KR101378384B1 - Cyclotron - Google Patents

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KR101378384B1
KR101378384B1 KR1020100017798A KR20100017798A KR101378384B1 KR 101378384 B1 KR101378384 B1 KR 101378384B1 KR 1020100017798 A KR1020100017798 A KR 1020100017798A KR 20100017798 A KR20100017798 A KR 20100017798A KR 101378384 B1 KR101378384 B1 KR 101378384B1
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채종서
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 코일부의 무게 및 부피를 감소시킴과 함께 일정 크기의 자기장의 세기를 유지할 수 있도록 구조가 개선된 사이클로트론에 관한 것이다. 본 발명에 따른 사이클로트론은 입자 가속화된 빔(beam)이 생성되는 챔버가 형성되는 본체와, 본체와 일정 간격을 두고 양측면의 적어도 일측면에 배치되어 외부로부터 전원을 공급 받아 전기장 및 자기장을 형성하는 적어도 하나의 코일부와, 본체와 코일부 사이에 배치되어 본체 내부로 전달되는 자기장을 형성하는 적어도 하나의 자력발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 코일부와 본체 사이에 자기장을 형성시키는 자력발생부를 배치하여 동일한 자기장의 세기 조건 상에서 코일부 도선 감은 횟수를 감소시킴으로써, 코일부의 슬림화를 구현할 수 있고, 이에 따라 사이클로트론의 전체적인 볼륨을 슬림화 시킬 수 있다.The present invention relates to a cyclotron having an improved structure to reduce the weight and volume of the coil portion and to maintain the strength of the magnetic field of a certain size. The cyclotron according to the present invention has at least one main body in which a chamber in which a particle accelerated beam is generated is formed, and at least one side of both sides at regular intervals from the main body to receive electric power and form an electric field and a magnetic field. And a coil unit and at least one magnetic force generating unit disposed between the body and the coil unit to form a magnetic field transferred into the body. As a result, the magnetic force generating part is formed between the coil part and the main body, thereby reducing the number of windings of the coil part wire under the same magnetic field intensity conditions, thereby making it possible to realize the slimming of the coil part, thereby reducing the overall volume of the cyclotron. You can.

Description

사이클로트론{CYCLOTRON}Cyclotron {CYCLOTRON}

본 발명은, 사이클로트론에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 빔을 입자 가속화시켜 외부로 양성자 빔을 인출시킬 수 있는 사이클로트론에 관한 것이다.The present invention relates to a cyclotron, and more particularly, to a cyclotron capable of particle acceleration of the beam to draw a proton beam to the outside.

입자가속기는 전자기의 원리를 이용하여 대전입자를 인공적으로 가속하는 장치이다. 입자가속기는 그 가속 방법에 따라 선형 가속기와 원형 가속기로 분류된다.A particle accelerator is a device that artificially accelerates charged particles using the principle of electromagnetic. Particle accelerators are classified into linear accelerators and circular accelerators according to their acceleration methods.

여기서, 선형 가속기는 주로 전자를 고진공 직선 궤도에 따라서 가속하는 것으로서, 코크로프트-윌턴장치나 밴더그래프정전고압발생기(Van der Graff generator)와 같이 직류 고전압으로서 일시에 가속하는 것과 고주파 전기장을 이용하는 것 등이 있다.Here, the linear accelerator mainly accelerates electrons along a high vacuum linear trajectory, such as a cocroft-wilton device or a van der graff generator, which accelerates temporarily as a DC high voltage, uses a high frequency electric field, and the like. There is this.

반면, 원형 가속기는 전술한 선형 가속기와는 달리, 입자를 고진공 원형 궤도에 따라 가속하는 것으로서, 그 종류로는 사이클로트론(cyclotron), 베타트론(betatron) 및 싱크로트론(synchrotron) 등이 포함된다.On the other hand, the circular accelerator, unlike the linear accelerator described above, accelerates particles according to a high vacuum circular trajectory, and examples thereof include cyclotron, betatron, and synchrotron.

한편, 입자가속기의 원형 가속기 중 사이클로트론은 그 구성 요소를 주요 부분으로 구분하면 입자 가속화된 빔이 생성되는 본체와, 본체 내부에 입자 가속화되어 일정 회전 주기를 가지고 궤도를 형성하는 빔을 양성자 빔으로 변환시키는 박막을 갖는 홀더조립체를 포함한다.On the other hand, the cyclotron of the circular accelerator of the particle accelerator divides the component into main parts, and the particle-accelerated beam is generated, and the particle-accelerated beam converts the beam forming the orbit with a constant rotation period into the proton beam. And a holder assembly having a thin film.

