radial position corresponding to a desired energy or range of packet extraction energy.

Selon une autre variante l'aimant d'extraction a une épaisseur radiale 30 correspondant à une énergie ou gamme d'énergie d'extraction des paquets désirée. 3 Selon une autre variante le contrôleur comprend pour chaque ligne d'extraction au moins un premier aimant d'extraction, et au moins un deuxième aimant d'extraction positionné à proximité 5 d'une entrée de la ligne. According to another variant, the extraction magnet has a radial thickness corresponding to a desired energy or packet extraction energy range. According to another variant, the controller comprises for each extraction line at least one first extraction magnet, and at least one second extraction magnet positioned near an input of the line.

Selon une autre variante l'accélérateur comprend pour chaque ligne d'extraction au moins un aimant d'extraction, dont la position radiale et/ou l'épaisseur radiale est différente d'une ligne d'extraction à l'autre, pour la 10 sélection d'énergies ou gammes d'énergie d'extraction de paquets différentes d'une ligne d'extraction à l'autre. According to another variant, the accelerator comprises for each extraction line at least one extraction magnet, whose radial position and / or the radial thickness is different from one extraction line to the other, for the 10 selecting energies or energy ranges for extracting different packets from one extraction line to another.

Selon une autre variante l'injecteur est à apte à injecter les paquets dans l'anneau à une énergie d'injection variable selon le paquet injecté. 15 Selon une autre variante l'injecteur est apte à injecter les paquets dans l'anneau à un rayon d'injection variable selon le paquet injecté. According to another variant, the injector is able to inject the packets into the ring at a variable injection energy according to the injected pack. According to another variant, the injector is able to inject the packets into the ring at a variable injection radius according to the injected pack.

L'invention concerne également un bâtiment de traitement, cylindrique à 20 base circulaire, comprenant Un accélérateur tel que défini précédemment et N salles de traitement reliées aux N lignes d'extraction. The invention also relates to a treatment building, cylindrical to circular base, comprising an accelerator as defined above and N treatment rooms connected to the N extraction lines.

Selon une autre variante les N salles de traitement sont disposées selon 25 une symétrie d'angle 2rr/N. According to another variant, the N treatment rooms are arranged at an angle of symmetry 2rr / N.

L'invention présente de nombreux avantages. Un avantage de l'invention est d'offrir un accélérateur capable de fournir une multiplicité de faisceaux de particules avec un courant moyen 30 élevé. Un autre avantage de l'invention est de permettre l'émission d'une multiplicité de faisceaux de particules de manière quasi-simultanée. 4 Un autre avantage encore de l'invention est d'offrir une grande stabilité de fonctionnement. Enfin, un autre avantage de l'invention est de fournir une multiplicité de faisceaux de particules dans des gammes d'énergie différentes et réglables. 5 PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : 10 - la figure 1, est une représentation schématique du principe d'un accélérateur de particules selon l'invention ; - la figure 2, est une représentation d'un mode de réalisation d'une cavité accélératrice pouvant être utilisé dans un accélérateur de particules selon l'invention ; 15 - la figure 3 est une vue schématique de dessus d'un bâtiment de traitement utilisant l'accélérateur selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe du bâtiment de la figure 3. The invention has many advantages. An advantage of the invention is to provide an accelerator capable of providing a multiplicity of particle beams with a high average current. Another advantage of the invention is to allow the emission of a multiplicity of particle beams almost simultaneously. Yet another advantage of the invention is to provide high operating stability. Finally, another advantage of the invention is to provide a multiplicity of particle beams in different and adjustable energy ranges. PRESENTATION OF THE FIGURES Other features, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. is a schematic representation of the principle of a particle accelerator according to the invention; FIG. 2 is a representation of an embodiment of an accelerating cavity that can be used in a particle accelerator according to the invention; FIG. 3 is a schematic view from above of a treatment building using the accelerator according to the invention; - Figure 4 is a sectional view of the building of Figure 3.

DESCRIPTION DETAILLEE 20 On a schématisé en Figure 1 un accélérateur 1 de particules sur lequel repose l'invention. L'accélérateur 1 est un accélérateur à champ fixe et gradients alternés, également connu sous l'acronyme anglo-saxon « FFAG » (Fixed Field Alternating Gradient). 25 L'accélérateur 1 comprend un injecteur 2 de paquets 3 de particules, apte à injecter successivement des paquets 3 de particules dans un anneau 4 d'accélération de l'accélérateur 1. On entend par paquets 3 de particules une pluralité de particules regroupées. Il s'agit le plus souvent de milliards de particules regroupées 30 entre elles, mais sur une distance inférieure à la circonférence de l'anneau 4. Les particules en question peuvent être de natures très diverses selon les applications envisagées : protons, hadrons, ions...5 L'injecteur 2 est par exemple un cyclotron ou tout autre dispositif d'injection similaire. L'injecteur 2 injecte chaque paquet 3 de particules dans l'anneau 4 de l'accélérateur avec une énergie d'injection E;n. DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 schematizes a particle accelerator 1 on which the invention is based. Accelerator 1 is a fixed field accelerator and alternating gradients, also known by the acronym "FFAG" (Fixed Field Alternating Gradient). The accelerator 1 comprises an injector 2 of particle packets 3, able to successively inject packets 3 of particles into an acceleration accelerator ring 1. The term "packets 3 of particles" refers to a plurality of particles grouped together. It is most often billions of particles grouped together, but on a distance less than the circumference of the ring 4. The particles in question can be of very different natures according to the envisaged applications: protons, hadrons, ions Injector 2 is for example a cyclotron or other similar injection device. The injector 2 injects each packet 3 of particles into the ring 4 of the accelerator with an injection energy E n.

