KR20130131249A - A cyclotron and a stripping assembly for the cyclotron - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a cyclotron and a stripping thin film assembly for the cyclotron. The present invention provides the cyclotron comprising a body, a chamber which is mounted inside the body to form a space in which a particle is accelerated, a withdrawable part which withdraws the particle accelerated in the chamber to the outside, and a stripping thin film assembly which is arranged in the position adjacent to the withdrawable part and has a plurality of thin films that are arranged to face to the same direction to convert the accelerated particle to a proton beam. According to the present invention, a single stripping thin film assembly has the thin films, thereby increasing the life time without replacing the assembly itself. Furthermore, the present invention can minimize the torsion of the installation angle of the thin film even in case where the particle collides by installing the rotation axis that the thin film of the stripping thin film assembly rotates in the similar direction to the collision direction of the particle.

Description

사이클로트론 및 사이클로트론용 스트리핑 박막 조립체 {A CYCLOTRON AND A STRIPPING ASSEMBLY FOR THE CYCLOTRON}A CYCLOTRON AND A STRIPPING ASSEMBLY FOR THE CYCLOTRON FOR CYCLOTRON AND CYCLOTRON [0001]

본 발명은 사이클로트론 및 사이클로트론용 스트리핑 박막 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스트리핑 방식을 이용하여 양성자를 추출하는 사이클로트론 및 사이클로트론용 스트리핑 박막 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to stripping thin film assemblies for cyclotrons and cyclotrons, and more particularly to stripping thin film assemblies for cyclotrons and cyclotrons for extracting protons using a stripping scheme.

사이클로트론은 고진공 상태에서 전기장 또는 자기장을 이용하여 전자나 양성자와 같은 하전 입자를 가속시키는 장치로, 의료분야를 비롯한 다양한 산업분야에 이용되고 있다.Cyclotron is a device that accelerates charged particles such as electrons and protons in an electric field or a magnetic field under a high vacuum, and is used in various industrial fields including medical fields.

사이클로트론은 내부의 회전 궤적을 따라 입자를 가속시킨 후, 가속된 입자를 양성자빔 형태로 외부로 추출한다. 이러한 양성자를 추출하는 방법은 다양한 기술을 적용할 수 있으며, 이 중 스트리핑 추출 방식은 가속된 음이온 입자의 전자를 스트리리핑하여 양이온 빔으로 전환시키는 방식이다. 이러한 스트리핑 추출방식은 일반적으로 탄소 재질의 스트리핑 박막을 구비하는 스트리핑 박막 조립체를 사이클로트론의 빔 추출부와 인접한 위치에 설치하여, 가속된 입자가 박막을 충돌한 후 외부로 추출되도록 구성된다.The cyclotron accelerates the particles along the internal rotation trajectory and then extracts the accelerated particles outward in the form of a proton beam. A variety of techniques can be applied to extract these protons. Among them, the stripping extraction method is a method of converting electrons of accelerated anion particles into strips of cation beams. In this stripping extraction method, a stripping thin film assembly having a stripping thin film of a carbon material is installed at a position adjacent to the beam extracting portion of the cyclotron, so that the accelerated particles collide with the thin film and are extracted to the outside.

다만, 종래의 사이클로트론의 스트리핑 추출방식은 입자가 가속된 상태에서 스트리핑 박막 조립체에 충돌하기 때문에, 박막에 손상이 발생하거나 박막이 설치되는 각도가 변경되는 등의 문제가 발생하였고, 이 경우 고진공 상태를 유지하고 있는 사이클로트론의 내부를 해체하여 교체 또는 유지 보수하는 것이 곤란한 문제가 있다.However, since the conventional stripping extraction method of the cyclotone collides with the stripping thin film assembly in a state where particles are accelerated, problems such as damage to the thin film or change of the angle of the thin film are caused. In this case, There is a problem that it is difficult to dismantle the inside of the cyclotron and replace or maintain it.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양성자 빔을 추출하는 과정에서 박막의 설치 각도를 보다 견고하게 유지할 수 있고, 스트리핑 박막의 교체 없이 장기간 사용할 수 있는 사이클로트론 및 사이클로트론용 스트리핑 박막 조립체를 제공하기 위함이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a stripping thin film assembly for a cyclotron and a cyclotron which can maintain a mounting angle of a thin film more strongly in the process of extracting a proton beam, It is for this reason.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위해, 본체, 본체의 내측에 구비되어 입자가 가속되는 공간을 형성하는 챔버, 상기 챔버에서 가속된 입자가 외부로 인출되는 인출부 및 상기 인출부와 인접한 위치에 배치되며 상기 가속된 입자를 양성자 빔으로 변환시키는 복수개의 박막이 동일한 방향을 향하도록 배치된 스트리핑 박막 조립체를 포함하는 사이클로트론을 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a plasma processing apparatus including a main body, a chamber provided inside the main body to form a space in which particles are accelerated, a draw-out portion in which accelerated particles are drawn out from the chamber, And a stripping thin film assembly disposed such that a plurality of thin films disposed and converting the accelerated particles into a proton beam are oriented in the same direction.