또한, 종래의 사이클로트론은 본체 내부에서 빔이 입자 가속화되도록 자기장을 형성하는 코일부를 더 포함한다. 이러한 코일부는 나사 모양이나 원통꼴로 여러 번 감은 도선(導線)의 집합체로 구성되며, 전류가 공급되면 전자기장을 형성한다.In addition, the conventional cyclotron further includes a coil unit that forms a magnetic field to particle accelerate the beam inside the body. The coil part is composed of a collection of conductors wound several times in the shape of a screw or a cylinder, and forms an electromagnetic field when a current is supplied.

그런데, 종래의 사이클로트론은 빔의 입자 가속을 위해 본체 내부에 형성되는 자기장의 세기를 일정 크기로 유지시켜야 하고, 이에 따라 코일부의 도선의 감은 횟수가 일정 크기의 자기장의 세기에 대응되도록 설계된다. 이러한 코일부의 무게 및 부피는 도선의 감은 횟수에 비례하여 증가한다.However, in the conventional cyclotron, the strength of the magnetic field formed inside the main body must be maintained at a predetermined size for particle acceleration of the beam. Accordingly, the number of windings of the conductor of the coil part corresponds to the strength of the magnetic field of a predetermined size. The weight and volume of this coil portion increase in proportion to the number of turns of the wire.

그래서, 최근에는 코일부의 무게 및 부피를 감소시킴으로써, 사이클로트론의 슬림화를 구현할 수 있는 기술이 요구되고 있다.Therefore, in recent years, there is a demand for a technique capable of realizing a cyclotron slimming by reducing the weight and volume of the coil unit.

따라서, 본 발명의 목적은, 코일부의 무게 및 부피를 감소시킴과 함께 일정 크기의 자기장의 세기를 유지할 수 있도록 구조가 개선된 사이클로트론을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a cyclotron with improved structure to reduce the weight and volume of the coil portion and to maintain the strength of the magnetic field of a certain size.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects which are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 사이클로트론에 있어서, 입자 가속화된 빔(beam)이 생성되는 챔버가 형성되는 본체와, 상기 본체와 일정 간격을 두고 양측면의 적어도 일측면에 배치되어 외부로부터 전원을 공급 받아 전기장 및 자기장을 형성하는 적어도 하나의 코일부와, 상기 본체와 상기 코일부 사이에 배치되어, 상기 본체 내부로 전달되는 자기장을 형성하는 적어도 하나의 자력발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클로트론에 의해 이루어진다.According to the present invention, there is provided a solution to the above problem, in the cyclotron, a body in which a chamber in which particle accelerated beams are generated is formed, and at least one side of both sides at regular intervals from the main body, and is disposed from outside. At least one coil part receiving electric power and forming an electric field and a magnetic field, and at least one magnetic force generating part disposed between the main body and the coil part to form a magnetic field transferred into the main body. By cyclotron.

여기서, 상기 챔버는 빔의 입자 가속 방향을 따라 제1챔버부 및 상기 제1챔버부보다 상대적으로 큰 빔의 입자 가속화 공간을 가진 제2챔버부가 교호적으로 형성되고, 상기 자력발생부는 상기 제1챔버부를 형성하는 상기 본체의 영역에 배치되는 것이 바람직하다.Here, in the chamber, a first chamber portion and a second chamber portion having a particle acceleration space of a beam relatively larger than the first chamber portion are formed alternately along the direction of particle acceleration of the beam, and the magnetic force generating portion is formed in the first chamber portion. It is preferable to arrange | position in the area | region of the said main body which forms a chamber part.

또한, 상기 제1챔버부의 자기장의 세기는 상기 제2챔버부의 자기장의 세기보다 큰 것이 바람직하다.In addition, the strength of the magnetic field of the first chamber portion is preferably greater than the strength of the magnetic field of the second chamber portion.

그리고, 상기 자력발생부는 영구자석을 포함할 수 있다.In addition, the magnetic force generating unit may include a permanent magnet.

