KR101915139B1 - 양성자 빔 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양성자 빔 발생장치를 개시한다. 그의 장치는, 레이저 펄스를 제공하는 레이저 시스템과, 상기 레이저 펄스에 의해 양성자 빔을 생성하는 타깃과, 상기 타깃과 상기 광원 사이의 상기 레이저 펄스를 나선형 원 편광 시키는 위상 변환 판을 포함한다.

Description

양성자 빔 발생장치{apparatus for generating proton beam}
본 발명은 양성자 빔 발생장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 레이저 빔을 이용한 양성자 빔 발생장치에 관한 것이다.
최근, 양성자 이온 빔 치료법은 엑스선 치료 또는 전자선 치료에서의 부작용을 경감시킬 수 있는 치료 수단으로 주목 받고 있다. 양성자 이온 빔이 물질을 투과하기 위해서는 전자와 마찬가지로 가속되어 빠른 속도를 가져야 한다. 비록 양성자 이온 빔이 어떤 물질을 투과하게 될 경우 점차 속도가 감소하게 되지만, 양성자 이온 빔은 정지하기 직전에 가장 많은 전리 에너지 손실(energy loss of ionizing radiation)을 경험한다. 이러한 현상은, 1903년에 이를 발견한 윌리엄 헨리 브래그(William Henry Bragg)의 이름을 따, 브래그 피크(Bragg Peak)라고 불린다.
따라서, 양성자 이온들의 속도가 정확하게 제어될 경우, 악성 종양들에 대한 선택적이면서 국소적인 치료가 가능하다. 인체의 깊은 곳에 종양이 위치할 경우 몸 밖에서 매우 큰 에너지의 양성자 혹은 이온을 가속시켜야 한다. 이러한 양성자 혹은 이온을 가속시키는 방법 중에 레이저 유도 이온 가속(laser driven ion acceleration) 방법이 있다. 고출력 레이저 빔을 박막 타깃에 조사하면 타깃 정상 쉬스 가속 모델(Target Normal Sheath Acceleration model: TNSA model) 혹은 방사압 가속 모델(Radiation Pressure Acceleration model: RPA model) 등에 의해 박막 중의 이온 혹은 양성자가 가속 에너지를 가지고 박막 밖으로 탈출하게 된다. 양성자 이온 빔은 그의 에너지만큼 환자의 몸을 투과하여 종양부위에 정지(stuck)될 수 있다. 환자는 양성자 주변의 종양부위에서 활성 산소(free oxygen radical)가 다량 발생하면서 종양 세포가 괴사되는 원리로 치료될 수 있다.
양성자 빔은 연구 초기에 입자 가속기를 통해 획득될 수 있었다. 최근, 양성자 빔은 입자 가속기보다 공간적인 제약이 다소 작은 레이저 시스템에 의해 획득될 수 있다. 레이저 시스템은 고출력 레이저 빔으로 다량의 양성자 빔을 발생시킬 수 있다. 이에, 단일 에너지 분포의 양성자 빔을 획득하기 위해 다양한 연구 개발이 이루어지고 있는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 단일 에너지의 양성자 빔을 획득할 수 있는 양성자 빔 발생장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는, 생산성을 향상시킬 수 있는 양성자 빔 발생장치를 제공하는 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 양성자 빔 발생장치는, 레이저 펄스를 제공하는 레이저 시스템; 상기 레이저 펄스에 의해 양성자 빔을 생성하는 타깃; 및 상기 타깃과 상기 광원 사이의 상기 레이저 펄스를 나선형 원 편광 시키는 위상 변환 판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 위상 변환 판은 원을 분할하는 복수개의 섹터들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 섹터들은 제 1 내지 제 엔(n) 쿼터 위상 판들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 쿼터 위상 판들은 상기 레이저 펄스에 대해 복굴절을 갖는 크리스탈 퀄츠를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제 1 내지 제 엔(n) 쿼터 위상 판들은 상기 원의 회전 방향에 따라 점진적으로 증가되는 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 2 내지 제 엔(n) 섹터들은 각각 제 1 쿼터 위상 판의 배수에 대응되는 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 위상 변환 판은 원 모양으로 배열되는 복수개의 서브 섹터 블록들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 