여기서, 상기 스트리핑 박막 조립체는 복수개의 박막이 하나의 회전축을 중심으로 회전 가능하게 배치되며, 상기 회전축은 상기 복수개의 박막이 향하는 방향과 나란하게 형성될 수 있다.Here, the stripping thin film assembly may be configured such that a plurality of thin films are rotatable about one rotation axis, and the rotation axis is parallel to a direction in which the plurality of thin films are oriented.

또는, 상기 스트리핑 박막 조립체는 상기 가속된 입자가 상기 박막에 충돌하는 시점에서 상기 입자의 진행 방향과 상기 회전축의 방향이 45도 이내를 형성하도록 구성될 수 있다.Alternatively, the stripping thin film assembly may be configured such that the advancing direction of the particles and the direction of the rotation axis form within 45 degrees when the accelerated particles collide with the thin film.

여기서, 상기 스트리핑 박막 조립체는 상기 각각의 박막이 설치되는 복수개의 박막 프레임, 상기 복수개의 박막 프레임이 상기 회전축을 축으로 회전할 수 있도록 지지하는 회전 프레임, 그리고 상기 회전 프레임이 고정되는 지지 프레임을 포함하여 구성될 수 있다.The stripping thin film assembly includes a plurality of thin film frames on which the thin films are mounted, a rotating frame for supporting the plurality of thin film frames to rotate the rotating shaft about the axis, and a supporting frame on which the rotating frames are fixed .

이때, 상기 스트리핑 박막 조립체는 상기 챔버의 내측에서 가속된 입자가 상기 복수개의 박막 중 하나와 충돌하도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 챔버의 내측에서 가속되는 입자는 에너지 준위에 따라 상이한 회전 반경을 갖는 궤적을 형성하며, 상기 스트리핑 박막 조립체의 지지 프레임은 신축 가능하게 설치되어 상기 박막의 위치를 상기 회전 반경 방향을 따라 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다.At this time, the stripping thin film assembly may be arranged such that accelerated particles inside the chamber collide with one of the plurality of thin films. In addition, the particles accelerated inside the chamber form trajectories having different turning radii according to the energy level, and the support frame of the stripping thin film assembly is installed to be able to expand and contract to move the position of the thin film along the rotation radius direction . ≪ / RTI >

나아가, 상기 스트리핑 박막 조립체는 상기 가속된 입자의 다양한 에너지 준위에 대응할 수 있도록, 상기 복수개의 박막이 각각 상이한 두께로 구성하는 것도 가능하다.Furthermore, it is possible that the plurality of thin films have different thicknesses so that the stripping thin film assembly can correspond to various energy levels of the accelerated particles.

한편, 본 발명의 전술한 목적은 사이클로트론 내부에서 가속된 입자를 양성자 빔으로 변환시키기 위한 박막이 설치되며, 상기 각각의 박막이 동일한 방향을 향하도록 배치되는 복수개의 박막 프레임, 상기 복수개의 박막 프레임을 동일한 회전축을 축으로 회전시키는 회전 프레임 및 상기 회전 프레임이 고정되는 지지 프레임을 포함하는 사이클로트론용 스트리핑 박막 조립체에 의해서도 달성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising: forming a thin film for converting accelerated particles into a proton beam in a cyclotron; forming a plurality of thin film frames, A rotating frame for rotating the same rotating shaft about an axis, and a supporting frame to which the rotating frame is fixed can be achieved by the stripping thin film assembly for a cyclotron.

여기서, 상기 회전 프레임은 상기 각각의 박막이 향하는 방향과 나란하게 형성되는 회전축을 축으로 상기 복수개의 박막 프레임을 회전시키거나, 상기 회전축이 상기 가속된 입자가 상기 박막에 충돌하는 시점에서 상기 입자의 진행 방향과 45도 이내의 각도를 형성하도록 구성될 수 있다.Here, the rotating frame rotates the plurality of thin film frames about a rotation axis formed parallel to the direction in which the thin films are oriented, or the rotation axis rotates the thin film frame at a time point when the accelerated particles collide with the thin film And may be configured to form an angle of less than 45 degrees with the direction of travel.