한편, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 사이클로트론에 있어서, 빔(beam)의 입자 가속을 방향을 따라 입자 가속화된 빔이 생성되는 제1챔버부와 상기 제1챔버부보다 상대적으로 큰 빔의 입자 가속화 공간을 가진 제2챔버부가 교호적으로 형성되는 본체와, 상기 본체에 대해 일정 간격을 두고 양측면의 적어도 일측면에 배치되어 외부로부터 전원을 공급 받아 전기장 및 자기장을 형성하는 적어도 하나의 코일부와, 상기 제1챔버부를 형성하는 상기 본체의 영역과 상기 코일부 사이에 배치되어, 상기 제1챔버부로 전달되는 자기장을 형성하는 적어도 하나의 영구자석을 포함하며, 상기 제1챔버부의 자기장의 세기는 상기 제2챔버부의 자기장의 세기보다 큰 것을 특징으로 하는 사이클로트론에 의해 이루어진다.On the other hand, according to the present invention, in the cyclotron according to the present invention, the particle acceleration of the beam (beam) is relatively larger than the first chamber portion and the first chamber portion in which the particle accelerated beam is generated along the direction A second chamber portion having a particle acceleration space of the beam is alternately formed, and at least one that is disposed on at least one side of both sides at regular intervals with respect to the main body to receive electric power from the outside to form an electric field and a magnetic field And a coil part, at least one permanent magnet disposed between the region of the main body forming the first chamber part and the coil part to form a magnetic field transferred to the first chamber part, and the magnetic field of the first chamber part. The intensity of is made by the cyclotron, characterized in that greater than the strength of the magnetic field of the second chamber portion.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

따라서, 상기 과제의 해결 수단에 따르면, 코일부와 본체 사이에 자기장을 형성시키는 자력발생부를 배치하여 동일한 자기장의 세기 조건상에서 코일부 도선 감은 횟수를 감소시킴으로써, 코일부의 슬림화를 구현할 수 있고, 이에 따라 사이클로트론의 전체적인 볼륨을 슬림화 시킬 수 있다.Therefore, according to the above solution, by reducing the number of windings of the coil lead wire on the same magnetic field intensity conditions by placing a magnetic force generating portion to form a magnetic field between the coil portion and the main body, it is possible to implement a slimmer coil portion Therefore, the overall volume of the cyclotron can be made slimmer.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사이클로트론의 개략 평면 구성도,
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 사이클로트론의 개략 측면 전개 구성도,
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 사이클로트론의 개략 측면 전개 구성도이다.1 is a schematic plan view of a cyclotron according to a preferred embodiment of the present invention,
2 is a schematic side development configuration diagram of a cyclotron according to a first embodiment of the present invention;
3 is a schematic side development configuration diagram of a cyclotron according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 구성 및 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Advantages and features of the present invention, and a configuration and method for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. For reference, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

설명하기에 앞서, 본 발명의 바람직한 실시 예는 제1및 제2실시 예로 구분되어 설명되며, 도 1은 제1 및 제2실시 예를 포함하는 포괄적인 사이클로트론의 개략 평면 구성도 임을 미리 밝혀둔다. 또한, 본 발명의 제1 및 제2실시 예에 따른 사이클로트론에서 설명되는 동일한 구성 요소는 동일한 도면부호로 기재되었음도 미리 밝혀둔다.Prior to the description, preferred embodiments of the present invention will be described separately in the first and second embodiments, Figure 1 is a schematic plan view of a comprehensive cyclotron including the first and second embodiments in advance. In addition, the same components described in the cyclotron according to the first and second embodiments of the present invention are also described with the same reference numerals.

이하에서 설명되는 사이클로트론은 운동하는 하전입자가 자기장 속에서 원을 그린다는 것을 이용해서, 자기장 속에서 입자를 회전 시키면서 그 회전 주기에 맞추어 고주파 전압을 되풀이하여 가속하는 입자가속기의 한 종류이다. 이러한 사이클로트론은 1932년 E.O 로렌스가 고안한 것으로, 큰 전자석의 극 사이에 원통형의 가속관을 두고, 이 관을 끼로 D라는 반원형 중공 전극을 서로 마주보도록 배치하였다. 여기서, 입자는 가속관의 중앙에 있는 이온원에서 방출되어, 강력한 자기장 안에서 운동을 시작하며 D의 틈새를 입자가 통과할 때마다 진행 방향으로 가속을 받도록 전압을 걸어준다.The cyclotron described below is a kind of particle accelerator which accelerates by repeating high frequency voltage according to the rotation period while rotating particles in a magnetic field by using a moving charged particle drawing a circle in a magnetic field. This cyclotron was invented by E.O Lawrence in 1932, with a cylindrical accelerator tube between the poles of a large electromagnet, with the semicircular hollow electrodes called D facing each other. Here, the particles are released from an ion source in the center of the acceleration tube, start to move in a strong magnetic field, and apply a voltage to be accelerated in the direction of travel each time the particle passes through the gap in D.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사이클로트론의 개략 평면 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 사이클로트론의 개략 측면 전개 구성도이다.1 is a schematic plan view of a cyclotron according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic side development configuration of a cyclotron according to a first embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 사이클로트론(1)은 본체(100), 스위칭 마그네틱부(switching magnetic part)(200), 홀더조립체(300), 코일부(500) 및 자력발생부(700)를 포함한다.1 and 2, the cyclotron 1 according to the first embodiment of the present invention includes a main body 100, a switching magnetic part 200, a holder assembly 300, and a nose. It includes a portion 500 and the magnetic force generating portion 700.

