KR101958849B1 - 빔­하전 입자를 패킷타이징하기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빔-하전 입자를 패킷타이징하기 위한 방법에 관한 것이고, 여기서 입자들은 디바이스에서 전기장을 통과한다. 상기 디바이스는, 빔 방향으로 제1 외부 전극과 제2 외부 전극 사이에 배열되는 고리 모양의 형상화된 중심 전극을 포함한다. 시간-종속적 전기 전압 신호가 중심 전극에 인가되고, 그 시간 추이(temporal course)는 디바이스 내부의 입자들이 포지션-종속적 스피드 수정을 겪도록 선택된다. 스피드 수정 추이는 빔의 방향으로 대략 톱니-형상화된다.

Description

빔­하전 입자를 패킷타이징하기 위한 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR PACKETIZING A BEAM-CHARGED PARTICLE}
본 발명은 특허 청구항 제1항에 따른 하전 입자들의 빔(beam)을 번칭(bunching)하기 위한 방법, 특허 청구항 제7항에 따른 하전 입자들의 빔을 번칭하기 위한 디바이스(device), 그리고 특허 청구항 제8항에 따른 입자 치료를 수행하기 위한 기기에 관한 것이다.
가속된 하전 입자들, 예컨대 전자들 및 양성자들은, 다수의 기술, 과학 및 의료 목적들을 위해 사용된다. 입자 소스(source)들을 이용한 그러한 입자들의 생성, 및 입자 가속기들을 이용한 입자들의 가속이 알려져 있다.
입자 소스들은 종종 하전 입자들의 연속적인 빔들을 생성한다. 몇몇의 입자 가속기들, 예컨대 RF 선형 가속기들은 연속적인 입자 빔들을 가속하는데 적절하지 않다. 그러므로, 입자 빔들이 번칭 디바이스(번처(buncher))에 의하여 번칭될 필요가 있는데, 즉 이러한 빔들을 이산의 입자 번치(particle bunch)들로 세분할 필요가 있다.
예컨대 US 5,719,478의 종래 기술은 연속적인 입자 빔들을 번칭하기 위한 다양한 번칭 디바이스들을 개시했다. 그러나, 이러한 알려진 디바이스들은, 공간 전하 분포가 번칭 프로세스(bunching process)에 영향을 끼치지 않는 작은 빔 전류들의 경우 상기 디바이스들이 비-이상적인 번칭을 야기한다는 점에서 불리하다.
본 발명의 목적은 하전 입자들의 빔을 번칭하기 위한 개선된 방법을 특정하는데 있다. 이러한 목적은 청구항 제1항의 피처(feature)들을 갖는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 추가적인 목적은 하전 입자들의 빔을 번칭하기 위한 개선된 디바이스를 제공하는 것으로 구성된다. 이러한 목적은 청구항 제7항의 피처들을 갖는 디바이스에 의해 달성된다. 본 발명의 추가적인 목적은 입자 치료를 수행하기 위한 기기를 제공하는 것으로 구성된다. 이러한 목적은 청구항 제8항의 피처들을 갖는 기기에 의해 달성된다. 바람직한 발전들은 종속 청구항들에서 특정된다.
하전 입자들의 빔을 번칭하기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 입자들은 디바이스에서 전기장을 통과한다. 여기서, 디바이스는, 빔 방향으로 제1 외부 전극과 제2 외부 전극 사이에 배치되는 `링-형상화된 중심 전극(ring-shaped central electrode)을 포함한다. 시간-종속적 전기 전압 신호가 중심 전극에 인가되고, 상기 전기 전압 신호의 전기 프로파일(electric profile)은 디바이스 내에 위치된 입자들이 포지션-종속적 속도 변화(position-dependent change in velocity)를 겪도록 선택되며, 속도 변화의 프로파일은 빔 방향으로 대략 톱니이다. 유리하게, 부분 번칭 및 전체 번칭의 경우 둘 다에서, 빔 방향으로의 입자들의 톱니 속도 변화는 우수한 번치 특성들을 갖는 매우 고품질의 번칭을 유도한다.