본 발명에 의할 경우, 하나의 스트리핑 박막 조립체 자체에 복수개의 박막을 구비하고 있으므로 조립체 자체를 교체하지 않은 상태에서 사용할 수 있는 기간을 증가할 수 있다. 또한, 스트리핑 박막 조립체의 박막이 회전하는 회전축을 입자의 충돌 방향과 유사한 방향으로 설치함으로써, 입자가 충돌되는 경우에도 박막의 설치 각도가 틀어지는 현상을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since a plurality of thin films are provided in one stripping thin film assembly itself, the period during which the assembly itself can be used without being replaced can be increased. In addition, by providing the rotating shaft in which the thin film of the stripping thin film assembly rotates in the direction similar to the direction of impact of the particles, there is an advantage that the phenomenon that the installation angle of the thin film is changed even when the particles collide is minimized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로트론의 주요 구성요소를 도시한 평면도,
도 2는 도 1의 스트리핑 박막 조립체를 도시한 사시도,
도 3은 스트리핑 박막의 설치 위치에 따른 입자의 충돌 모습을 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 4는 스트리핑 박막 조립체의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.Figure 1 is a top view of the major components of a cyclotron according to one embodiment of the present invention,
Figure 2 is a perspective view of the stripping membrane assembly of Figure 1,
FIG. 3 is a schematic view schematically showing a collision state of particles according to the installation position of the stripping thin film,
4 is a perspective view showing another embodiment of the stripping thin film assembly.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 사이클로트론 및 사이클로트론용 스트리핑 박막 조립체에 대해 구체적으로 설명하도록 한다. 아래의 설명에서 각 구성요소의 위치관계는 원칙적으로 도면을 기준으로 설명한다. 그리고 도면은 설명의 편의를 위해 발명의 구조를 단순화하거나 필요할 경우 과장하여 표시될 수 있다. 따라서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이 이외에도 각종 장치를 부가하거나, 변경 또는 생략하여 실시할 수 있음은 물론이다.Hereinafter, a stripping thin film assembly for cyclotron and cyclotron according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the positional relationship of each component is principally described based on the drawings. In addition, the drawings may be displayed by simplifying the structure of the invention or by exaggerating if necessary for the convenience of description. Therefore, the present invention is not limited thereto, and it is needless to say that various devices may be added, changed or omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로트론의 주요 구성요소를 도시한 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 사이클로트론은 본체(100), 입자가 가속되는 챔버(200), 가속된 입자가 인출되는 빔 인출부(500) 및 입자가 충돌하는 스트리핑 박막 조립체(300)를 포함하여 구성된다.Figure 1 is a top view of the major components of a cyclotron according to one embodiment of the present invention. 1, the cyclotron includes a body 100, a chamber 200 in which particles are accelerated, a beam exit 500 through which accelerated particles are drawn, and a stripping film assembly 300 in which particles collide .

우선, 본체(100)는 원통형 공간을 구비하는 프레임 구조로 구성되어 사이클로트론 장치의 골격을 형성한다. 그리고, 본체(100)의 내부에는 챔버(200), 이온소스(미도시) 등의 각종 구성요소가 구비될 수 있다.First, the main body 100 is constituted of a frame structure having a cylindrical space to form the skeleton of the cyclotron device. The main body 100 may include various components such as a chamber 200 and an ion source (not shown).

도 1에서는 별도로 도시하지 않았으나, 본체(100)의 외측 또는 내측에는 코일부 및 자력부가 배치될 수 있다. 코일부 및 자력부는 이온 소스에서 제공되는 입자를 가속시킬 수 있도록, 본체(100) 내부에 전기장 및 자기장을 형성한다. 이러한 코일부 및 자력부의 구성은 사이클로트론의 일반적인 구성이므로 구체적인 설명은 생략한다.Although not shown separately in FIG. 1, a coil portion and a magnetic force portion may be disposed outside or inside the main body 100. The coil portion and the magnetic portion form an electric field and a magnetic field inside the main body 100 so as to accelerate the particles provided from the ion source. Since the configuration of the coil portion and the magnetic portion is a general configuration of the cyclotron, a detailed description thereof will be omitted.

챔버(200)는 본체(100)의 내측에 배치되며, 입자가 가속되는 공간을 형성한다. 이때, 챔버(200)는 중심축을 기준으로 입자가 나선형 또는 원형 궤도를 따라 이동할 수 있는 공간을 형성한다. 일 예로, 챔버(200)는 본체(100)와 마찬가지로 원통형 구조로 구성될 수 있으며, 가장자리의 일부 또는 양 측면의 일부는 코일부 또는 자력부가 설치될 수 있도록 요철면을 형성할 수 있다. 다만, 이 이외에도 입자의 이동 궤적을 고려하여 다양하게 설명할 수 있음은 물론이다.The chamber 200 is disposed inside the main body 100 and forms a space in which the particles are accelerated. At this time, the chamber 200 forms a space in which the particles move along the spiral or circular orbit with respect to the central axis. For example, the chamber 200 may have a cylindrical structure like the main body 100, and a part or both sides of the edge may form an uneven surface so that a coil part or a magnetic part may be installed. However, it goes without saying that the present invention can be variously described in consideration of the movement trajectory of the particles.

입자는 외부의 코일부 및 자력부에서 형성되는 자기장에 의해 가속되어 챔버(200) 내부의 회전 경로를 따라 이동한다. 이때, 각각의 입자는 에너지 준위에 따라 상이한 반경을 갖는 궤적을 갖으며, 높은 에너지 준위를 갖을수록 큰 반경의 궤적을 그리며 이동할 수 있다.Particles are accelerated by the magnetic field formed in the outer coil portion and the magnetic force portion to move along the rotation path inside the chamber 200. At this time, each particle has a trajectory having a different radius depending on the energy level, and a particle having a high energy level can move with a trajectory of a large radius.