Un ordre de grandeur de cette énergie d'injection est de 10MeV, mais cette valeur dépend des applications et des particules envisagées. On désigne par anneau dans le cadre de la présente description une forme généralement annulaire. L'insertion de chaque paquet 3 de particules s'opère au niveau du 10 pourtour intérieur 9 de l'anneau 4. Une fois injectés, les paquets 3 sont entrainés dans l'anneau 4. Des cavités 5 accélératrices sont prévues le long de l'anneau 4. Ces cavités 5 appliquent un champ accélérateur aux paquets 3, afin de les accélérer et ainsi accroître leur énergie. Il s'agit typiquement d'un champ 15 électrique radiofréquence. Un mode de réalisation d'une cavité accélératrice est représenté en Figure 2. On connaît notamment de l'état de la technique les cavités accélératrices dites « VITROVAC », qui est un matériau magnétique amorphe utilisé dans ces cavités accélératrices. 20 Les paquets 3 suivent dans l'anneau 4 une trajectoire en forme de spirale, qui tend à les éloigner du pourtour intérieur 9 de l'anneau 4 et à les rapprocher du pourtour extérieur 10. L'accélérateur 1 comprend en outre au moins un électroaimant 6 apte à appliquer un champ magnétique aux paquets 3 dans l'anneau 4. 25 L'invention concerne les deux grandes classes de FFAG, qui sont les FFAG à focalisation « variante » ou « invariante ». Dans les FFAG à focalisation « invariante », le paquet 3 de particules accélérées subit une focalisation invariante, c'est-à-dire que les fonctions optiques et le nombre d'onde des paquets sont inchangés au cours de 30 l'accélération, et que le chromatisme est nul. 6 2962622 A cet effet, les électroaimants 6 sont configurés pour appliquer un k champ magnétique non-linéaire, de la forme B ^ Bo r , où r est la position ro radiale dans l'anneau, prise à partir du centre de l'anneau, et ro, k des constantes. De plus, le champ Bo est temporellement constant durant 5 l'accélération des paquets de particules. Il peut cependant varier d'un cycle d'accélération à l'autre. Dans les FFAG à focalisation « variante », le paquet 3 de particules accélérées subit une focalisation variante, c'est-à-dire que les fonctions optiques et le nombre d'onde des paquets 3 varient avec l'énergie des paquets 3 de particule au cours de l'accélération, et que le chromatisme est non-nul. Dans ce cas, les électroaimants 6 sont configurés pour appliquer un champ magnétique linéaire, de la forme B ^ Bo.r , où r est la position radiale dans l'anneau. De plus, le champ Bo est temporellement constant durant 15 l'accélération des paquets particules. Il peut cependant varier d'un cycle d'accélération à l'autre. Dans les deux classes de FFAG précitées concernées par l'invention, l'amplitude B du champ magnétique appliqué par les électroaimants 6 est à variation radiale (r) dans l'anneau 4 et est 20 temporellement constante durant l'accélération. Un avantage important de l'application d'un champ magnétique d'amplitude constante durant l'accélération des particules est d'obtenir une grande stabilité de fonctionnement, qu'il s'agisse du champ magnétique, de l'alimentation électrique des électroaimants, ou des conditions d'injection et 25 d'extraction de particules. Ceci contraste avec les synchrotrons pulsés nécessitant une montée en champ magnétique, ce qui impose des limitations sur la fréquence de répétition. Des plus, les cavités accélératrices sont plus simples à mettre en oeuvre que celles utilisées dans les synchrotrons pulsés, puisqu'elles ne 30 nécessitent pas de système de rebouclage (« feedback »), étant donné que l'accélérateur ne nécessite pas une montée en champ des aimants. 7 Les électroaimants 6 ont pour fonction à la fois de guider les paquets 3 dans l'anneau 4, et d'assurer un confinement de la trajectoire en spirale des paquets 3 à l'intérieur de l'anneau 4, et ainsi d'éviter une divergence et une perte des paquets 3. An order of magnitude of this injection energy is 10 MeV, but this value depends on the applications and particles envisaged. Ring in the context of the present description refers to a generally annular shape. The insertion of each packet 3 of particles takes place at the inner periphery 9 of the ring 4. Once injected, the packets 3 are driven into the ring 4. Accelerating cavities are provided along the outside. These cavities 5 apply an accelerating field to the packets 3, in order to accelerate them and thus increase their energy. This is typically a radiofrequency electric field. An embodiment of an accelerating cavity is shown in FIG. 2. The accelerating cavities known as "VITROVAC", which is an amorphous magnetic material used in these accelerating cavities, are particularly known from the state of the art. The packs 3 follow in the ring 4 a spiral-shaped trajectory, which tends to move them away from the inner periphery 9 of the ring 4 and to bring them closer to the outer periphery 10. The accelerator 1 furthermore comprises at least one electromagnet 6 adapted to apply a magnetic field to the packets 3 in the ring 4. The invention relates to the two main classes of FFAG, which are FFAG "variant" or "invariant" focusing. In "invariant" FFAGs, the accelerated particle package 3 undergoes invariant focusing, i.e., the optical functions and the wavenumber of the packets are unchanged during acceleration, and that the chromaticism is null. To this end, the electromagnets 6 are configured to apply a nonlinear magnetic field, of the form B ^ Bo r, where r is the radial ro position in the ring, taken from the center of the ring , and ro, k constants. In addition, the Bo field is temporally constant during the acceleration of the particle packets. However, it can vary from one acceleration cycle to another. In "variant" FFAGs, the accelerated particle package 3 undergoes a variant focusing, that is to say that the optical functions and the wavenumber of the packets 3 vary with the energy of the particle packets 3. during acceleration, and that the chromatism is non-zero. In this case, the electromagnets 6 are configured to apply a linear magnetic field, of the form B ^ Bo.r, where r is the radial position in the ring. In addition, the Bo field is temporally constant during acceleration of the particle packets. However, it can vary from one acceleration cycle to another. In the two classes of FFAG mentioned above concerned with the invention, the amplitude B of the magnetic field applied by the electromagnets 6 is at radial variation (r) in the ring 4 and is temporally constant during the acceleration. An important advantage of applying a magnetic field of constant amplitude during the acceleration of the particles is to obtain a great stability of operation, be it the magnetic field, the power supply of the electromagnets, or conditions of injection and extraction of particles. This contrasts with pulsed synchrotrons requiring a rise in the magnetic field, which imposes limitations on the repetition frequency. In addition, the accelerating cavities are simpler to implement than those used in pulsed synchrotrons, since they do not require a feedback system, since the accelerator does not require a ramp up. field of magnets. The electromagnets 6 serve both to guide the packets 3 in the ring 4, and to ensure a confinement of the spiral trajectory of the packets 3 inside the ring 4, and thus to avoid divergence and loss of packets 3.

L'accélérateur 1 comprend en outre un nombre N, supérieur ou égal à 2, de lignes 7 d'extraction des paquets 3. En Figure 1, trois lignes 7 sont représentées. Ces lignes 7 sont en général disposées à proximité du pourtour extérieur 10 de l'anneau 4. The accelerator 1 further comprises a number N, greater than or equal to 2, lines 7 for extracting the packets 3. In Figure 1, three lines 7 are shown. These lines 7 are generally arranged near the outer periphery 10 of the ring 4.