방법의 바람직한 실시예에서, 전기 전압 신호는 대략 삼각형 시간 프로파일을 갖는다. 유리하게, 이것은 빔 방향으로 대략 톱니 프로파일을 갖는 속도 변화를 획득하는 적절한 옵션(option)을 구성한다.
방법의 발전에서, 제1 외부 전극과 중심 전극 사이에 제1 갭(gap)이 형성되고, 중심 전극과 제2 외부 전극 사이에 제2 갭이 형성된다. 여기서, 제1 갭의 중심과 제2 갭의 중심은 서로로부터 고정된 갭 거리를 갖는다. 전기 전압 신호는 세트 여기 주파수(set excitation frequency)를 갖는다. 입자들은 디바이스를 통과하기에 앞서 세트 속도를 갖는다. 프로세스에서, 번치 거리는 스피드(speed) 및 여기 주파수의 몫(quotient)으로서 나온다. 여기 주파수는 적어도, 포지션-종속적 속도 변화의 세 개의 최저 푸리에 성분(Fourier component)들이 0과 상이하도록 선택된다. 유리하게, 그런 다음 이것으로부터 나오는 것은 빔 방향으로의 속도 변화의 프로파일의 톱니 형태로의 편리한 근사화이다.
방법의 일 실시예에서, 여기 주파수는 번치 거리가 갭 거리의 크기의 네 배가 되도록 선택된다. 유리하게, 그런 다음 적어도 세 개의 최저 푸리에 성분들이 0과 상이하다.
방법의 일 실시예에서, 입자들은 비상대론적 속도(nonrelativistic velocity)를 갖는다.
방법의 일 실시예에서, 외부 전극들은 접지된다. 유리하게, 이것으로부터 나오는 것은 외부 전극들과 중심 전극 사이의 전위차이다.
하전 입자들의 빔을 번칭하기 위한 본 발명에 따른 디바이스는 빔 방향으로 제1 외부 전극과 제2 외부 전극 사이에 배치되는 `링-형상화된 중심 전극을 포함한다. 여기서, 제1 외부 전극과 중심 전극 사이에 제1 갭이 형성되고, 중심 전극과 제2 외부 전극 사이에 제2 갭이 형성된다. 여기서, 제1 갭의 중심과 제2 갭의 중심은 서로로부터 고정된 갭 거리를 갖는다. 또한, 디바이스는 위에서 언급된 타입(type)의 방법에 따라 동작되도록 구현된다. 유리하게, 디바이스는 그런 다음 입자 빔을 우수한 번치 특성들을 갖는 번치들로 세분하기에 적절하다.
입자 치료를 수행하기 위한 본 발명에 따른 기기는 위에서 전개된 타입의 디바이스를 포함한다. 유리하게, 입자 치료는 그런 다음, 하전 입자들의 번치들을 이용하여 수행될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 특성들, 피처들 및 장점들, 뿐만 아니라 이들이 달성되는 방식은, 예시적 실시예들의 아래의 설명과 함께 더욱 명백해질 것이고 더욱 이해하기 쉬워질 것이며, 상기 예시적 실시예들은 도면들과 함께 더욱 상세히 설명된다. 상세하게는:
도 1은 입자 치료 기기의 개략적인 블록도(block diagram)를 도시한다.
도 2는 개략적인 번칭 방식을 도시한다.
도 3은 번칭 디바이스의 개략적인 예시를 도시한다.
도 4는 번칭 디바이스 내에서 축방향 필드 분포(axial field distribution)의 개략적인 예시를 도시한다.
도 5는 이상적인 필드 분포의 개략적인 예시를 도시한다.
도 6은 실제 필드 분포의 개략적인 예시를 도시한다.
도 7은 제1 푸리에 분해를 도시한다.
도 8은 제2 푸리에 분해를 도시한다.
도 9는 최적화된 필드 분포를 도시한다.