본체(100) 내부에는 입자 가속화된 빔이 생성된다. 본 발명의 본체(100)는 제1본체(120), 제2본체(140), 챔버(160) 및 빔 인출부(180)를 포함한다. 본체(100)의 제1본체(120) 및 제2본체(140)는 상호 대향 배치된다. 제1본체(120) 및 제2본체(140)의 상호 대향 배치 사이의 이격 공간에는 빔이 입자 가속화되는 챔버(160)가 형성된다. 여기서, 본체(100) 외부에는 자기장을 형성하는 코일부(500)가 배치된다. 코일부(500)는 홀더조립체(300)를 설명한 후, 자력발생부(700)와 함께 상세히 설명하기로 한다.Inside the body 100 a particle accelerated beam is generated. The main body 100 of the present invention includes a first main body 120, a second main body 140, a chamber 160, and a beam lead-out unit 180. The first main body 120 and the second main body 140 of the main body 100 are disposed to face each other. In the spaced space between the mutually opposed arrangement of the first body 120 and the second body 140, a chamber 160 in which the beam is particle accelerated is formed. Here, the coil unit 500 that forms a magnetic field is disposed outside the main body 100. The coil unit 500 will be described in detail with the magnetic force generating unit 700 after the holder assembly 300 is described.

제1본체(120) 및 제2본체(140)는 각각 외관을 형성하는 제1몸체부(122) 및 제2몸체부(142)를 포함하고, 또한, 각각 대향되는 방향으로 제1몸체부(122) 및 제2몸체부(142)로부터 돌출 형성된 제1돌출부(124) 및 제2돌출부(144)를 포함한다. 이렇게 제1본체(120) 및 제2본체(140) 사이의 이격 공간에는 제1몸체부(122)와 제2몸체부(142) 사이의 이격 공간인 제2챔버부(164)와, 제1돌출부(124)와 제2돌출부(144) 사이의 이격 공간인 제1챔버부(162)가 형성된다.The first body 120 and the second body 140 each include a first body portion 122 and a second body portion 142, each of which defines an appearance, and further includes a first body portion (in an opposite direction). 122 and the first protrusion 124 and the second protrusion 144 protruding from the second body 142. In this way, the space between the first body 120 and the second body 140, the second chamber portion 164 which is the space between the first body portion 122 and the second body portion 142, and the first A first chamber portion 162 is formed between the protrusion 124 and the second protrusion 144.

챔버(160)는 본체(100) 내부에 일정한 공간을 두고 형성된다. 챔버(160)는 제1본체(120)와 제2본체(140) 사이의 이격 공간에 형성되고, 이러한 본 발명의 챔버(160)는 제1챔버부(162) 및 제2챔버부(164)로 구분된다. 챔버(160)에는 코일부(500)의 자기장 영향 등에 의해 각각 상이한 에너지 준위(여기서, 에너진 준위는 A < B < C < D의 크기를 갖는다.)를 가진 복수의 빔이 상이한 회전 반경을 가지고 입자 가속화된다.The chamber 160 is formed with a predetermined space inside the body 100. The chamber 160 is formed in a spaced space between the first body 120 and the second body 140, the chamber 160 of the present invention is the first chamber portion 162 and the second chamber portion 164 Separated by. In the chamber 160, a plurality of beams each having a different energy level (where the energized level has a size of A <B <C <D) have different rotation radii due to the magnetic field influence of the coil part 500 or the like. Particles are accelerated.