Ces N lignes peuvent être disposées de manière régulière autour de l'anneau 4, et avantageusement avec une symétrie d'angle 2rr/N. Le champ accélérateur appliqué par les cavités 5 accélératrices entraîne un accroissement de l'énergie des paquets 3. Au fur et à mesure de l'accroissement en énergie des paquets 3, ceux-ci s'éloignent vers le pourtour extérieur 10 de l'anneau 4. Les accélérateurs de type FFAG sont caractérisés en ce qu'ils autorisent une fréquence de répétition élevée, c'est-à-dire qu'ils permettent d'accélérer les paquets 3 rapidement de sorte à accroître leur énergie de l'énergie d'injection E;n jusqu'à l'énergie d'extraction Eout à laquelle les paquets 3 sont extraits de l'accélérateur. L'accélération de l'énergie d'injection E;n jusqu'à l'énergie d'extraction Eout requise est ainsi répétée d'un paquet 3 injecté à l'autre à une fréquence de répétition frep au minimum supérieure à 10 Hz. Le plus souvent, cette fréquence de répétition peut être de plusieurs 25 centaines de Hz. Ceci est rendu possible car l'accélération des paquets et leur accroissement en énergie ne sont pas limités par le rythme de montée en champ des aimants, comme dans les synchrotrons pulsés. La fréquence de répétition n'est limitée que par la quantité de radiofréquence des cavités 5 30 accélératrices. L'accélération et donc l'accroissement en énergie sont très rapides. L'énergie d'extraction peut par exemple valoir 100 MeV, et est en général 8 comprise entre 30 et 250 MeV. Cette énergie d'extraction dépend de l'application et des particules. L'accélérateur 1 comprend en outre un contrôleur 8 de distribution, configuré pour distribuer successivement à chacune des lignes 7 les paquets 3, avec une fréquence égale à la fréquence de répétition frep divisée par le nombre N de lignes, lorsque lesdits paquets 3 ont atteint l'énergie d'extraction Eout. Ce contrôleur est très schématiquement représenté en Figure 1. Le contrôleur 8 a donc pour fonction de distribuer successivement les 10 paquets 3 accélérés aux différentes lignes 7, lorsque ceux-ci ont atteint l'énergie d'extraction Eout requise. Ainsi, chaque ligne 7 d'extraction reçoit un paquet 3 avec une fréquence égale à la fréquence de répétition divisée par le nombre N de lignes 7, soit frep/N (ce qui correspond à une période de 1/(free/N)). 15 Ceci est très avantageux, puisque la fréquence frep/N est élevée, étant donné que l'accélérateur 1 est apte, de par sa structure, à accélérer très rapidement les paquets de l'énergie d'injection E;n à l'énergie d'extraction Eout, c'est-à-dire à réaliser une fréquence de répétition frep élevée (l'accélérateur répète donc les cycles d'accélération avec une 20 fréquence de répétition élevée). Comme énoncé précédemment, la fréquence de répétition frep est supérieure à 10 Hz, et est de l'ordre de plusieurs centaines de Hz dans beaucoup d'applications. Par conséquent, au niveau de la sortie de chacune des lignes 7 25 d'extraction, on dispose d'un faisceau de particules à courant moyen élevé, puisque les paquets 3 de particules à haute énergie sont extraits de l'anneau 4 à travers chaque ligne 7 à une fréquence élevée. La fréquence d'émission des faisceaux de particule en sortie des lignes 7 est par exemple comprise entre 10 et 200 Hz, soit un courant 30 moyen de plusieurs dizaines de nano-ampères. Ainsi, l'invention offre une multiplicité de faisceaux à fort courant moyen pouvant être utilisés indépendamment en sortie de chacune des lignes 7 d'extraction. 9 Etant donné que la fréquence du faisceau de particules émis en sortie de chaque ligne 7 d'extraction est élevée, il s'avère que du point de vue d'un utilisateur, celui-ci dispose en fait d'un faisceau continu. On dispose donc d'une multiplicité de faisceaux de particules émis quasi-simultanément et à haute fréquence, ce qui est très avantageux par rapport aux techniques de l'art antérieur, et offre de nombreuses applications. L'invention exploite donc la fréquence de répétition élevée des accélérateurs de type FFAG. These N lines can be arranged in a regular manner around the ring 4, and advantageously with an angle symmetry 2rr / N. The accelerator field applied by the accelerating cavities causes an increase in the energy of the packets 3. As the packets 3 increase in energy, they move towards the outer periphery 10 of the ring. 4. The FFAG type accelerators are characterized in that they allow a high repetition frequency, that is to say that they accelerate the packets 3 rapidly so as to increase their energy energy. injection E; n to the extraction energy Eout to which the packets 3 are extracted from the accelerator. The acceleration of the injection energy E; n to the required extraction energy Eout is thus repeated from one pack 3 injected to the other at a frep repetition frequency of at least greater than 10 Hz. Most often, this repetition frequency may be several hundreds of Hz. This is made possible because the acceleration of the packets and their increase in energy are not limited by the rate of rise in the field of the magnets, as in the synchrotrons. pulsed. The repetition frequency is limited only by the amount of radiofrequency of the accelerating cavities. The acceleration and therefore the increase in energy are very fast. The extraction energy may for example be 100 MeV, and is generally between 30 and 250 MeV. This extraction energy depends on the application and the particles. The accelerator 1 further comprises a distribution controller 8, configured to successively distribute to each of the lines 7 the packets 3, with a frequency equal to the frequency of repetition frep divided by the number N of lines, when said packets 3 have reached the extraction energy Eout. This controller is very schematically represented in FIG. 1. The function of the controller 8 is therefore to successively distribute the accelerated packets 3 to the different lines 7, when these have reached the required extraction energy Eout. Thus, each extraction line 7 receives a packet 3 with a frequency equal to the repetition frequency divided by the number N of lines 7, ie frep / N (which corresponds to a period of 1 / (free / N)) . This is very advantageous, since the frequency frep / N is high, since the accelerator 1 is able, by its structure, to accelerate very quickly the energy injection packets E n to the energy extraction Eout, that is to say to achieve a high frequency frep repetition (the accelerator therefore repeats the acceleration cycles with a high repetition rate). As stated above, the frequency of repetition frep is greater than 10 Hz, and is of the order of several hundreds of Hz in many applications. Therefore, at the outlet of each of the extraction lines 7, a high average particle beam is available, since the high energy particle packets 3 are extracted from the ring 4 through each line 7 at a high frequency. The emission frequency of the particle beams at the output of the lines 7 is, for example, between 10 and 200 Hz, ie an average current of several tens of nanoamperes. Thus, the invention provides a multiplicity of beams with a high average current that can be used independently at the output of each of the extraction lines 7. Since the frequency of the particle beam emitted at the output of each extraction line 7 is high, it turns out that from the point of view of a user, it has in fact a continuous beam. There is therefore a multiplicity of beams of particles emitted almost simultaneously and at high frequency, which is very advantageous compared to the techniques of the prior art, and offers many applications. The invention thus exploits the high repetition frequency of FFAG type accelerators.