도 1은 입자 치료 기기(100)의 개략적인 블록도를 도시한다. 입자 치료 기기(100)는 번칭 디바이스가 사용될 수 있는 기기의 예로서의 역할을 한다. 그러나, 본 발명의 의미 내의 번칭 디바이스들은 또한 다수의 추가적인 기기들에서 사용될 수 있다.
입자 치료 기기(100)는, 환자에 입자 치료를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 입자 치료 동안, 환자의 병이 난 바디 위치(diseased body location)에 하전 입자들이 조사된다. 예로서, 하전 입자들은 양성자들일 수 있다.
입자 치료 기기(100)는 이온 소스(ion source)(110)를 포함하고, 이온 소스(110)는 빔 방향(101)으로 하전 입자들의 입자 빔(115)을 방출한다. 예로서, 이온 소스(110)는 양성자 소스일 수 있다. 예로서, 이온 소스(110)는 10keV와 20keV 사이의 에너지(energy)를 갖는 입자들을 생성할 수 있다. 입자들은 연속적인 입자 빔(115)으로서 빔 방향(101)으로 이온 소스(110)를 떠난다.
빔 방향(101)으로 이온 소스(110)의 뒤에, 입자 치료 기기(100)는 번칭 디바이스(120)를 포함한다. 번칭 디바이스(120)는 연속적인 입자 빔(115)을 이산의 입자 번치들(125)의 시퀀스(sequence)로 세분하기 위해 제공된다. 번칭 디바이스(120)는 또한 번처로서 지칭될 수 있다. 입자 빔(115)의 입자 번치들(125)로의 세분 번칭은 또한 패킷타이징(packetizing)으로 지칭될 수 있다. 입자 번치들(125)은 변하지 않는 빔 방향(101)으로 번칭 디바이스(120)를 떠난다.
빔 방향(101)으로 번칭 디바이스(120)의 뒤에, 입자 치료 기기(100)는 편향 디바이스(130)를 포함한다. 편향 디바이스(130)는 개별 입자 번치들(125)을 빔 방향(101)과 관련하여 편향시키기 위해 제공될 수 있다. 빔 방향(101)으로 편향 디바이스(130)의 뒤에 정지부(stop)(140)가 배치된다. 빔 방향(101)으로부터의 입자 번치들(125)의 편향 디바이스(130)에 의한 편향의 강도에 따라, 입자 번치들(125)은 정지부(140)를 완전히 패스(pass)할 수 있거나, 부분적으로만 패스할 수 있거나, 또는 전혀 패스하지 않을 수 있다. 그러므로, 편향 디바이스(130)와 정지부(140)의 결합은, 개별 입자 번치들(125)의 선택적 필터링(selective filtering) 및/또는 세선화(thinning)를 위해 제공될 수 있다.
빔 방향(101)으로 정지부(140)의 뒤에, 입자 치료 기기(100)는 입자 가속기(150)를 포함한다. 예로서, 입자 가속기(150)는 선형 가속기, 바람직하게 RF 선형 가속기일 수 있다. 입자 가속기(150)는 예컨대 80MeV 내지 250MeV의 더 높은 운동 에너지까지 입자 번치들(125)을 가속하기 위해 제공된다.
도 2는 번칭 디바이스(120)에 의해 수행되는 번칭을 설명하기 위하여 번칭 방식(200)의 단순화된 예시를 도시한다.
연속적인 입자 빔(115)은 빔 방향(101)으로 번칭 디바이스(120)를 만난다. 번칭 디바이스(120)에 의하여, 입자 빔(115)이 입자 번치들(125)로 세분되고, 입자 번치들(125)의 중심들은 빔 방향(101)으로 번치 거리(210)를 갖는다. 여기서, 번치 거리(210)는 빔 방향(101)으로 번칭 디바이스(120)의 길이에 대응할 필요가 없다.