챔버(160)는 입자 가속화되는 빔이 기체 입자들과 충돌하여 전자의 손실이 발생되지 않도록 진공 상태로 유지되어야 한다. 상세히 설명하자면, 입자 가속화된 H- 빔의 두 번째 전자는 원자핵과의 결합력이 매우 약하고, 이로 인해 후술할 홀더조립체(300)의 박막을 통과하기 전에 주변의 기체 입자들과 충돌하여 전자가 손실되는 경우가 발생된다. 그래서, H- 빔의 전자 손실을 방지하기 위해 챔버(160) 내부는 진공도가

Figure 112010012795986-pat00001
torr 이하로 유지되어야 한다.The chamber 160 should be kept in a vacuum such that the particle accelerated beam will not collide with gas particles resulting in the loss of electrons. In detail, the second electron of the particle-accelerated H-beam has a very weak bonding force with the nucleus, so that the electrons are lost due to collision with surrounding gas particles before passing through the thin film of the holder assembly 300, which will be described later. The case occurs. Thus, in order to prevent electron loss of the H-beam, the chamber 160 has a degree of vacuum.
Figure 112010012795986-pat00001
Must be kept below torr.

본 발명의 제1챔버부(162)는 상호 대향된 제1본체(120)의 제1돌출부(124)와 제2본체(140)의 제2돌출부(144) 사이의 이격 공간으로 형성된다. 그리고, 제2챔버부(164)는 상호 대향된 제1본체(120)의 제1몸체부(122)와 제2본체(140)의 제2몸체부(142) 사이의 이격 공간으로 형성된다. 여기서, 제1챔버부(162)와 제2챔버부(164)는 교호적이며 연속적으로 형성된다. 즉, 빔의 입자 가속 방향을 따라 제1챔버부(162)와, 제1챔버부(162)보다 상대적으로 큰 빔이 입자 가속화 공간을 가진 제2챔버부(164)가 교호적으로 형성되는 것이다. 이렇게 제1챔버부(162) 및 제2챔버부(164)가 상호 상대적으로 차이가 나는 입자 가속화 공간을 가짐으로써, 챔버(160) 내부의 빔의 입자 가속이 원활해진다.The first chamber part 162 of the present invention is formed as a space between the first protrusion 124 of the first body 120 and the second protrusion 144 of the second body 140 opposed to each other. The second chamber part 164 is formed as a space between the first body part 122 of the first body 120 and the second body part 142 of the second body 140 which face each other. Here, the first chamber portion 162 and the second chamber portion 164 are formed alternately and continuously. That is, the first chamber portion 162 and the second chamber portion 164 having a particle acceleration space of a beam relatively larger than the first chamber portion 162 are formed alternately along the particle acceleration direction of the beam. . As such, the first chamber 162 and the second chamber 164 have a particle acceleration space that is relatively different from each other, thereby facilitating particle acceleration of the beam inside the chamber 160.

예를 들어 설명하면, 제1챔버부(162)보다 상대적으로 큰 빔의 입자 가속화 공간을 가진 제2챔버부(164)에서의 빔의 분산(산란)이 크게 이루어지고, 제2챔버부(164)보다 상대적으로 작은 빔의 입자 가속화 공간을 가진 제1챔버부(162)에서의 빔의 분산(산란)이 작게 이루어져 최종적으로 빔이 입자 가속화될 수 있다. 이러한 제1챔버부(162) 및 제2챔버부(164)에 형성되는 자기장은 각각 상이한 자기장의 세기를 가져야 빔의 입자 가속이 원활해 질 수 있다.For example, in the second chamber portion 164 having a larger particle acceleration space of the beam than the first chamber portion 162, the beam is dispersed (scattered) in a large amount, and the second chamber portion 164 is formed. The scattering (scattering) of the beam in the first chamber portion 162 having a particle acceleration space of the beam relatively smaller than) can be made small, so that the beam can finally be particle accelerated. The magnetic fields formed in the first chamber portion 162 and the second chamber portion 164 should have different strengths of the magnetic fields so that particle acceleration of the beam can be smoothed.

빔 인출부(180)는 챔버(160)에 생성된 입자 가속화된 빔을 외부로 인출시키는 통로 역할을 한다. 빔 인출부(180)로는 입자 가속화된 빔이 홀더조립체(300)에 의해 양성자 빔으로 변환되어 인출된다. 빔 인출부(180)에는 양성자 빔을 수령하는 스위칭 마그네틱부(200)가 배치된다.The beam lead-out unit 180 serves as a passage for drawing out the particle accelerated beam generated in the chamber 160 to the outside. The beam accelerated part 180 converts the particle accelerated beam into a proton beam by the holder assembly 300 and is extracted. In the beam lead-out unit 180, a switching magnetic part 200 for receiving a proton beam is disposed.