Afin d'extraire les paquets 3 de l'accélérateur, le contrôleur 8 de distribution comprend en général au moins un aimant d'extraction 15. Ce type d'aimant est appelé « kicker » par l'homme du métier et est très schématiquement représenté en Figure 1. L'aimant 15 d'extraction est contrôlé pour appliquer un champ 15 magnétique d'extraction permettant de dévier le paquet 3 de sa trajectoire vers la ligne 7 d'extraction. En général, chaque ligne 7 d'extraction est associée à au moins un aimant d'extraction. Dans certains modes de réalisation, un deuxième aimant 16 20 d'extraction est positionné à proximité d'une entrée de la ligne d'extraction 7. Ce deuxième aimant est connu de l'homme du métier sous l'appellation de « septum » et est très schématiquement représenté en Figure 1. Il permet également de contrôler la trajectoire des paquets 3 pour les diriger dans la ligne 7 d'extraction. Le septum est éventuellement pulsé. 25 Avantageusement, on associe à chaque ligne 7 d'extraction un premier (« kicker ») et un deuxième aimants 15, 16 d'extraction (« septum »). Au fur et à mesure de l'accroissement en énergie du paquet, le paquet 3 s'éloigne vers le pourtour extérieur 10. Il existe donc une 30 correspondance entre la position radiale (r) de la trajectoire du paquet 3 dans l'anneau 4 et son énergie. Lorsque le paquet 3 est en mouvement à proximité du pourtour extérieur 10, celui-ci a atteint l'énergie maximum pouvant être obtenue avec 10 l'accélérateur 1 dans sa configuration, qui dépend notamment du champ accélérateur, du champ magnétique, et de l'énergie d'injection. Dans un mode de réalisation, on souhaite extraire les paquets de particules avec une énergie d'extraction Eout égale à l'énergie maximum de l'accélérateur 1, c'est-à-dire à une position radiale de trajectoire maximum. L'aimant d'extraction 15 est alors avantageusement situé à proximité du pourtour extérieur 10 de l'anneau 4. L'aimant d'extraction 15 applique un champ magnétique d'extraction aux paquets 3 pour les dévier vers les lignes 7 d'extraction. In order to extract the packets 3 from the accelerator, the distribution controller 8 generally comprises at least one extraction magnet 15. This type of magnet is called a "kicker" by those skilled in the art and is very schematically represented Figure 1. The extraction magnet is controlled to apply a magnetic extraction field to deflect the package 3 from its path to the extraction line. In general, each extraction line 7 is associated with at least one extraction magnet. In some embodiments, a second extraction magnet 16 is positioned near an inlet of the extraction line 7. This second magnet is known to those skilled in the art as a "septum" and is very schematically shown in Figure 1. It also controls the trajectory of the packets 3 to direct them in the line 7 of extraction. The septum is possibly pulsed. Advantageously, each extraction line 7 is associated with a first ("kicker") and a second magnets 15, 16 of extraction ("septum"). As the packet increases in energy, the packet 3 moves away towards the outer periphery 10. There is therefore a correspondence between the radial position (r) of the trajectory of the packet 3 in the ring 4 and his energy. When the package 3 is moving near the outer periphery 10, it has reached the maximum energy obtainable with the accelerator 1 in its configuration, which depends in particular on the accelerating field, the magnetic field, and the injection energy. In one embodiment, it is desired to extract the particle packets with an extraction energy Eout equal to the maximum energy of the accelerator 1, that is to say at a radial position of maximum trajectory. The extraction magnet 15 is then advantageously located near the outer periphery 10 of the ring 4. The extraction magnet 15 applies a magnetic extraction field to the packets 3 to deflect them towards the extraction lines 7 .

Un réglage fin de l'énergie d'extraction Eout peut être obtenu en synchronisant l'application du champ magnétique d'extraction par l'aiment d'extraction 15 avec l'instant où le paquet 3 de particules se situe sur la trajectoire dont la position radiale correspond à l'énergie d'extraction désirée. A fine adjustment of the extraction energy Eout can be obtained by synchronizing the application of the extraction magnetic field by the extraction magnet 15 with the moment when the particle pack 3 is on the path whose Radial position corresponds to the desired extraction energy.

Si l'on souhaite modifier l'énergie maximum pouvant être obtenue avec l'accélérateur 1, il est nécessaire de modifier le champ accélérateur appliqué par les cavités 5, mais également le champ magnétique appliqué par les électroaimants 6, sans quoi les paquets 3 de particules vont diverger et ne sortiront plus au niveau du rayon maximum (pourtour extérieur 10) de l'accélérateur. Dans un autre mode de réalisation, on souhaite pouvoir extraire le paquet 3 non pas à l'énergie maximum, correspondant à une trajectoire dont la position radiale est située à proximité du pourtour extérieur 10, mais à une énergie ou gamme d'énergie inférieure correspondant donc à une trajectoire de position radiale intermédiaire dans l'anneau 4. Dans ce cas, l'extraction peut être réalisée en utilisant au moins un aimant 15 d'extraction (« kicker ») dont le champ magnétique est contrôlé pour dévier les paquets 3, ledit aimant étant localisé au niveau de la position radiale correspondant à l'énergie ou gamme d'énergie d'extraction Eout requise. Ainsi, on positionne le « kicker » à proximité du tour ad hoc du paquet spiralant vers le pourtour extérieur. Alternativement, il est possible d'utiliser un aimant d'extraction 15 ayant une épaisseur radiale correspondant à une énergie ou gamme 11 d'énergie d'extraction Bout des paquets 3 désirée. Cet aimant, de par son épaisseur radiale (« empâtement radial »), permet de dévier uniquement les paquets d'énergie désirée vers les lignes 7, ou dont l'énergie est située dans la gamme d'énergie requise. If it is desired to modify the maximum energy that can be obtained with the accelerator 1, it is necessary to modify the accelerator field applied by the cavities 5, but also the magnetic field applied by the electromagnets 6, without which the packets 3 of Particles will diverge and will no longer exit at the maximum radius (outer circumference 10) of the accelerator. In another embodiment, it is desired to be able to extract the packet 3 not at the maximum energy, corresponding to a trajectory whose radial position is located near the outer periphery 10, but at a corresponding lower energy or energy range. therefore in an intermediate radial position trajectory in the ring 4. In this case, the extraction can be performed using at least one extraction magnet ("kicker") whose magnetic field is controlled to deflect the packets 3 said magnet being located at the radial position corresponding to the required energy or extraction energy range Eout. Thus, the "kicker" is positioned near the ad hoc turn of the spiral package towards the outer periphery. Alternatively, it is possible to use an extraction magnet 15 having a radial thickness corresponding to a desired energy or range of energy extraction End of packets 3. This magnet, by its radial thickness ("radial impasto"), allows to divert only the desired energy packets to the lines 7, or whose energy is located in the required energy range.