번칭은 번칭 디바이스(120) 내에서 전기장들에 의하여 액티브(active)로 유발되고, 상기 전기장들은 빔 방향(101)으로 입자 빔(115)의 입자들의 속도에 영향을 끼친다. 각각의 입자 번치(125)의 리딩 입자(leading particle)들은, 그들이 감소된 상대 속도(230)를 획득하도록 감속된다. 각각의 입자 번치(125)의 늦은 입자(late particle)들은, 그들이 증가된 상대 속도(220)를 획득하도록 가속된다. 입자의 상대 속도(220, 230)의 감소 또는 증가는 그 입자 번치(125)의 중심으로부터의 그 거리에 따라 증가한다.
빔 방향(101)으로 입자들의 추가적인 움직임 동안, 빔 방향(101)으로 각각의 입자 번치(125)의 뒤쪽을 향하는 입자들은 그들의 증가된 상대 속도(220)의 결과로서 각각의 입자 번치(125)의 리딩 입자들을 점점 더 따라잡는다. 각각의 입자 번치(125)의 리딩 입자들은 그들의 감소된 상대 속도(230)로 인해 빔 방향(101)으로 입자들의 추가적인 움직임 동안 입자 번치(125)의 나머지 입자들에 의해 잡힌다. 그러므로, 빔 방향(101)으로 임의의 지점에서 최대 번칭이 달성될 때까지, 입자 번치(125)의 번칭 정도는 빔 방향(101)으로 증가한다. 그런 다음부터 계속, 빔 방향(101)으로 입자들의 추가적인 움직임 동안 입자 번치(125)는 다시 떨어져 달린다. 입자 치료 기기(100)에서, 입자 번치들(125)의 최대한의 번칭의 지점은, 예컨대, 정지부(140)의 위치, 또는 입자 가속기(150)의 입구와 일치할 수 있다.
도 3은 번칭 디바이스(120)를 관통하는 섹션(section)의 개략적인 예시를 도시한다. 빔 방향(101)으로, 번칭 디바이스는 제1 외부 전극(310), 중심 전극(330) 및 제2 외부 전극(320)을 잇따라 포함한다. 각각의 경우 전극들(310, 320, 330)은 속이 빈 원통형 또는 관 모양의 설계를 갖는다. 빔 방향(101)으로, 중심 전극(330)은 외부 전극들(310, 320)보다 더 짧다. 그러므로, 중심 전극(330)은 `링-형상화된 것으로 또한 지칭될 수 있다. 입자 빔(115)은 관 모양의 전극들(310, 320, 330)의 길이방향 축을 따라서 내부에서 연장된다.
제1 외부 전극(310)과 중심 전극(330) 사이에 제1 갭(315)이 형성된다. 중심 전극(330)과 제2 외부 전극(320) 사이에 제2 갭(325)이 형성된다. 갭들(315, 325)은 전극들(310, 330, 320)을 서로 전기적으로 절연시킨다.
빔 방향(101)으로, 갭들(315, 325)의 중심들은 서로로부터 갭 거리(340)를 갖는다. 빔 방향(101)으로 중심 전극(330)의 중심은, 번칭 디바이스(120)의 중심(335)을 형성한다.
번칭 디바이스(120)의 동작 동안, 시간-종속적 전기 전압이 중심 전극(330)과 외부 전극들(310, 320) 사이에 인가된다. 여기서, 외부 전극들(310, 320)은 바람직하게 공통 전위에 있다. 예로서, 외부 전극들(310, 320)은 접지될 수 있다. 중심 전극(330)과 외부 전극들(310, 320) 사이의 전위차는 전기장의 형성을 유발하고, 상기 전기장의 등전위 선들(350)이 도 3에서 개략적으로 묘사된다.