한편, 챔버(200)의 내부는 가속화된 입자가 다른 기체 입자들과 충돌하여 전자의 손실이 발생되지 않도록 진공 상태로 유지될 수 있다. 예를 들어, 음이온(H-)을 가속하는 경우, 음이온의 두 번째 전자는 원자핵과의 결합력이 매우 약하다. 따라서, 챔버 내부에 기체 입자가 존재하는 경우, 기체 입자와 충돌하여 전자가 손실되는 경우가 발생한다. 따라서, 본 실시예에서는 외부의 펌핑 장치와 연결된 배기부(600)를 통해 챔버 내부의 기체를 배기시킴으로써, 챔버 내부를 5×10-6torr 이하의 고진공 상태로 유지할 수 있다.Meanwhile, the inside of the chamber 200 may be kept in a vacuum state so that the accelerated particles collide with other gas particles and no electron loss occurs. For example, when accelerating the anion (H-), the second electron of the anion has very weak binding force with the nucleus. Therefore, when gas particles are present in the chamber, there is a case where they collide with the gas particles and lose electrons. Accordingly, in this embodiment, the gas inside the chamber is exhausted through the exhaust part 600 connected to the external pumping device, so that the inside of the chamber can be maintained at a high vacuum of 5 × 10 -6 torr or less.

한편, 본체의 일측에는 입자가 외부로 인출되는 빔 인출부(500)가 형성된다. 챔버를 통과하면서 가속화된 입자는 후술할 스트리핑 박막 조립체(300)와 충돌한 후, 양성자 빔으로 변환되어 외부로 인출된다.On one side of the main body, a beam drawing part 500 is formed in which particles are drawn out to the outside. The particles accelerated while passing through the chamber collide with the stripping thin film assembly 300 to be described later, and then converted into a proton beam and drawn out.

한편, 빔 인출부(500)에는 양성자 빔의 진행 경로를 조절하는 스위칭 마그네틱부(400)가 구비된다. 스위칭 마그네틱부(400)는 빔 인출부(500)와 인접한 위치에 설치되어, 자기장을 이용하여 인출되는 양성자 빔을 분산시키거나, 양성자 빔이 인출되는 방향을 제어할 수 있다. 예를 들어, 빔 인출부(500)를 통해 인출되는 양성자 빔은 스위칭 마그네틱부(400)에 의해 18H2O가 수용된 표적 시스템으로 유도될 수 있다.The beam withdrawing unit 500 is provided with a switching magnet unit 400 for adjusting the traveling path of the proton beam. The switching magnet unit 400 may be disposed at a position adjacent to the beam withdrawing unit 500 to disperse a proton beam drawn out using a magnetic field or to control the direction in which the proton beam is drawn out. For example, a proton beam that is drawn through the beam exit 500 may be directed to a target system that contains 18 H 2 O by a switching magnet unit 400.

한편, 스트리핑 박막 조립체(300)는 인출부(500)와 인접한 위치에 배치된다. 스트리핑 박막 조립체(300)는 탄소 스트리핑 호일로 구성된 박막(310)을 포함하여 구성된다. 스트리핑 박막(310)은 가속된 입자가 충돌할 때, 입자의 하나 이상의 전자를 스트리핑함으로서 음이온 상태로 가속된 전자를 양이온으로 변환하여 인출부를 통해 인출시킬 수 있다.On the other hand, the stripping film assembly 300 is disposed at a position adjacent to the drawing portion 500. The stripping thin film assembly 300 comprises a thin film 310 composed of a carbon stripping foil. When the accelerated particles collide, the stripping film 310 may convert electrons accelerated to an anion state into positive ions by stripping one or more electrons of the particles and draw them out through the drawer.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 스트리핑 박막 조립체를 보다 상세하게 설명하도록 한다. 도 2는 도 1의 스트리핑 박막 조립체를 도시한 사시도이고, 도 3은 스트리핑 박막의 설치 위치에 따른 입자의 충돌 모습을 개략적으로 도시한 개략도이다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2 and 3, the stripping thin film assembly will be described in more detail. FIG. 2 is a perspective view showing the stripping thin film assembly of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic view schematically showing collision of particles according to the installation position of the stripping thin film.

도 2에 도시된 바와 같이, 스트리핑 박막 조립체(300)는 복수개의 스트리핑 박막(310), 각각의 스트리핑 박막이 설치되는 복수개의 박막 프레임(320), 박막 프레임을 회전가능하게 지지하는 회전 프레임(330) 그리고 회전 프레임을 고정하는 지지 프레임(340)을 포함하여 구성될 수 있다.2, the stripping film assembly 300 includes a plurality of stripping films 310, a plurality of thin film frames 320 on which respective stripping films are installed, a rotating frame 330 for rotatably supporting the thin film frames, And a support frame 340 for fixing the rotating frame.

본 실시예에 따른 스트리핑 박막 조립체(300)는 복수개의 박막을 포함하여 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 스트리핑 박막(310)은 양성자 빔을 형성하기 위해 고속으로 가속된 입자들과 지속적으로 충돌하기 때문에 점차적으로 물리적인 손상이 발생하여 사용 수명이 한계가 있다. 따라서, 본 실시예에서는 하나의 스트리핑 박막 조립체(300)에 복수개의 스트리핑 박막(310)을 구비함으로써, 스트리핑 박막 조립체(300)를 해체하지 않은 상태에서 복수개의 박막(310)을 이용할 수 있다. 따라서, 고진공 상태의 챔버(200)로부터 스트리핑 박막 조립체(300)를 교체하는 주기를 연장시킬 수 있는 장점이 있다.The stripping thin film assembly 300 according to the present embodiment may be configured to include a plurality of thin films. As described above, since the stripping film 310 continuously collides with accelerated particles at a high speed in order to form a proton beam, physical damage gradually occurs, and the service life is limited. Accordingly, in this embodiment, the plurality of strips 310 may be used without disassembling the stripping assembly 300 by providing a plurality of stripping strips 310 in one stripping assembly 300. Therefore, there is an advantage in that the cycle of replacing the stripping film assembly 300 from the high vacuum chamber 200 can be extended.