L'invention permet de disposer d'une multiplicité de faisceaux d'énergies ou de gammes d'énergie variables et ajustables selon les lignes 7. A cet effet, chaque ligne d'extraction 7 comprend au moins un aimant 15,16 d'extraction, dont la position radiale et/ou l'épaisseur radiale est différente d'une ligne 7 d'extraction à l'autre. Ceci autorise la sélection d'énergies ou gammes d'énergie d'extraction Bout de paquets 3 différentes d'une ligne 7 d'extraction à l'autre. Alternativement, pour obtenir des faisceaux d'énergie variable, on peut faire varier l'énergie d'injection E1 pour chaque paquet 3 inséré par l'injecteur 2. Puisque les paquets 3 sont injectés à une énergie différente (par exemple inférieure), ceux-ci vont suivre une trajectoire différente dans l'anneau 4 si le champ magnétique appliqué par les électroaimants 6 n'est pas modifié en conséquence. The invention makes it possible to have a multiplicity of energy beams or variable and adjustable energy ranges according to the lines 7. For this purpose, each extraction line 7 comprises at least one extraction magnet 15, 16 whose radial position and / or the radial thickness is different from one extraction line 7 to the other. This allows the selection of energies or ranges of extraction energy Bout packets 3 different from a line 7 extraction to another. Alternatively, to obtain beams of variable energy, it is possible to vary the injection energy E1 for each packet 3 inserted by the injector 2. Since the packets 3 are injected at a different energy (for example lower), those This will follow a different trajectory in the ring 4 if the magnetic field applied by the electromagnets 6 is not modified accordingly.

Par conséquent, il est nécessaire de faire varier l'amplitude du champ magnétique appliqué par les électroaimants 6, c'est-à-dire du champ Bo. Le changement de champ magnétique appliqué les électroaimants 6 requiert une durée qui est de l'ordre de 100ms, ce qui est compatible avec un courant moyen des faisceaux en sortie de l'accélérateur 1 de plusieurs dizaines de nano-ampères par ligne, et est compatible avec un taux d'irradiation supérieur à 5 Gy.1/mn dans des applications de type protonthérapie. On peut également envisager de faire varier le rayon d'injection des paquets 3 dans l'anneau 4, par exemple en utilisant un injecteur linéaire de type LINAC (« linear accelerator ») et un « stripping foil » dans l'accélérateur 1. Une autre solution pour accéder à des faisceaux d'énergie variable consiste à utiliser un dégradeur de faisceau en sortie d'une ou plusieurs 12 des lignes 7 d'extraction, bien connu de l'homme du métier, permettant de modifier l'énergie des faisceaux en sortie des lignes 7 d'extraction. Toutefois, il n'est pas nécessaire d'utiliser les dégradeurs de faisceaux encombrants et coûteux de l'art antérieur, comme ceux utilisés dans l'état de l'art pour les cyclotrons. En effet, les dégradeurs utilisés pour les cyclotrons sont le plus souvent intégrés dans de lourdes installations appelés ESS (« Energy Selection System »). Ceci est avantageux en termes d'environnement neutronique, de 10 mesures de protection contre les rayonnements, de volume de béton, de volume de blindage, et de coût de l'accélérateur. L'invention connaît de nombreuses applications, aussi bien dans les domaines de l'irradiation industrielle, que les outils de recherche. Elle peut par exemple s'appliquer à la caractérisation de matériaux, 15 ou au revêtement de matériaux par dépôt de couches. Une application non limitative de l'accélérateur selon l'invention est la radiothérapie, et notamment l'hadronthérapie, qui est une méthode de thérapie du cancer utilisant des paquets 3 de hadrons. Le fait d'installer une salle de traitement de patients en sortie de 20 chacune des N lignes 7 d'extraction de l'accélérateur 1 selon l'invention permet d'alimenter les N salles de traitement de manière quasi-continue (à une fréquence typiquement de l'ordre de 100-200Hz) par un faisceau de hadrons à fort courant moyen. En terme d'irradiation, la dose est supérieure à 1 Gy.1/mn par ligne, 25 et même supérieure à 5-10 Gy.1/mn en protonthérapie. Il est à noter que du point de vue de l'opérateur dans la salle de traitement, tout se passe comme si le faisceau était émis de manière continue. Ainsi, il est possible de traiter simultanément N patients, ce qui 30 permet de réduire les délais d'attente et donc les coûts de traitement. Contrairement aux solutions de l'art antérieur, il n'est plus nécessaire d'attendre la fin du traitement opéré dans les salles voisines. Au contraire, l'invention rend possible le traitement simultané de plusieurs patients. On 13 multiplie ainsi le nombre de patients traités dans un laps de temps donné. On peut en outre augmenter la durée de traitement des patients, sans avoir à bloquer les autres salles de traitement. Il est de plus envisageable de consacrer de manière permanente une salle à la qualification du faisceau, tandis que les autres salles sont toujours disponibles pour traiter des patients. Dans l'art antérieur, la qualification du faisceau rendait indisponible les autres salles de traitement. De plus, étant donné que l'invention donne accès à des faisceaux d'énergie variable, chaque salle de traitement peut disposer d'un faisceau à une énergie ou gamme d'énergie différente. Ceci est très avantageux pour les opérateurs des salles de traitement et rend l'invention très flexible. Chaque opérateur peut traiter des tumeurs localisées à des profondeurs différentes, c'est-à-dire avec une profondeur de pic de Bragg différente. Le coût général d'un traitement basé sur l'accélérateur selon l'invention est réduit par rapport à l'art antérieur, pour de multiples raisons. La solution technologique proposée est notamment moins complexe que les synchrotrons pulsés, qui nécessitent des aimants pulsés lourds à mettre en oeuvre. Par ailleurs, les cyclotrons imposent de nombreuses difficultés techniques, comme par exemple la protection contre le rayonnement par d'épaisses couches de bétons. De manière générale, l'invention permet de révolutionner l'architecture des bâtiments de traitement, et notamment des hôpitaux spécialisés dans le traitement des patients par hadronthérapie, carbothérapie ou autre. Therefore, it is necessary to vary the amplitude of the magnetic field applied by the electromagnets 6, that is to say the Bo field. The magnetic field change applied to the electromagnets 6 requires a duration which is of the order of 100 ms, which is compatible with an average current of the beams at the output of the accelerator 1 of several tens of nanoamperes per line, and is compatible with an irradiation rate greater than 5 Gy.1 / min in proton therapy applications. It is also conceivable to vary the injection radius of the packets 3 in the ring 4, for example by using a linear injector type LINAC ("linear accelerator") and a "stripping foil" in the accelerator 1. A Another solution for accessing beams of variable energy consists in using a beam degrader at the output of one or more extraction lines 7, which is well known to those skilled in the art, making it possible to modify the energy of the beams. at the output of the extraction lines 7. However, it is not necessary to use the bulky and expensive beam degraders of the prior art, such as those used in the state of the art for cyclotrons. In fact, the degraders used for cyclotrons are most often integrated into heavy installations called ESS ("Energy Selection System"). This is advantageous in terms of neutron environment, radiation protection measures, concrete volume, shielding volume, and accelerator cost. The invention has many applications, both in the fields of industrial irradiation, as research tools. It can for example be applied to the characterization of materials, or the coating of materials by deposition of layers. A non-limiting application of the accelerator according to the invention is radiotherapy, and in particular hadrontherapy, which is a method of cancer therapy using packets of hadrons. The fact of installing a patient treatment room at the exit of each of the N lines 7 of extraction of the accelerator 1 according to the invention makes it possible to feed the N treatment rooms in a quasi-continuous manner (at a frequency typically of the order of 100-200 Hz) by a medium high current hadron beam. In terms of irradiation, the dose is greater than 1 Gy.1 / min per line, and even greater than 5-10 Gy.1 / min in proton therapy. It should be noted that from the point of view of the operator in the treatment room, everything happens as if the beam was emitted continuously. Thus, it is possible to treat N patients simultaneously, which makes it possible to reduce the waiting times and thus the treatment costs. Unlike the solutions of the prior art, it is no longer necessary to wait until the end of the treatment performed in the adjacent rooms. On the contrary, the invention makes possible the simultaneous treatment of several patients. This multiplies the number of patients treated in a given period of time. In addition, the duration of treatment of patients can be increased without having to block the other treatment rooms. It is also possible to permanently devote a room to the beam qualification, while the other rooms are still available to treat patients. In the prior art, the beam qualification made the other treatment rooms unavailable. In addition, since the invention provides access to beams of variable energy, each treatment room may have a beam at a different energy or energy range. This is very advantageous for the operators of the treatment rooms and makes the invention very flexible. Each operator can treat localized tumors at different depths, i.e. with a different Bragg peak depth. The general cost of an accelerator-based treatment according to the invention is reduced compared to the prior art for a variety of reasons. The proposed technological solution is particularly less complex than pulsed synchrotrons, which require heavy pulsed magnets to implement. Moreover, cyclotrons impose many technical difficulties, such as the protection against radiation by thick layers of concrete. In general, the invention makes it possible to revolutionize the architecture of treatment buildings, and in particular hospitals specialized in the treatment of patients by hadrontherapy, carbotherapy or other.