빔 방향(101)으로의 필드 분포는 번칭 디바이스(120)의 전극들(310, 320, 330)의 중심 축(길이방향 축)을 따라서 가우시안 함수(Gaussian function)들에 의해 대략 설명될 수 있다. 이것은 도 4에서 축방향 필드 분포(400)로 개략적으로 묘사된다. 번칭 디바이스(120)의 중심(335) 주위의 구역에서의 빔 방향(101)이 도 4에서 그래프(graph)의 수평 축 상에 플로팅(plotting)된다. 도 4의 그래프의 수직 축은 빔 방향(101)으로 전기장 강도(401)를 나타낸다. 가우시안 근사화(410)는 빔 방향(101)으로 전기장 강도의 프로파일을 근사화한다. 필드 분포 프로파일은 각각의 갭(315, 325)에서의 가우시안이다. 그러므로, 두 개의 가우시안 함수들이 서로로부터 갭 거리(340)를 갖는다.
시간-종속적 전기 전압이 번칭 디바이스(120)의 중심 전극(330)에 인가되면, 도 4에서 개략적으로 묘사된, 빔 방향(101)(z)으로의 필드 분포 E(z)는 중심 전극(330)에 인가된 전압에 의해 유발되는 시간-종속적 전기장 S(t)에 의해 변조된다. 그러므로, 빔 방향(101)으로의 순간 필드 Ez는 축방향 필드 성분 E(z)과 시간-종속적 필드 S(t)의 프로덕트(product)로서 나온다:
Figure 112014128388784-pct00001
.
빔 방향(101)으로 번칭 디바이스(120)에 들어가는 입자 빔(115)의 입자는, 순간 필드 Ez 및 그 전하 q에 비례하는, 빔 방향(101)으로의 힘을 겪는다. 이것은 다음의 속도 변화를 야기하고
Figure 112014128388784-pct00002
상기 속도는 축방향 필드 분포 E(z) 및 S(t)의 컨볼루션(convolution)에 비례한다. 여기서, 빔 방향(101)으로의 z-포지션, 입자 빔(115)의 입자들의 속도(v), 및 시간(t)은 번치 포지션 w = z - vt에 의해 링크(link)된다. 여기서, m은 입자의 질량을 표시한다.
컨볼루션, 그리고 따라서 입자 빔(115)의 입자들의 속도 변화가 빔 방향(101)으로 톱니-형상화되면, 가장 편리할 것이다. 이것은 그런 다음, 속도 변이를 야기할 것이고, 상기 속도 변이는 각각의 입자 번치(125)의 중심으로부터 입자가 거리를 둘수록 추가로 증가한다. 도 5는 적절한 필드 분포(500)의 경우에 나오는 입자 빔(115)의 입자들의 속도 변화의 개략적인 그래프를 도시한다. 빔 방향(101)을 따르는 번치 포지션(w)이 수평 축 상에 플로팅된다. 입자 빔(115)의 입자들의 상대적 속도 변화가 수직 축(501) 상에 플로팅된다. 이상적인 번칭 특성들을 갖는 번칭을 획득하기 위하여, 근사 톱니 함수(510)가, 입자 빔(115)의 입자들이 겪는 대략 이상적인 상대적 속도 변화를 설명한다.
그러나, 실제로, 도 5의 톱니 함수는 어렵게만 달성될 수 있다. 도 6은 실제 필드 분포(600)에서 우세한 조건들의 개략적인 그래프를 도시한다. 빔 방향(101)의 z 포지션과 빔 방향(101)으로의 번치 포지션(w) 그리고 시간(vt)에서 빔 방향(101)을 따라서 입자 빔(115)의 입자들이 이동하는 경로(601)가 도 6에 묘사된 그래프의 수평 축 상에 플로팅된다. 도시된 것은 축방향 필드 프로파일 E(z)의 가우시안 근사화(410)이다. 또한, 번칭 디바이스(120)의 중심 전극(330)에 인가되는 전압 신호(610)의 시간 프로파일이 묘사된다. 전압 신호(610)는 삼각형 시간 프로파일을 갖는다. 또한, 도 6은 입자 빔(115)의 입자들의 결과적 속도(620) 변화를 도시한다. 전압 신호(610)의 삼각형 시간 프로파일에도 불구하고 사인 프로파일(sinusoidal profile)을 갖는 속도(620) 변화가 나옴을 확인하는 것이 가능하다. 그러므로, 속도(620) 변화는 대략 톱니-형상화된 프로파일을 갖지 않는다.