이러한 스트리핑 박막(310)은 박막 프레임(320)에 고정 설치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 4개의 박막(310) 및 각각의 박막을 고정시키기 위한 4개의 박막 프레임(320)을 구비한다. 다만, 본 발명이 박막 및 박막 프레임의 개수에 한정되는 것은 아니며, 다양한 개수로 변경하여 실시할 수 있다.The stripping film 310 is fixed to the thin film frame 320. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, four thin films 310 and four thin film frames 320 for fixing each thin film are provided. However, the present invention is not limited to the number of thin film and thin film frames, and various modifications may be made.

한편, 이러한 복수개의 박막 프레임(320)은 하나의 회전 프레임(330)에 고정 설치된다. 회전 프레임(330)은 모터와 같은 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전 운동이 가능하며, 회전 프레임(330) 회전시 복수개의 박막 프레임(320) 또한 동일한 회전축을 기준으로 일제히 회전이 이루어진다. 따라서, 입자가 진행하는 경로상에 위치하던 박막을 다른 박막으로 변경하고자 하는 경우, 회전 프레임(330)을 회전시켜 박막의 위치를 변경시킬 수 있다.On the other hand, the plurality of thin film frames 320 are fixed to one rotating frame 330. The rotation frame 330 receives power from a driving source such as a motor and is capable of rotating. When the rotation frame 330 is rotated, the plurality of thin film frames 320 are simultaneously rotated based on the same rotation axis. Accordingly, when the thin film positioned on the path of the particle is changed to another thin film, the position of the thin film can be changed by rotating the rotating frame 330.

복수개의 박막(310)은 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 그리고 회전 프레임(330)의 회전축 또한 복수개의 박막이 향하는 방향과 나란히 형성되도록 구성될 수 있다(도 2에 의할 경우 상측 방향). 이 경우, 입자가 박막에 충돌하면서 지속적으로 충격이 전달되더라도 박막의 위치가 틀어지는 현상을 최소화시킬 수 있다.The plurality of thin films 310 may be arranged to face the same direction as shown in Fig. The rotation axis of the rotation frame 330 may be formed so as to be parallel to the direction in which the plurality of thin films are oriented (upward direction in FIG. 2). In this case, it is possible to minimize the phenomenon that the position of the thin film is changed even if the impact is continuously transmitted while the particles collide with the thin film.

도 3의 b에 도시된 바와 같이, 입자의 충돌 방향이 박막이 회전하는 회전축의 방향과 직교를 형성하도록 구성되는 경우에는, 입자의 충돌시 전달되는 충격이 박막이 회전하는 방향의 모멘트로 작용하게 된다. 따라서, 회전 프레임이 구동하지 않는 상태에서도, 지속적으로 입자가 충돌하게 되면 박막이 회전 방향으로 미세하게 이동하게 되어 입자가 인출되는 경로에 오차가 발생하게 된다.In the case where the impact direction of the particles is configured to form a direction orthogonal to the direction of the rotation axis for rotating the thin film as shown in FIG. 3 (b), the impact transmitted when the particles collide acts as a moment in the direction in which the thin film rotates do. Therefore, even if the rotating frame is not driven, if the particles collide with each other continuously, the thin film moves finely in the rotating direction, and an error occurs in the path where the particles are drawn out.

이에 비해, 도 3의 a에 도시된 바와 같이, 박막(310)이 향하는 방향이 박막의 회전축과 나란하게 형성되는 경우에는, 입자의 충돌시 전달되는 충격이 박막이 회전하는 방향의 모멘트로 작용하지 않는다. 따라서, 입자가 지속적으로 충돌하더라도 박막이 충격에 의해 회전하는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 도 3의 a와 같이 복수개의 박막(310)이 회전축이 형성된 방향을 향하도록 배치되어, 입자의 충돌에 의해 박막에 따른 박막 위치의 변형을 최소화시킬 수 있다. In contrast, as shown in FIG. 3A, when the direction in which the thin film 310 faces is formed in parallel with the rotation axis of the thin film, the impact transmitted when the particles collide with each other does not act as a moment in the direction in which the thin film rotates. Do not. Therefore, even if the particles collide with each other continuously, it is possible to prevent the thin film from rotating due to the impact. Therefore, in the present exemplary embodiment, as shown in FIG. 3A, the plurality of thin films 310 are disposed to face the direction in which the rotation axis is formed, thereby minimizing the deformation of the thin film position due to the collision of the particles.

다만, 본 실시예에서는 복수개의 박막이 모두 동일한 방향을 향하도록 배치되도록 구성하였으나, 도 3의 c와 같이 각각의 박막이 회전축을 기준으로 일정한 각도를 유지하도록 구성하여 입자와 충돌하는 위치에서는 동일한 각도를 유지할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.However, in the present embodiment, the plurality of thin films are arranged so as to face the same direction. However, as shown in FIG. 3C, each thin film is configured to maintain a constant angle with respect to the rotation axis, Can be maintained.