서브 섹터 블록들은 각각 복수개의 서브 쿼터 위상 판들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 위상 변환 판은 원 모양으로 배열되는 내부 위상 변환 판과 상기 내부 위상 변환 판을 둘러싸는 외부 위상 변환 판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 내부 위상 변환 판들은 복수개의 내부 쿼터 위상 판을 포함하는 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 외부 위상 변환 판들은 복수개의 외부 서브 섹터 블록들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 외부 서브 섹터 블록들은 복수개의 외부 서브 쿼터 위상 판들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 레이저 시스템은 쳐퍼 펄스 증폭 모듈을 포함하는 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 쳐퍼 펄스 증폭 모듈은 상기 레이저 펄스를 생성하는 소스와, 상기 레이저 펄스의 파워를 증가시키는 증폭기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 소스는 티타늄-사파이어 크리스탈 이득매질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 쳐퍼 펄스 증폭 모듈은 상기 소스와 상기 증폭기 사이에서 상기 레이저 펄스의 파장을 증가시키는 확대기와, 상기 증폭기와 상기 위상 변환 판 사이에서 상기 레이저 펄스의 파장을 감소시키는 압축기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 확대기는, 오프너 트리플릿 형 반사 광학계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 오프너 트리플릿 형 반사 광학계는 상기 레이저 펄스를 회절 시키는 복수개의 제 1 회절 격자들; 상기 제 1 회절 격자들 사이에 배치된 복수개의 볼록 렌즈들; 상기 제 1 회절 격자들 중 어느 하나에 상기 레이저 빔을 입출력하는 제 1 입출력 거울; 및 상기 제 1 회절 격자들 중 나머지 하나에 상기 레이저 빔을 반사하는 오목 거울을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 압축기는 상기 레이저 펄스를 회절 시키는 제 2 회절 격자들; 상기 제 2 회절 격자들 중 어느 하나에서 회절 되는 상기 레이저 펄스를 입출력 시키는 제 2 입출력 거울; 및 상기 제 2 회절 격자들 중 나머지 하나에 상기 레이저 펄스를 반사시키는 제 1 오목 거울을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 쳐퍼 펄스 증폭 모듈은 소스, 상기 확대기, 상기 증폭기, 상기 압축기 사이에 상기 레이저 펄스를 전달하는 복수개의 거울들 또는 하프 거울들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 양성자 빔 발생장치는, 레이저 시스템과 타깃 사이에서 선 편광 레이저 펄스를 원 편광 레이저 펄스로 변환하는 위상 변환 판을 포함할 수 있다. 위상 변환 판들은 원을 방위각 방향으로 분할하는 복수의 섹터들을 포함할 수 있다. 섹터들은 제 1 내지 제 n의 쿼터 위상 판들을 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 n의 쿼터 위상 판들은 선 편광 레이저 펄스를 원 편광 레이저 펄스로 변환할 수 있다. 원 편광 레이저 펄스는 단일 에너지 분포의 양성자 빔을 다량으로 생성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 양성자 빔 발생장치는 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양성자 빔 발생장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 원 편광 레이저 펄스를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 레이저 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4 는 궤도 각운동량이 1인 원 편광 레이저 펄스를 제공하는 위상 변환 판을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 평면도이다.
도 6은 궤도 각운동량이 3인 원 편광 레이저 펄스를 제공하는 위상 변환 판을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 평면도이다.