이것은 푸리에 계수들을 고려함으로써 설명될 수 있다:
Figure 112014128388784-pct00003
.
여기서, t2는 갭 거리(340)이고, t1은 가우시안 근사화(410)의 가우스 펄스(Gauss pulse)들의 폭이고, n은 푸리에 계수들의 차수(order)이고, λ은 입자 스피드(v) 및 전기 전압 신호 S(t)의 여기 주파수(f)의 몫으로서 나오는 번치 거리(210)이다.
도 7은 제1 푸리에 분해(700)에서 t2 = 4.6의 예시적인 고정된 갭 거리(340)에서 번치 거리(210)의 함수로서 첫 번째 다섯 개의 푸리에 계수들을 도시한다. 도 7에 묘사된 그래프의 수평 축 상에는 번치 거리(210)(λ)가 플로팅된다. 각각의 푸리에 계수들의 진폭이 수직 축(701) 상에 묘사된다. 도시된 곡선들은 제1 푸리에 계수(710), 제2 푸리에 계수(720), 제3 푸리에 계수(730), 제4 푸리에 계수(740) 및 제5 푸리에 계수(750)의 프로파일을 특정한다.
도 7에서, λ = 9.2 = 2 t2의 제1 번치 거리(760)가 마킹(marking)된다. 이들은 도 6의 예시에서 사용된 파라미터(parameter)들이다. 짝수(even) 푸리에 계수들(720, 740) 전부, 즉 모든 고조파들이 제1 번치 거리(760)에서 걸러짐을 볼 수 있다. 이것은, 도 6에서 속도(620) 변화의 사인 프로파일에 대한 이유이다.
도 8은 추가적인 푸리에 분해(800)를 도시한다. 이번은, 갭 거리(340)(t2)가 수평 축 상에 플로팅된다. 번치 거리(210)는 λ = 9.2이다. 수직 축(801)은 푸리에 계수들의 진폭들을 도시한다. 곡선들은 제1 푸리에 계수(810), 제2 푸리에 계수(820), 제3 푸리에 계수(830), 제4 푸리에 계수(840) 및 제5 푸리에 계수(850)의 프로파일을 묘사한다. 또한, 도 7에서 사용된 바와 같이, t2 = 2.3의 제1 갭 거리(860), 그리고 t2 = 4.6 =
Figure 112014128388784-pct00004
λ의 제2 갭 거리(870)가 마킹된다. 도 7에 기초하여 위에서 이미 설명된 바와 같이, 제2 푸리에 계수(820) 및 제4 푸리에 계수(840)가 제2 갭 거리(870)에서 걸러지는 반면에, 첫 번째 세 개의 푸리에 계수들(810, 820, 830)은 t2 = 2.3 =
Figure 112014128388784-pct00005
λ의 감소된 제1 갭 거리(860)의 경우 0과 상이한 진폭들을 갖는다. 따라서, 번치 거리(210)가 갭 거리(340)보다 네 배 더 크게 되도록 선택된다면, 적어도 첫 번째 세 개의 푸리에 계수들(810, 820, 830)이 0과 상이한 진폭들을 갖는다.
도 9는 최적화된 필드 분포(900)의 그래프에서 입자 빔(115)의 입자들의 나오는 상대적 속도 변화를 도시한다. 빔 방향(101)은 수평 축 상에 플로팅된다. 입자 빔(115)의 입자들의 나오는 상대적 속도 변화가 수직 축(901) 상에 묘사된다. 위에서 설명된 바와 같이 갭 거리(340) 및 번치 거리(210)가 적어도 첫 번째 세 개의 푸리에 계수들이 0과 상이한 진폭들을 갖도록 선택된다면, 톱니 함수의 제1 근사화(910)가 나온다. 개별 푸리에 계수들의 진폭들이 부가하여 최적화된다면, 이것은 제2 근사화(920)를 야기하고, 제2 근사화(920)는 훨씬 더 톱니 함수와 유사하다.