Les centres de traitement (centres d'hadronthérapie, protonthérapie...) de l'art antérieur utilisent des synchrotrons ou des cyclotrons basés sur une unique ligne d'extraction des paquets de particules, alimentant des salles de traitement contigües. Au vu des limitations technologiques des accélérateurs de l'art antérieur, ces salles de traitement ne sont pas alimentées simultanément, mais les unes après les autres. La géométrie du bâtiment de traitement, généralement rectangulaire, en découle, ainsi que l'agencement des salles de traitement, disposées de 14 manière contigüe, et des salles de préparation des patients, en vis-à-vis des salles de traitement. Comme illustré en Figures 3 et 4, l'invention propose un bâtiment 20 cylindrique à base circulaire, comprenant l'accélérateur 1 avec ses N lignes 7 d'extraction de paquets 3, et N salles de traitement 21 disposées en sortie des N lignes 7 d'extraction. En général, des lignes de transport relient les N lignes 7 d'extraction aux N salles de traitement. Certaines des salles de traitement peuvent être des salles de recherche, par exemple des salles consacrées à la recherche et 10 développement en radiobiologie. Le bâtiment de traitement comprend en outre des salles de préparation des patients, des salles de consultation et autres salles généralement présentes dans ce type de bâtiment. Avantageusement, les N lignes 7 d'extraction de l'accélérateur 1 sont 15 disposées régulièrement sur le pourtour 10 de l'anneau 4, selon une symétrie cylindrique, par exemple selon une symétrie d'angle 2rr/N. De même, les N salles de traitement sont disposées dans le bâtiment 20 de manière régulière, selon une symétrie cylindrique, par exemple selon une symétrie d'angle 2rr/N. En général, les N salles de traitement sont 20 disposées à la périphérie du bâtiment. Le bâtiment et ses salles de traitement sont donc adaptés à la symétrie des lignes 7 d'extraction de l'accélérateur 1. Grâce à cette configuration, l'accès à chacune des N salles de traitement est notamment possible à partir du centre du bâtiment.Prior art treatment centers (hadrontherapy centers, proton therapy, etc.) use synchrotrons or cyclotrons based on a single line of extraction of particle packets, feeding contiguous treatment rooms. In view of the technological limitations of the accelerators of the prior art, these treatment rooms are not powered simultaneously, but one after the other. The geometry of the treatment building, which is generally rectangular, results therefrom, as well as the arrangement of the treatment rooms, arranged contiguously, and the patient preparation rooms, opposite the treatment rooms. As illustrated in FIGS. 3 and 4, the invention proposes a cylindrical building with a circular base, comprising the accelerator 1 with its N lines 7 for extracting packages 3, and N treatment rooms 21 placed at the output of the N lines 7 extraction. In general, transmission lines connect the N lines 7 extraction N treatment rooms. Some of the treatment rooms may be research rooms, for example rooms devoted to research and development in radiobiology. The treatment building also includes patient preparation rooms, consultation rooms and other rooms generally present in this type of building. Advantageously, the N lines 7 for extracting the accelerator 1 are arranged regularly around the periphery 10 of the ring 4, in a cylindrical symmetry, for example according to an angle symmetry 2rr / N. Similarly, the N treatment rooms are arranged in the building 20 regularly, in a cylindrical symmetry, for example according to a symmetry of angle 2rr / N. In general, the N treatment rooms are located on the periphery of the building. The building and its treatment rooms are therefore adapted to the symmetry of the extraction lines 7 accelerator 1. With this configuration, access to each N treatment rooms is possible from the center of the building.

25 Dans un mode de réalisation avantageux, et comme illustré en Figure 4, le bâtiment comprend au moins deux étages. Un premier étage (par exemple le sous-sol du bâtiment) comprend l'accélérateur 1, tandis qu'un deuxième étage, situé au-dessus du premier étage, comprend les N salles de traitement 21.In an advantageous embodiment, and as illustrated in FIG. 4, the building comprises at least two floors. A first floor (for example the basement of the building) includes the accelerator 1, while a second floor, located above the first floor, comprises the N treatment rooms 21.

30 Avantageusement, l'accélérateur 1 est disposé au centre du bâtiment 20. Le bâtiment 20 présente de nombreux avantages par rapport aux bâtiments de l'état de la technique.Advantageously, the accelerator 1 is disposed in the center of the building 20. The building 20 has many advantages over the buildings of the state of the art.