도 8은 궤도 각운동량이 1과 3으로 혼재된 원 편광 레이저 펄스를 제공하는 위상 변환 판을 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8의 평면을 나타내는 도면이다.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명들은 모두 청구된 발명의 부가적인 설명을 제공하기 위한 예시적인 것이다. 그러므로 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우에, 이는 그 외의 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 여기에서 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 양성자 빔 발생장치는, 레이저 시스템(100)과, 위상 변환 판(200)과, 타깃(300)을 포함할 수 있다. 레이저 시스템(100)은 선 편광 레이저 펄스(10)를 생성하는 쳐퍼 펄스 증폭(Chirped Pulse Amplification; CPA) 모듈을 포함할 수 있다. 위상 변환 판(200)은 선 편광 레이저 펄스(10)를 원 편광 레이저 펄스(20)으로 변환시킬 수 있다. 원 편광 레이저 펄스(20)는 진행 방향(22)에 대하여 나선형으로 타깃(300)에 입사될 수 있다. 타깃(300)은 양성자 빔(30)의 소스로서, 탄소 물질 또는 수소를 포함할 수 있다. 원 편광 레이저 펄스(20)는 단일 에너지의 양성자 빔(30)을 선 편광 레이저 펄스(10)에 비해 다량으로 생성시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 양성자 빔 발생장치는 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 레이저 시스템(100)은 소스(110)와, 확대기(120)와, 증폭기(130)와, 압축기(140)를 포함할 수 있다. 소스(110)는 극초단파 파장의 선 편광 레이저 펄스(10)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 소스(110)는 약 650nm 내지 약 1100nm 정도의 파장을 갖는 P-편광 펄스의 레이저 빔을 생성하는 티타늄-사파이어(Ti-sapphire) 크리스탈 이득매질을 포함할 수 있다. P-편광 펄스는 선 편광 레이저 펄스(10)이다. 다른 이득물질을 이용한 극초단 레이저에서도 이용할 수 있다. 제 1 하프 거울(101)은 소스(110)와 확대기(120) 사이에 배치될 수 있다. 제 1 하프 거울(101)은 소스(110)에서 확대기(120)로 진행되는 선 편광 레이저 펄스(10)를 투과할 수 있다.
확대기(puls stretcher, 120)는 레이저 빔의 파장을 증가시킬 수 있다. 확대기(120)는 양의 고차 분산값을 이용하여 펨토초 펄스폭을 피코 혹은 나노초 펄스폭으로 증가시킬 수 있다. 확대기(120)는 Offner-triplet형 반사 광학계를 포함할 수 있다. Offner-triplet 형 반사 광학계는 복수개의 제 1 회절 격자들(122)과, 상기 제 1 회절 격자들(122) 사이의 볼록 렌즈들(124)과, 오목 거울(126) 및 제 1 입출력 거울(128)을 포함할 수 있다.
제 1 회절 격자들(122)은 선 편광 레이저 펄스(10)의 증가되는 파장을 결정할 수 있다. 제 1 회절 격자들(122)은 서로 마주보며 비 평행 또는 평행하게 배치될 수 있다. 볼록 렌즈들(124)은 제 1 회절 격자들(122)에 각각 선 편광 레이저 펄스(10)를 집중(focusing)시킬 수 있다. 볼록 렌즈들(124) 사이의 선 편광 레이저 펄스(10)는 평행 레이저 빔일 수 있다. 제 1 회절 격자들(122)은 선 편광 레이저 펄스(10)를 회절시킬 수 있다. 오목 거울(126)은 제 1 회절 격자들(122) 중의 하나로부터 회절 되는 선 편광 레이저 펄스(10)를 반사시킬 수 있다. 오목 거울(126)은 제 1 회절 격자들(122)에 평행 레이저 빔의 선 편광 레이저 펄스(10)를 반사할 수 있다. 이때, 오목 거울(126)은 볼록 렌즈들(124) 보다 2배로 큰 곡률 반경을 가질 수 있다. 제 1 입출력 거울(128)은 소스(110)에서 제 1 회절 격자들(122) 중 나머지 하나에까지 선 편광 레이저 펄스(10)를 반사하고, 다시, 제 1 회절 격자들(122)에서 소스(110)의 방향으로 선 편광 레이저 펄스(10)를 재 반사할 수 있다. 선 편광 레이저 펄스(10)는 입출력 거울(128)에서 다른 파장을 갖고 반사되기 때문에 간섭되지 안는다.