스위칭 마그네틱부(200)는 빔 인출부(180)에 배치되어, 빔 인출부(180)로 유도되는 양성자 빔을 자체의 자기장을 이용하여 분산시키는 역할을 수행한다. 스위칭 마그네틱부(200)에 의해 분산되는 양성자 빔은 18H2O가 수용된 표적시스템(미도시)으로 유도된다. 여기서, 표적시스템은 이미 공지된 기술 사항이므로, 상세한 설명은 이하에서 생략하기로 한다.The switching magnetic part 200 is disposed in the beam lead-out unit 180 to serve to disperse the proton beam guided to the beam lead-out unit 180 using its magnetic field. The proton beam distributed by the switching magnetic part 200 is directed to a target system (not shown) in which 18 H 2 O is accommodated. Here, the target system is already known technical matters, detailed description thereof will be omitted below.

홀더조립체(300)는 본체(100) 내부에 생성된 입자 가속화된 빔을 양성자 빔으로 변환시킨다. 홀더조립체(300)는 탄소 재질의 박막이 입자 가속화된 빔에 배치되어, 입자 가속화된 빔을 양성자 빔으로 변환시킨다. 또한, 홀더조립체(300)는 변환된 양성자 빔을 빔 인출부(180)로 유도하는 역할도 한다.The holder assembly 300 converts the particle accelerated beam generated inside the main body 100 into a proton beam. The holder assembly 300 is disposed in a thin film of carbon material in the particle accelerated beam, and converts the particle accelerated beam into a proton beam. In addition, the holder assembly 300 also serves to guide the converted proton beam to the beam lead-out unit 180.

코일부(500)는 본체(100)와 일정 간격을 두고 본체(100)의 양측면의 적어도 일측면에 배치되어, 외부로부터 전원을 공급 받아 전기장 및 자기장을 형성한다. 본 발명의 제1실시 예와 같이, 본체(100)의 일측에 이격 거리를 두고 배치된다. 코일부(500)는 외부로부터 전원을 공급 받으면 전기장 및 자기장을 형성하는 전자석이다.The coil unit 500 is disposed on at least one side of both sides of the main body 100 at a predetermined interval from the main body 100 to receive electric power from the outside to form an electric field and a magnetic field. As in the first embodiment of the present invention, one side of the main body 100 is disposed at a distance apart. The coil unit 500 is an electromagnet that forms an electric field and a magnetic field when power is supplied from the outside.

코일부(500)는 도선(導線)을 고리 모양으로 한 것, 나사선 형으로 감은 관 등으로 구성된다. 코일부(500)의 전기장 및 자기장은 외부로부터 공급되는 전원에 따라 달라질 수도 있고, 도선의 감은 횟수에 대응되어 달라질 수도 있다. 다만, 코일부(500)의 도선의 감은 횟수가 많아지면 전체적인 무게 및 크기가 증가된다. 그래서, 본 발명의 코일부(500)의 자기장은 후술할 자력발생부(700)와의 자기장과 동조될 수 있기 때문에 도선의 감은 횟수는 감소될 수 있다. 코일부(500)는 챔버(160)에서 빔이 입자 가속화 되도록 챔버(160) 내부에 자기장을 형성한다.The coil part 500 is comprised from the thing which made the conducting wire ring-shaped, the pipe wound by the threaded line | wire, etc. The electric field and the magnetic field of the coil unit 500 may vary depending on the power supplied from the outside, or may correspond to the number of turns of the conductive wires. However, as the number of windings of the conductive wire of the coil unit 500 increases, the overall weight and size increase. Thus, since the magnetic field of the coil unit 500 of the present invention may be synchronized with the magnetic field of the magnetic force generating unit 700 to be described later, the number of windings of the conductive wire may be reduced. The coil unit 500 forms a magnetic field inside the chamber 160 such that the beam is accelerated in the chamber 160.