본 발명이 바람직한 예시적 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명 및 묘사되었지만, 본 발명은 개시된 예들에 의해 제한되지 않는다. 본 발명의 보호 범위로부터 벗어남 없이, 다른 변이들이 기술분야의 당업자에 의해 그로부터 도출될 수 있다.

Claims (9)

  1. 하전 입자들의 빔(beam)(115)을 번칭(bunching)하기 위한 방법으로서,
    상기 입자들은 디바이스(device)(120)에서 전기장을 통과하고,
    상기 디바이스(120)는 빔 방향(101)으로 제1 외부 전극(310)과 제2 외부 전극(320) 사이에 배치되는 링-형상의 중심 전극(ring-shaped central electrode)(330)을 포함하고,
    시간-종속적 전기 전압 신호(610)가 상기 중심 전극(330)에 인가되고,
    상기 전기 전압 신호의 시간 프로파일(time profile)은, 상기 디바이스(120) 내에 위치된 입자들이 위치-종속적 속도(510, 910, 920) 변화를 겪도록 선택되고,
    속도(510, 910, 920) 변화의 프로파일은 상기 빔 방향(101)으로 톱니형이고,
    상기 제1 외부 전극(310)과 상기 중심 전극(330) 사이에 제1 갭(gap)(315)이 형성되고, 상기 중심 전극(330)과 상기 제2 외부 전극(320) 사이에 제2 갭(325)이 형성되고,
    상기 제1 갭(315)의 중심과 상기 제2 갭(325)의 중심은 서로로부터 고정된 갭 거리(340, 860, 870)를 갖고,
    상기 시간-종속적 전기 전압 신호(610)는 여기(excitation) 주파수를 갖고,
    상기 하전 입자들은 상기 디바이스(120)를 통과하기에 앞서 세트 속도(set velocity)를 갖고,
    번치 거리(bunch distance)(210, 760)가 스피드(speed) 및 상기 여기 주파수의 몫(quotient)으로서 나오며,
    상기 여기 주파수는 적어도, 위치-종속적 속도(510, 910, 920) 변화의 세 개의 최저 푸리에 성분(Fourier component)들(810, 820, 830)이 0과 상이하도록 선택되는,
    하전 입자들의 빔(115)을 번칭하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전압 신호(610)는 삼각형 시간 프로파일을 갖는,
    하전 입자들의 빔(115)을 번칭하기 위한 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 여기 주파수는 상기 번치 거리(210, 760)가 상기 갭 거리(340, 860)의 크기의 네 배가 되도록 선택되는,
    하전 입자들의 빔(115)을 번칭하기 위한 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 전극들(310, 320)은 접지되는,
    하전 입자들의 빔(115)을 번칭하기 위한 방법.
  8. 하전 입자들의 빔(115)을 번칭하기 위한 디바이스(120)로서,
    빔 방향(101)으로 제1 외부 전극(310)과 제2 외부 전극(320) 사이에 배치되는 링-형상의 중심 전극(330)
    을 포함하고,
    상기 제1 외부 전극(310)과 상기 중심 전극(330) 사이에 제1 갭(315)이 형성되고, 상기 중심 전극(330)과 상기 제2 외부 전극(320) 사이에 제2 갭(325)이 형성되고,
    상기 제1 갭(315)의 중심과 상기 제2 갭(325)의 중심은 서로로부터 고정된 갭 거리(340, 860, 870)를 갖고,
    상기 디바이스(120)는 제 1 항, 제 2 항, 및 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 하전 입자들의 빔(115)을 번칭하기 위한 방법에 따라 동작되도록 구현되는,
    하전 입자들의 빔(115)을 번칭하기 위한 디바이스(120).
  9. 제 8 항에 따른 하전 입자들의 빔(115)을 번칭하기 위한 디바이스(120)를 이용하여 입자 치료를 수행하기 위한 기기(100).
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