15 Le parcours déambulatoire des patients est réduit de manière substantielle, puisque toutes les salles de traitement sont accessibles à partir du centre du bâtiment. Il s'ensuit une réduction du personnel nécessaire à l'accueil et à la gestion des patients et une réduction des coûts associés. De plus, le flux de patients est augmenté, étant donné que l'accélérateur permet d'alimenter les N salles de traitement de manière quasi-simultanée. Avec la configuration du bâtiment décrite précédemment, l'accélérateur et son environnement radiatif sont à l'écart des zones de circulation des personnes, ce qui permet d'optimiser la protection des personnes contre le rayonnement. Les contraintes de sûreté et de protection contre les rayonnements sont donc minimisées. L'agencement particulier du bâtiment permet en outre nombre d'optimisations architecturales : la minimisation des volumes de béton entrant dans le protection contre les rayonnements ionisants, la minimisation des parcours de câbles et autres distributions de fluides constitutifs de l'accélération de l'accélérateur, l'ajout d'entrées de lumière naturelle dans le bâtiment et dans les zones médicales en particulier (ouvertures sur l'extérieur par la périphérie et au centre par un puits de lumière) etc. Les applications de l'accélérateur selon l'invention sont très nombreuses. Les exemples cités dans la présente description ne sauraient être considérés comme limitatifs. 16 The ambulatory route of the patients is substantially reduced since all the treatment rooms are accessible from the center of the building. This results in a reduction in the staff needed to welcome and manage patients and reduce associated costs. In addition, the flow of patients is increased, since the accelerator makes it possible to feed the N treatment rooms almost simultaneously. With the configuration of the building described above, the accelerator and its radiative environment are away from the traffic areas of people, which optimizes the protection of people against radiation. The constraints of safety and protection against radiation are thus minimized. The particular layout of the building also allows many architectural optimizations: the minimization of the volumes of concrete entering the protection against ionizing radiation, the minimization of the cable runs and other distributions of fluids constituting the acceleration of the accelerator , the addition of natural light inputs in the building and in medical areas in particular (openings on the outside by the periphery and in the center by a skylight) etc. The applications of the accelerator according to the invention are very numerous. The examples cited in the present description can not be considered as limiting. 16

Claims (3)

REVENDICATIONS1. Accélérateur (1) de particules comprenant : un anneau (4) d'accélération, un injecteur (2) de paquets (3) de particules, apte à injecter successivement des paquets (3) de particules avec une énergie d'injection (E;n) dans l'anneau (4), au moins une cavité (5) accélératrice, apte à conférer à chaque paquet (3) injecté une accélération dans l'anneau (4) pour accroître son énergie jusqu'à une énergie d'extraction (Eout), ladite accélération étant répétée d'un paquet (3) injecté à l'autre à une fréquence de répétition (frep) supérieure à 10 Hz, au moins un électroaimant (6) pour l'application d'un champ magnétique aux paquets (3), dont l'amplitude (B) est à variation radiale (r) dans l'anneau (4) et est temporellement constante durant l'accélération, ledit accélérateur (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un nombre N, supérieur ou égal à 2, de lignes (7) d'extraction des paquets (3), un contrôleur (8) de distribution, configuré pour distribuer successivement à chacune des lignes (7) les paquets (3) à l'énergie d'extraction (Eout), avec une fréquence égale à la fréquence de répétition (frep) divisée par le nombre N de lignes (7). REVENDICATIONS1. Accelerator (1) of particles comprising: an acceleration ring (4), an injector (2) of packets (3) of particles, adapted to successively inject packets (3) of particles with an injection energy (E; n) in the ring (4), at least one accelerating cavity (5), able to give each injected pack (3) an acceleration in the ring (4) to increase its energy up to an extraction energy (Eout), said acceleration being repeated of a packet (3) injected at the other at a repetition frequency (frep) greater than 10 Hz, at least one electromagnet (6) for the application of a magnetic field to packets (3), the amplitude (B) of which is radially varying (r) in the ring (4) and is temporally constant during acceleration, said accelerator (1) being characterized in that it further comprises a number N, greater than or equal to 2, lines (7) for extracting the packets (3), a controller (8) for distribution, configured to successively distribute to each of the lines (7) the packets (3) at the extraction energy (Eout), with a frequency equal to the repetition frequency (frep) divided by the number N of lines (7). 2. Accélérateur selon la revendication 1, dans lequel les N lignes (7) d'extraction sont disposées régulièrement sur un pourtour (10) de l'anneau (4) selon une symétrie d'angle 2rr/N. 2. Accelerator according to claim 1, wherein the N lines (7) of extraction are regularly arranged on a periphery (10) of the ring (4) in a symmetry angle of 2rr / N. 3. Accélérateur selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le contrôleur (8) de distribution comprend au moins un aimant (15) d'extraction apte à appliquer un champ magnétique d'extraction des paquets (3) vers les lignes (7). 17. Accélérateur selon la revendication 3, dans lequel l'aimant (15) d'extraction est positionné dans l'anneau (4) à une position radiale correspondant à une énergie ou gamme d'énergie d'extraction (Eout) des paquets (3) désirée. 5. Accélérateur selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel l'aimant d'extraction (15) a une épaisseur radiale correspondant à une énergie ou gamme d'énergie d'extraction (Eout) des paquets (3) désirée. 10 6. Accélérateur selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le contrôleur (8) comprend pour chaque ligne (7) d'extraction au moins un premier aimant (15) d'extraction, et au moins un deuxième aimant (16) d'extraction positionné à proximité d'une entrée de la ligne (7). 15 7. Accélérateur selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant pour chaque ligne d'extraction (7) au moins un aimant (15,16) d'extraction, dont la position radiale et/ou l'épaisseur radiale est différente d'une ligne (7) d'extraction à l'autre, pour la sélection d'énergies ou gammes d'énergie 20 d'extraction (Eout) de paquets (3) différentes d'une ligne (7) d'extraction à l'autre. 8. Accélérateur selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'injecteur est à apte à injecter les paquets (3) dans l'anneau (4) à une énergie 25 d'injection (E;n) variable selon le paquet injecté. 9. Accélérateur selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'injecteur est apte à injecter les paquets (3) dans l'anneau (4) à un rayon d'injection variable selon le paquet injecté. 10. Bâtiment (20) de traitement, cylindrique à base circulaire, comprenant l'accélérateur (1) selon l'une des revendications 1 à 9, et N salles (21) de traitement reliées aux N lignes (7) d'extraction. 30 18. Bâtiment (20) selon la revendication 10, dans lequel les N salles (21) de traitement sont disposées selon une symétrie d'angle 2rr/N. 19 3. Accelerator according to one of claims 1 or 2, wherein the controller (8) distribution comprises at least one extraction magnet (15) capable of applying a magnetic field extraction of packets (3) to the lines (7). 17. Accelerator according to claim 3, wherein the extraction magnet (15) is positioned in the ring (4) at a radial position corresponding to an energy or range of extraction energy (Eout) of the packets ( 3) desired. 5. Accelerator according to one of claims 3 or 4, wherein the extraction magnet (15) has a radial thickness corresponding to an energy or range of extraction energy (Eout) packets (3) desired. 6. Accelerator according to one of claims 1 to 5, wherein the controller (8) comprises for each extraction line (7) at least one first extraction magnet (15), and at least one second magnet ( 16) located near an entrance of the line (7). 7. Accelerator according to one of claims 1 to 6, comprising for each extraction line (7) at least one extraction magnet (15, 16), whose radial position and / or the radial thickness is different. from one extraction line (7) to the other, for the selection of energies or ranges of extraction energy (Eout) of packets (3) different from a line (7) of extraction to the other. 8. Accelerator according to one of claims 1 to 7, wherein the injector is able to inject the packets (3) in the ring (4) at an injection energy (E; n) variable according to the injected package. 9. Accelerator according to one of claims 1 to 8, wherein the injector is adapted to inject the packets (3) in the ring (4) to a variable injection radius according to the injected package. 10. Building (20) treatment, circular cylindrical, comprising the accelerator (1) according to one of claims 1 to 9, and N rooms (21) for processing connected to the N lines (7) of extraction. 18. The building (20) of claim 10, wherein the N treatment rooms (21) are arranged at 2rr / N angle symmetry. 19
FR1055539A 2010-07-07 2010-07-07 Accelerator i.e. fixed field alternating gradient accelerator for use in e.g. preparation room of hospital to accelerate hadrons for treatment of cancer of patient, has electromagnet applying magnetic field to packets of particles Pending FR2962622A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1055539A FR2962622A1 (en) 2010-07-07 2010-07-07 Accelerator i.e. fixed field alternating gradient accelerator for use in e.g. preparation room of hospital to accelerate hadrons for treatment of cancer of patient, has electromagnet applying magnetic field to packets of particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1055539A FR2962622A1 (en) 2010-07-07 2010-07-07 Accelerator i.e. fixed field alternating gradient accelerator for use in e.g. preparation room of hospital to accelerate hadrons for treatment of cancer of patient, has electromagnet applying magnetic field to packets of particles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2962622A1 true FR2962622A1 (en) 2012-01-13