이때, 확대기(120)는 양의 군지연 분산(group delay dispersion) 값에 따라 증가된 펄스폭(피코초 혹은 나노초)을 지닌 선 편광 레이저 펄스(10)를 만들 수 있다. 군 지연 분산 값은 제 1 회절 격자들(122)의 격자 상수, 회절 각도, 입출력 거울(128)의 입사각도, 제 1 회절 격자들(122)과 오목 거울(126) 간의 거리 등에 대한 함수로 결정될 수 있다. 따라서, 확대기(120)는 소스(110)에서보다 큰 파장의 선 편광 레이저 펄스(10)를 증폭기(130)에 제공할 수 있다.
제 1 하프 거울(101)은 확대기(120)에서 소스(110)로 진행되는 선 편광 레이저 펄스(10)를 제 2 거울(102)에 반사할 수 있다. 제 2 거울(102), 제 3 거울(103), 제 4 거울(104)은, 선 편광 레이저 펄스(10)를 증폭기(130)에 반사할 수 있다.
증폭기(130)는 선 편광 레이저 펄스(10)의 출력 파워를 증가시킬 수 있다. 증폭기(130)은 소스(110)와 동일한 이득 매질을 포함할 수 있다. 이득 매질은 확대기(120)로부터 제공되는 선 편광 레이저 펄스(10)를 펌프 광으로 사용하여, 고출력의 선 편광 레이저 펄스(10)를 재 생성할 수 있다. 증폭기(130)는 소스(110)에서와 동일한 파장의 선 편광 레이저 펄스(10)를 제공할 수 있다. 제 5 거울(105), 및 제 2 하프 거울(106)은 선 편광 레이저 펄스(10)를 증폭기(130)에서 압축기(140)로 반시시킬 수 있다.
압축기(140)는 음의 분산 값으로 선 편광 레이저 펄스(10)의 파장을 줄일 수 있다. 압축기(140)는 펨토 초 정도의 선 편광 레이저 펄스(10)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 압축기(140)는 복수개의 제 2 회절 격자들(142)과, 제 2 평면거울(144)과, 제 2 입출력 거울(146)을 포함할 수 있다. 제 2 회절 격자들(142)은 제 1 회절 격자들(122)보다 작은 간격을 가질 수 있다. 제 2 입출력 거울(146)은 선 편광 레이저 펄스(10)를 일측의 제 2 회절 격자(142)에 입사할 수 있다. 제 2 회절 격자들(142)과 제 2 오목 거울(144)은 선 편광 레이저 펄스(10)의 파장을 줄일 수 있다. 제 2 회절 격자들(142)은 선 편광 레이저 펄스(10)를 제 2 오목 거울(144)에 회절 시킬 수 있다. 제 2 평면 거울들(144)은 제 2 회절 격자들(142)에 반사시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 선 편광 레이저 펄스(10)는 음의 분산 값에 의해 파장이 줄어들 수 있다. 분산 값은 제 2 회절 격자들(142)의 상수, 회절 각도, 및 제 2 입출력 거울(146)의 입사각도, 및 상기 제 2 회절 격자들(142) 사이의 거리에 의해 결정될 수 있다. 제 2 하프 거울(106)은 압축기(140)의 제 2 입출력 거울(146)에서 출력되는 선 편광 레이저 펄스(10)를 위상 변환 판(200)에 투과시킬 수 있다.
따라서, 레이저 시스템(100)은 고 출력의 선 편광 레이저 펄스(10)를 위상 변환 판(200)에 제공할 수 있다.
위상 변환 판(200)은 고 출력의 선 편광 레이저 펄스(10)를 궤도 각운동량(orbit angular momentum)을 갖는 원 편광 레이저 펄스(20)로 변환할 수 있다. 여기서, 궤도 각운동량은 선 편광 레이저 펄스(10)를 양자화하여 나타낸 물리적인 값이고, 단위를 갖지 않는다. 원 편광 레이저 펄스(20)는 360°의 2π 라디안에 대해 정수 배 또는 π라디안의 정수 배의 궤도 각운동량을 가질 수 있다.