다음으로 자력발생부(700)는 본체(100)와 코일부(500) 사이에 배치되어, 본체(100) 내부로 전달되는 자기장을 형성한다. 본 발명의 제1실시 예에 따른 사이클로트론(1)의 자력발생부(700)는 제1본체(120)의 제1돌출부(124) 영역 내부에 배치된다. 자력발생부(700)는 제1돌출부(124) 상에 배치됨으로써, 제2챔버부(164) 대비 제1챔버부(162)에 큰 세기를 가진 자기장을 형성시킨다. 이렇게 자력발생부(700)에 의해 제1챔버부(162) 및 제2챔버부(164) 사이의 자기장의 세기 차이가 발생됨으로, 챔버(160) 내부의 빔의 입자 가속은 원활해진다. 여기서, 본 발명의 자력발생부(700)는 영구자석이 사용된다.Next, the magnetic force generating unit 700 is disposed between the main body 100 and the coil unit 500 to form a magnetic field transmitted into the main body 100. The magnetic force generator 700 of the cyclotron 1 according to the first embodiment of the present invention is disposed in the region of the first protrusion 124 of the first body 120. The magnetic force generating unit 700 is disposed on the first protrusion 124 to form a magnetic field having a greater intensity in the first chamber 162 than the second chamber 164. As such, the difference in the intensity of the magnetic field between the first chamber part 162 and the second chamber part 164 is generated by the magnetic force generating part 700, thereby facilitating particle acceleration of the beam inside the chamber 160. Here, the magnetic force generating portion 700 of the present invention is used a permanent magnet.

한편, 도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 사이클로트론의 개략 측면 전개 구성도이다.3 is a schematic side development configuration diagram of a cyclotron according to a second embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 사이클로트론(1)은 본 발명의 제1실시 예와 같이, 본체(100), 스위칭 마그네틱부(200), 홀더조립체(300), 코일부(500) 및 자력발생부(700)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the cyclotron 1 according to the second embodiment of the present invention has a main body 100, a switching magnetic part 200, a holder assembly 300, and the like. The coil unit 500 and the magnetic force generating unit 700 is included.

본 발명의 제2실시 예에 따른 사이클로트론(1)의 본체(100), 스위칭 마그네틱부(200) 및 홀더조립체(300)는 본 발명의 제1실시 예에 따른 사이클로트론(1)의 구성과 동일하므로, 이하에서 생략하기로 한다.Since the main body 100, the switching magnetic part 200 and the holder assembly 300 of the cyclotron 1 according to the second embodiment of the present invention are the same as the configuration of the cyclotron 1 according to the first embodiment of the present invention It will be omitted below.

본 발명의 제2실시 예의 코일부(500)는 본 발명의 제1실시 예의 코일부(500)와는 달리, 본체(100)의 양측면에 배치된다. 본체(100)의 양측면에 배치된 코일부(500)는 본 발명의 제1실시 예의 코일부(500)보다는 더 큰 자기장의 세기를 형성시킬 수 있다.The coil unit 500 of the second embodiment of the present invention is disposed on both side surfaces of the main body 100, unlike the coil unit 500 of the first embodiment of the present invention. The coil units 500 disposed on both side surfaces of the main body 100 may form a greater strength of the magnetic field than the coil unit 500 of the first embodiment of the present invention.

마지막으로 본 발명의 제2실시 예의 자력발생부(700)는 본 발명의 제1실시 예의 자력발생부(700)와 달리, 제1본체(120)와 코일부(500) 사이 및 제2본체(140)와 코일부(500) 사이, 즉 2개가 배치된다. 물론, 자력발생부(700)는 제1챔버부(162)에 자기장이 형성되도록 각각 제1돌출부(124) 및 제2돌출부(144) 영역에 배치된다. 이때, 자력발생부(700)는 상호 N극 및 S극을 마주보게 배치하여 자기장의 세기를 극대화 시킬 수 있다.Finally, unlike the magnetic force generating unit 700 of the first embodiment of the present invention, the magnetic force generating unit 700 of the second embodiment of the present invention, between the first body 120 and the coil unit 500 and the second body ( Between the 140 and the coil unit 500, that is, two are arranged. Of course, the magnetic force generating unit 700 is disposed in the regions of the first protrusion 124 and the second protrusion 144 so that a magnetic field is formed in the first chamber 162. At this time, the magnetic force generating unit 700 may be arranged to face the N pole and the S pole mutually to maximize the strength of the magnetic field.