이 이외에도, 스트리핑 박막 조립체(300)는 가속된 입자와 충돌하는 시점에서 상기 입자의 진행 방향과 박막의 회전축의 방향이 45도 이내를 형성하는 범위에서 박막 프레임 및 회전 프레임의 구조를 다양하게 변경할 수 있다. 입자의 진행 방향과 박막의 회전축이 45도 이내로 형성되는 경우, 입자의 충돌시 전달되는 충격의 일부가 박막이 회전하는 방향의 모멘트로 작용하더라도 크기가 무시할 수 있는 수준이므로 박막의 위치가 이동하는 것을 최소화시킬 수 있다.In addition, the structure of the thin film frame and the rotating frame can be variously changed within a range in which the direction of the particle and the direction of the rotation axis of the thin film form within 45 degrees at the time of collision with the accelerated particles have. In the case where the direction of movement of the particles and the axis of rotation of the thin film are formed within 45 degrees, even if a part of the impact transmitted when the particles collide acts as a moment in the direction of rotation of the thin film, the size is negligible, Can be minimized.

다시, 도 2를 기준으로 설명하면, 스트리핑 박막 조립체(300)의 회전 프레임(330)은 지지 프레임(340)에 연결된다. 그리고 지지 프레임(340)은 챔버 외측의 본체 또는 챔버 외측의 별도의 구성요소에 설치되어, 스트리핑 박막 조립체(300)의 위치를 고정시킨다.Referring again to FIG. 2, the rotating frame 330 of the stripping membrane assembly 300 is connected to the support frame 340. And the support frame 340 is installed in a separate component outside the chamber or outside the chamber to fix the position of the stripping membrane assembly 300.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 지지 프레임(340)은 챔버를 관통하여 챔버 내측으로 연장 설치되는 로드 형상의 부재로 구성된다. 지지 프레임(340) 중 챔버 내측에 위치하는 단부에는 회전 프레임(330)과 박막 프레임(320)이 지지되고, 챔버(200)의 외측에 위치하는 단부는 본체(100)에 고정 설치되도록 구성된다. 다만, 이는 일 예로서, 이 이외에도 지지 프레임의 형상 및 설치 위치 등은 자유롭게 변경하여 실시할 수 있다.As shown in Fig. 2, the support frame 340 of this embodiment is composed of a rod-like member extending through the chamber and extending inwardly of the chamber. The rotation frame 330 and the thin film frame 320 are supported at the end of the support frame 340 located inside the chamber and the end of the support frame 340 located outside the chamber 200 is fixed to the main body 100. However, this is an example, and the shape and installation position of the support frame can be changed freely.

한편, 지지 프레임(340)은 실린더 또는 액추에이터 구조를 이용하여 신축 가능하게 구성될 수 있다. 따라서, 지지 프레임(340)이 신축됨으로써 챔버 내부에서 입자가 가속되는 원형 궤적의 반경 방향을 따라 박막(310)의 위치를 조절하는 것이 가능하다. 챔버 내부에서 가속되는 입자는 에너지 준위가 클수록 보다 큰 반경을 갖는 궤적을 그리며 가속되고, 에너지 준위가 작은 경우 보다 작은 반경을 갖는 궤적을 그리며 가속된다. 따라서, 가속되는 입자의 궤적에 따라 지지 프레임이 구동하여 박막의 위치를 조절하는 것이 가능하다.On the other hand, the support frame 340 can be configured to be stretchable using a cylinder or an actuator structure. Accordingly, it is possible to adjust the position of the thin film 310 along the radial direction of the circular locus in which the particles are accelerated within the chamber by expanding and contracting the support frame 340. As the energy level increases, particles accelerated inside the chamber are accelerated by drawing a locus having a larger radius, and accelerated by drawing a locus having a smaller radius than when the energy level is small. Therefore, it is possible to adjust the position of the thin film by driving the supporting frame according to the trajectory of the particles to be accelerated.

이때, 스트리핑 박막 조립체는 가속된 입자를 양성자 빔으로 변환시킴에 있어, 입자의 에너지 준위에 따라 적합한 박막을 위치시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 에너지 준위가 큰 입자의 경우에는 두꺼운 두께를 갖는 박막이 적합하고, 에너지 준위가 작은 입자의 경우에는 얇은 두께를 갖는 박막이 적합하다. 따라서, 본 실시예에 따른 스트리핑 박막 조립체(300)는 복수개의 박막을 구비하되, 복수개의 박막(310)은 상이한 두께를 갖는 두 종류 이상의 박막으로 이루어질 수 있다. 그리고, 회전 프레임(330)을 회전시켜 입자의 에너지 준위에 대응되는 박막을 충돌 위치에 위치시킬 수 있다.At this time, the stripping thin film assembly can be configured to position the suitable thin film according to the energy level of the particles in converting the accelerated particles into the proton beam. For example, a thin film having a thick thickness is suitable for a particle having a large energy level, and a thin film having a thin thickness is suitable for a particle having a small energy level. Accordingly, the stripping thin film assembly 300 according to the present embodiment includes a plurality of thin films, and the plurality of thin films 310 may be formed of two or more thin films having different thicknesses. Then, the rotating frame 330 is rotated to position the thin film corresponding to the energy level of the particles at the collision position.