예를 들어, 위상 변환 판(200)은 원 편광 레이저 펄스(20)의 궤도 각운동량의 크기에 따라 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 위상 변환 판(200)은 원(circle)을 방위각 방향으로 분할하는 복수개의 섹터들(210)을 포함할 수 있다. 섹터들(210)은 복굴절을 갖는 결정 크리스탈을 포함할 수 있다. 섹터들(210)은 제 1 내지 제 8 쿼터 위상 판들(quarter wave length plate, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208)을 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 8 쿼터 위상 판들(201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208)은 각각 360° 원에 대해 45° 각도로 나누어질 수 있다. 제 1 내지 제 8 쿼터 위상 판들(201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208)은 선 편광 레이저 펄스(10)를 나선형의 원 편광 레이저 펄스(20)로 변환시킬 수 있다. 또한, 원 편광 레이저 펄스(20)는 제 1 내지 제 8 쿼터 위상 판들(201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208)에 의해 2π 라디안의 위상이 천이(shift)될 수 있다. 제 1 쿼터 위상 판(201)과 제 8 쿼터 위상 판(208)은 원 편광 레이저 펄스(20)에 대해 2π 라디안의 정수 배의 위상 차(ψ)를 발생시킬 수 있다. 원 편광 레이저 펄스(20)의 궤도 각운동량(L)은 1이 될 수 있다. 또한, 펨토 초 파장 또는 테라 헤르츠 주파수를 갖는 극 초 단파의 선 편광 레이저 펄스(10)는 파장이 매우 넓기 때문에, 원 편광 레이저 펄스(20)는 제 1 내지 제 8 쿼터 위상 판들(201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208)에 의해 π 라디안의 정수 배에 대응되는 위상 차를 가질 수 있다.
또한, 제 1 내지 제 8 쿼터 위상 판들(201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208)은 순차적으로 일정하게 증가된 두께를 가질 수 있다. 즉, 제 2 내지 제 8 쿼터 위상 판들(202, 203, 204, 205, 206, 207, 208)은 각기 제 1 쿼터 위상 판들(201)의 두께만큼 점진적으로 증가된 두께를 수 있다. 즉, 제 8 쿼터 위상 판(208)은 제 1 쿼터 위상 판(201)의 8배의 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 위상 변환 판(200)은 제 1 내지 제 n 쿼터 위상 판들을 포함하며, 제 1 내지 제 n의 섹터들(210)의 개수가 증가될수록 높은 효율의 원 편광 레이저 펄스(20)를 제공할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 위상 변환 판(200)은 제 1 내지 제 3 섹터 블록들(220, 230, 240)을 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 3 섹터 블록들(220, 230, 240)은 궤도 각운동량이 3인 원 편광 레이저 펄스(20)를 제공할 수 있다. 제 1 내지 제 3 섹터 블록들(220, 230, 240)은 360°를 각각 120°로 나누어 배치될 수 있다. 제 1 내지 제 3 섹터 블록들(220, 230, 240)은 각각 제 1 내지 제 5 서브 위상판들(211, 212, 213, 214, 215)을 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 5 서브 쿼터 위상 판들(211, 212, 213, 214, 215)은 원 편광 레이저 펄스(20)를 2π라디안의 위상을 천이 시킬 수 있다. 제 5 서브 커터 위상 판(215)는 제 1 서브 쿼터 위상 판(211)의 약 5배정도의 두께를 가질 수 있다.
따라서, 위상 변환 판(200)은 제 1 내지 제 3 섹터 블록들(220, 230, 240)을 이용하여 각운동량이 3인 원 편광 레이저 펄스(20)를 제공할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 이중 궤도 각운동량을 갖는 위상 변환 판(200)은 내부 위상 변환 판(250)과, 외부 위상 변환 판(260)을 포함할 수 있다. 내부 위상 변환 판(250)은 제 1 내지 제 8 내부 쿼터 위상 판들(221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228)을 포함할 수 있다. 내부 위상 변환 판(250)은 각운동량이 1인 원 편광 레이저 펄스(20)를 제공할 수 있다. 외부 위상 변환 판(260)은 제 1 내지 제 3 외부 섹터 블록들(270, 280, 290)을 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 3 외부 섹터 블록들(270, 280, 290)은 각각 제 1 내지 제 5 외부 서브 쿼터 위상 판들(231, 232, 233, 234, 235)을 포함할 수 있다. 외부 위상 변환 판(260)은 궤도 각운동량이 3인 원 편광 레이저 펄스(20)를 제공할 수 있다.