이에, 코일부와 본체 사이에 자기장을 형성시키는 자력발생부를 배치하여 동일한 자기장의 세기 조건상에서 코일부 도선 감은 횟수를 감소시킴으로써, 코일부의 슬림화를 구현할 수 있고, 이에 따라 사이클로트론의 전체적인 볼륨을 슬림화 시킬 수 있다.Thus, by placing a magnetic force generating portion to form a magnetic field between the coil portion and the main body to reduce the number of windings of the coil lead wire under the same magnetic field strength conditions, it is possible to implement a slimmer coil portion, thereby reducing the overall volume of the cyclotron Can be.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

1: 사이클로트론(cyclotron) 100: 본체
120: 제1본체 122: 제1몸체부
124: 제1돌출부 140: 제2본체
142: 제2몸체부 144: 제2돌출부
160: 챔버 162: 제1챔버부
164: 제2챔버부 180: 빔 인출부
300: 홀더조립체 500: 코일부
700: 자력발생부1: cyclotron 100: main body
120: first body 122: first body portion
124: first projection 140: second body
142: second body portion 144: second protrusion
160: chamber 162: first chamber portion
164: second chamber portion 180: beam lead-out portion
300: holder assembly 500: coil unit
700: magnetic force generating unit

Claims (5)

사이클로트론에 있어서,
입자 가속화된 빔(beam)이 생성되는 챔버가 형성되는 본체와;
상기 본체와 일정 간격을 두고 양측면의 적어도 일측면에 배치되어, 외부로부터 전원을 공급 받아 전기장 및 자기장을 형성하는 적어도 하나의 코일부와;
상기 본체와 상기 코일부 사이에 배치되어, 상기 본체 내부로 전달되는 자기장을 형성하는 적어도 하나의 자력발생부를 포함하고,
상기 챔버는 빔의 입자 가속 방향을 따라 제1챔버부 및 상기 제1챔버부보다 상대적으로 큰 빔의 입자 가속화 공간을 가진 제2챔버부가 교호적으로 형성되고,
상기 자력발생부는 상기 제1챔버부를 형성하는 상기 본체의 영역에 배치되며,
상기 제1챔버부의 자기장의 세기는 상기 제2챔버부의 자기장의 세기보다 큰 것을 특징으로 하는 사이클로트론.In cyclotron,
A body in which a chamber in which a particle accelerated beam is generated is formed;
At least one coil unit disposed on at least one side of both sides at a predetermined distance from the main body to receive electric power from an outside to form an electric field and a magnetic field;
Is disposed between the main body and the coil portion, and comprises at least one magnetic force generating portion for forming a magnetic field transferred into the main body,
The chamber is alternately formed along the direction of particle acceleration of the beam and a second chamber portion having a particle acceleration space of a beam relatively larger than the first chamber portion,
The magnetic force generating portion is disposed in an area of the main body forming the first chamber portion,
The intensity of the magnetic field of the first chamber portion is greater than the intensity of the magnetic field of the second chamber portion cyclotron. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 자력발생부는 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클로트론.The method of claim 1,
The magnetic force generating unit cyclotron, characterized in that it comprises a permanent magnet. 사이클로트론에 있어서,
빔(beam)의 입자 가속을 방향을 따라 입자 가속화된 빔이 생성되는 제1챔버부와, 상기 제1챔버부보다 상대적으로 큰 빔의 입자 가속화 공간을 가진 제2챔버부가 교호적으로 형성되는 본체와;
상기 본체에 대해 일정 간격을 두고 양측면의 적어도 일측면에 배치되어, 외부로부터 전원을 공급 받아 전기장 및 자기장을 형성하는 적어도 하나의 코일부와;
상기 제1챔버부를 형성하는 상기 본체의 영역과 상기 코일부 사이에 배치되어, 상기 제1챔버부로 전달되는 자기장을 형성하는 적어도 하나의 영구자석을 포함하며,
상기 제1챔버부의 자기장의 세기는 상기 제2챔버부의 자기장의 세기보다 큰 것을 특징으로 하는 사이클로트론.In cyclotron,
A main body in which a first chamber portion in which particle accelerated beams are generated along a particle acceleration direction of a beam and a second chamber portion having a particle acceleration space of a beam relatively larger than the first chamber portion are formed alternately. Wow;
At least one coil part disposed on at least one side of both sides at regular intervals with respect to the main body to receive electric power from an outside to form an electric field and a magnetic field;
At least one permanent magnet disposed between an area of the main body forming the first chamber part and the coil part to form a magnetic field transmitted to the first chamber part,
The intensity of the magnetic field of the first chamber portion is greater than the intensity of the magnetic field of the second chamber portion cyclotron.
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003504628A (en) * 1999-07-13 2003-02-04 イヨン ベアム アプリカスィヨン エッス．アー． Isochronous cyclotron and method for extracting charged particles from the cyclotron

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