다만, 본 발명에서는 복수개의 박막이 다양한 에너지 준위에 대응할 수 있도록 다양한 종류의 박막을 구비하도록 구성하였으나, 이는 일 예로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 두께를 갖는 박막을 복수개로 구비하여 사용 중인 박막의 수명이 다하면 회전 프레임(330)을 회전시켜 다른 박막을 사용하도록 구성할 수 있음은 물론이다.However, in the present invention, a plurality of thin films are provided so as to correspond to various energy levels. However, the present invention is not limited thereto, and it is possible to use a plurality of thin films having the same thickness When the lifetime of the thin film is completed, the rotating frame 330 may be rotated to use another thin film.

한편, 이러한 스트리핑 박막 조립체(300)는 일부 또는 전부를 사이클로트론으로부터 착탈할 수 있도록 구성될 수 있다. 따라서, 복수개의 박막이 모두 수명이 다 한 경우에는 챔버 내부의 고진공 상태를 해제하고, 스트리핑 박막 조립체(300)의 일부 또는 전부를 해체하여 박막(310) 및 박막 프레임(320)을 교체하도록 구성할 수 있다.
On the other hand, such a stripping thin film assembly 300 may be configured so that some or all of the stripping thin film assembly 300 can be detached from the cyclotron. Accordingly, when the plurality of thin films have reached the end of their life, the high vacuum state inside the chamber is released, and the thin film 310 and the thin film frame 320 are replaced by disassembling part or all of the stripping thin film assembly 300 .

이하에서는 전술한 스트리핑 박막 조립체를 구비하는 사이클로트론의 구동 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a driving method of the cyclotron having the above-described stripping thin film assembly will be described.

우선 사이클로트론의 챔버(200)와 연결되는 펌프를 구동하여, 챔버의 내부를 입자 가속이 유리한 고진공 상태로 형성한다. 그리고, 진행하고자 하는 입자 가속 환경을 고려하여, 가속되는 입자의 에너지 준위 및 그에 따른 입자의 회전 궤적을 연산한다.First, the pump connected to the chamber 200 of the cyclotron is driven to form the inside of the chamber in a high vacuum state in which particle acceleration is advantageous. Then, considering the particle accelerating environment to be advanced, the energy level of the accelerated particle and the corresponding trajectory of the particle are calculated.

제어부는 연산된 입자의 에너지 준위 및 회전 궤적에 따라, 스트리핑 박막 조립체(300)의 초기 위치를 제어한다. 구체적으로, 제어부는 지지 프레임(340)을 입자의 원형 궤적의 반경 방향으로 신축시켜, 입자 가속시 회전 궤적에 대응되는 위치에 박막을 위치하도록 제어한다. 그리고, 제어부는 회전 프레임(330)을 이용하여 박막(310)을 회전시켜, 입자의 에너지 준위에 대응되는 두께를 갖는 박막이 입자와 충돌할 수 있도록 제어한다.The control unit controls the initial position of the stripping film assembly 300 according to the energy level and rotation locus of the computed particle. Specifically, the controller controls the support frame 340 to expand and contract in the radial direction of the circular trajectory of the particles, so that the thin film is positioned at a position corresponding to the rotation trajectory at the time of particle acceleration. Then, the control unit rotates the thin film 310 using the rotation frame 330 to control the thin film having a thickness corresponding to the energy level of the particles to collide with the particles.

이와 같이, 스트리핑 박막 조립체(300)의 초기 위치 세팅이 완료되면, 사이클로트론을 구동하여 챔버(200) 내부에 자기장 및 전기장을 형성한다. 그리고 이온 소스로부터 입자가 토출되어, 챔버(200) 내부에서 원형 궤적으로 진행하면서 가속된다. 가속된 입자는 스트리핑 박막 조립체(300)의 박막과 충돌하여 양성자 빔으로 변환되어 인출부(500)로 인출된다. 이때, 인출부(500)의 스위칭 마그네틱부(400)가 인출되는 양성자 빔의 방향을 제어하여 목표한 위치로 빔을 인출하는 것이 가능하다.Thus, when the initial position setting of the stripping film assembly 300 is completed, the cyclotron is driven to form a magnetic field and an electric field inside the chamber 200. Then, the particles are discharged from the ion source and accelerated in the circular locus in the chamber 200. The accelerated particles collide with the thin film of the stripping thin film assembly 300 and are converted into a proton beam to be drawn out to the drawer 500. At this time, it is possible to control the direction of the proton beam from which the switching magnet unit 400 of the lead-out unit 500 is drawn, and draw the beam to the target position.