따라서, 위상 변환 판(200)은 선 편광 레이저 펄스(10)를 다양한 궤도 각운동량을 갖는 원 편광 레이저 펄스(20)로 변환시킬 수 있다. 원 편광 레이저 펄스(20)는 궤도 각운동량의 크기에 따른 함수를 갖는 양성자 빔(30)을 발생시킬 수 있다.
결국, 본 발명의 실시 예에 따른 양성자 빔 발생장치는 생산성을 향상시킬 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 펄스 20: 원 편광 펄스
30: 양성자 빔 100: 레이저 시스템
200: 위상 변환 판 300: 타깃

Claims (20)

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  7. 레이저 펄스를 제공하는 레이저 시스템;
    상기 레이저 펄스에 의해 양성자 빔을 생성하는 타깃; 및
    상기 타깃과 상기 레이저 펄스 사이의 상기 레이저 펄스를 나선형 원 편광 시키는 위상 변환 판을 포함하되,
    상기 위상 변환 판은 원 모양으로 배열되는 복수개의 서브 섹터 블록들을 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 서브 섹터 블록들은 각각 복수개의 서브 쿼터 위상 판들을 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 위상 변환 판은 원 모양으로 배열되는 내부 위상 변환 판과 상기 내부 위상 변환 판을 둘러싸는 외부 위상 변환 판을 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부 위상 변환 판들은 복수개의 내부 쿼터 위상 판을 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 외부 위상 변환 판들은 복수개의 외부 서브 섹터 블록들을 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 서브 섹터 블록들은 복수개의 외부 서브 쿼터 위상 판들을 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 레이저 시스템은 쳐퍼 펄스 증폭 모듈을 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 쳐퍼 펄스 증폭 모듈은 상기 레이저 펄스를 생성하는 소스와, 상기 레이저 펄스의 파워를 증가시키는 증폭기를 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 소스는 티타늄-사파이어 크리스탈 이득매질을 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 쳐퍼 펄스 증폭 모듈은 상기 소스와 상기 증폭기 사이에서 상기 레이저 펄스의 파장을 증가시키는 확대기와, 상기 증폭기와 상기 위상 변환 판 사이에서 상기 레이저 펄스의 파장을 감소시키는 압축기를 더 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 확대기는, 오프너 트리플릿 형 반사 광학계를 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 오프너 트리플릿 형 반사 광학계는
    상기 레이저 펄스를 회절 시키는 복수개의 제 1 회절 격자들;
    상기 제 1 회절 격자들 사이에 배치된 복수개의 볼록 렌즈들;
    상기 제 1 회절 격자들 중 어느 하나에 상기 레이저 펄스를 입출력하는 제 1 입출력 거울; 및
    상기 제 1 회절 격자들 중 나머지 하나에 상기 레이저 펄스를 반사하는 오목 거울을 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 압축기는
    상기 레이저 펄스를 회절 시키는 제 2 회절 격자들;
    상기 제 2 회절 격자들 중 어느 하나에서 회절 되는 상기 레이저 펄스를 입출력 시키는 제 2 입출력 거울; 및
    상기 제 2 회절 격자들 중 나머지 하나에 상기 레이저 펄스를 반사시키는 제 1 오목 거울을 포함하는 양성자 빔 발생장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 쳐퍼 펄스 증폭 모듈은 소스, 상기 확대기, 상기 증폭기, 상기 압축기 사이에 상기 레이저 펄스를 전달하는 복수개의 거울들 또는 하프 거울들을 더 포함하는 양성자 빔 발생장치.
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