Family

ID=43569405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1055539A Pending FR2962622A1 (en) 2010-07-07 2010-07-07 Accelerator i.e. fixed field alternating gradient accelerator for use in e.g. preparation room of hospital to accelerate hadrons for treatment of cancer of patient, has electromagnet applying magnetic field to packets of particles

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2962622A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107890611A (en) * 2017-11-24 2018-04-10 北京新核医疗科技有限公司 Adjusting means and neutron radiation therapy system
CN116634649A (en) * 2023-05-30 2023-08-22 迈胜医疗设备有限公司 Accelerator cavity aging device and method, electronic equipment and related device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4139777A (en) * 1975-11-19 1979-02-13 Rautenbach Willem L Cyclotron and neutron therapy installation incorporating such a cyclotron

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4139777A (en) * 1975-11-19 1979-02-13 Rautenbach Willem L Cyclotron and neutron therapy installation incorporating such a cyclotron

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANTOINE S ET AL: "Principle design of a protontherapy, rapid-cycling, variable energy spiral FFAG", NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH, SECTION - A:ACCELERATORS, SPECTROMETERS, DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 602, no. 2, 21 April 2009 (2009-04-21), pages 293 - 305, XP026080405, ISSN: 0168-9002, [retrieved on 20090123], DOI: DOI:10.1016/J.NIMA.2009.01.025 *
PAPASH A I ET AL: "Commercial Cyclotrons. Part I: Commercial Cyclotrons in the Energy Range 10-30 MeV for Isotope Production", PHYSICS OF PARTICLES AND NUCLEI, NAUKA, MOSCOW, RU, vol. 39, no. 4, 1 January 2008 (2008-01-01), pages 597 - 631, XP002599603, ISSN: 1063-7796, DOI: DOI:10.1134/S1063779608040060 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107890611A (en) * 2017-11-24 2018-04-10 北京新核医疗科技有限公司 Adjusting means and neutron radiation therapy system
CN107890611B (en) * 2017-11-24 2024-01-26 北京新核核工程科技有限公司 Adjusting device and neutron radiation therapy system
CN116634649A (en) * 2023-05-30 2023-08-22 迈胜医疗设备有限公司 Accelerator cavity aging device and method, electronic equipment and related device
CN116634649B (en) * 2023-05-30 2024-01-26 迈胜医疗设备有限公司 Accelerator cavity aging device and method, electronic equipment and related device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2004049770A1 (en) Cyclotron
CA2929804C (en) Irradiation device using ionizing radiation for radiotherapy or radiobiology
FR2537768A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR OBTAINING SPATIALLY MODULATED DENSITY PARTICLE BEAMS, APPLICATION TO ION ETCHING AND IMPLANTATION
EP0541653A1 (en) Permanent magnet for nmr imaging equipment.
EP2591643A1 (en) Cyclotron comprising a means for modifying the magnetic field profile and associated method
TW200727344A (en) Plasma processing apparatus and method thereof
FR2962622A1 (en) Accelerator i.e. fixed field alternating gradient accelerator for use in e.g. preparation room of hospital to accelerate hadrons for treatment of cancer of patient, has electromagnet applying magnetic field to packets of particles
Holmes et al. The legacy of the Tevatron in the area of accelerator science
US20120168639A1 (en) High gradient lens for charged particle beam
Luo et al. Particle selection and beam collimation system for laser‐accelerated proton beam therapy
WO2003092340A1 (en) Particle accelerator
Timofeev et al. Electron beam–plasma discharge in GDT mirror trap: particle-in-cell simulations
WO2008009558A1 (en) Device and method for producing and confining a plasma
Moon et al. Determination of the Phase of Wakefield Driven by a Self-Modulated Proton Bunch in Plasma
Meot RACCAM: An example of spiral sector scaling FFA technology
Ollier Multipole Injection Kicker studies and commissioning for a transparent injection in the SOLEIL synchrotron
Ramstein Heavy ion acceleration by a linear system with independent superconducting cavities. Study and application of a helical niobium cavity with two accelerating zones. Determination of the fields and description of ion movement in the accelerator system
Greenwood Studies of laser-driven ions and kilo-amp Pulses in novel regimes
Schneidmiller et al. Optimum undulator tapering of SASE FEL: From the theory to experiment
Nielsen et al. Strong scattering of mm-waves in tokamaks
Scarlat et al. Evaluation of physical parameters for laser-driven clinical hadron beams
Pommarel Transport and control of a laser-accelerated proton beam for application to radiobiology
WO2003092339A1 (en) Particle accelerator
FR2526582A1 (en) METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING MICROWAVE
Nishiuchi et al. Laser driven proton beam for the applications: toward ultra‐high intensity & short pulse proton beam