그리고, 위와 같은 동작을 반복하면서 양성자 빔을 인출하는 경우, 여러 회에 걸친 박막이 손상된 것으로 판단되면, 스트리핑 박막 조립체의 박막을 회전시켜, 다른 박막을 이용하여 양성자 빔 인출 동작을 수행하는 것이 가능하다.If it is determined that the thin film is damaged several times while the proton beams are drawn out while repeating the above operation, it is possible to rotate the thin film of the stripping thin film assembly to perform the proton beam drawing operation using another thin film .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의할 경우 하나의 스트리핑 박막 조립체가 복수개의 박막을 구비하고 있어 조립체 자체를 교환하지 않고 사용할 수 있는 사용 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 스트리핑 박막 초립체의 박막이 회전하는 회전축을 입자의 충돌 방향과 유사한 방향으로 설치함으로써 입자가 충돌되는 경우에도 박막의 설치각도가 틀어지는 현상을 최소화시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, since one stripping thin film assembly includes a plurality of thin films, it is possible to extend the service life that can be used without replacing the assembly itself. Further, by providing the rotation axis in which the thin film of the stripping thin film is rotated in the direction similar to the direction of collision of the particles, it is possible to minimize the phenomenon that the installation angle of the thin film is changed even when the particles collide with each other.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대해 상세하게 기술하였으나, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도 4에 도시된 바와 같이 지지 프레임(340)의 단부에 홈을 형성하며, 상기 홈의 내측으로 박막 프레임 및 회전 프레임이 설치되는 방식으로 다양하게 변경하여 사용하는 것이 가능하며, 이 이외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에 대해 통상의 지식을 가진 사람이면 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 기술적 특징의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음은 밝혀둔다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above embodiments. As shown in FIG. 4, the support frame 340 may have a groove formed at an end of the support frame 340, and a thin frame and a rotation frame may be installed inside the groove. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

100 : 본체 200 : 챔버
300 : 스트리핑 박막 조립체 310 : 박막
320 : 박막 프레임 330 : 회전 프레임
340 : 지지 프레임 500 : 빔 인출부100: main body 200: chamber
300: stripping thin film assembly 310: thin film
320: thin film frame 330: rotating frame
340: Support frame 500: Beam withdrawal part

Claims (12)

본체;
상기 본체의 내측에 구비되어 입자가 가속되는 공간을 형성하는 챔버;
상기 챔버에서 가속된 입자가 외부로 인출되는 인출부; 및;
상기 인출부와 인접한 위치에 배치되며, 상기 가속된 입자가 충돌하여 양성자 빔으로 변환되는 복수개의 박막이 동일한 방향을 향하도록 배치된 스트리핑 박막 조립체;를 포함하는 사이클로트론.main body;
A chamber provided inside the body to form a space in which particles are accelerated;
A draw-out portion in which accelerated particles are drawn out from the chamber; And;
And a stripping thin film assembly disposed at a position adjacent to the lead portion and arranged such that a plurality of thin films collided with the accelerated particles and converted into a proton beam face the same direction. 제1항에 있어서,
상기 스트리핑 박막 조립체는 복수개의 박막이 하나의 회전축을 중심으로 회전 가능하게 배치되며, 상기 회전축은 상기 복수개의 박막이 향하는 방향과 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 사이클로트론.The method of claim 1,
The stripping thin film assembly is a cyclotron, characterized in that the plurality of thin films are rotatably disposed about one axis of rotation, the axis of rotation is formed in parallel with the direction to which the plurality of membranes are directed. 제1항에 있어서,
상기 스트리핑 박막 조립체는 상기 가속된 입자가 상기 박막에 충돌하는 시점에서 상기 입자의 진행 방향과 상기 회전축의 방향이 45도 이내를 형성하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 사이클로트론.The method of claim 1,
Wherein the stripping thin film assembly is configured so that the direction of the particle and the direction of the rotation axis form within 45 degrees at the time when the accelerated particles collide with the thin film. 제1항에 있어서,
상기 스트리핑 박막 조립체는 상기 각각의 박막이 설치되는 복수개의 박막 프레임, 상기 복수개의 박막 프레임이 상기 회전축을 축으로 회전할 수 있도록 지지하는 회전 프레임, 그리고 상기 회전 프레임이 고정되는 지지 프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사이클로트론.The method of claim 1,
Wherein the stripping thin film assembly includes a plurality of thin film frames on which the thin films are installed, a rotating frame for supporting the plurality of thin film frames to rotate the rotating shaft about the axis, and a supporting frame on which the rotating frames are fixed . ≪ / RTI > 제4항에 있어서,
상기 스트리핑 박막 조립체는 상기 챔버의 내측에서 가속된 입자가 상기 복수개의 박막 중 하나와 충돌하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 사이클로트론.5. The method of claim 4,
Wherein the stripping thin film assembly is arranged such that accelerated particles inside the chamber collide with one of the plurality of thin films. 제4항에 있어서,
상기 챔버의 내측에서 가속되는 입자는 에너지 준위에 따라 상이한 회전 반경을 갖는 궤적을 형성하며, 상기 스트리핑 박막 조립체의 지지 프레임은 신축 가능하게 설치되어 상기 박막의 위치를 상기 회전 반경 방향을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 사이클로트론.5. The method of claim 4,
The particles accelerated inside the chamber form trajectories having different turning radii depending on the energy level, and the supporting frame of the stripping thin film assembly is provided so as to be stretchable so as to move the position of the thin film along the turning radius direction Features a cyclotron. 제5항에 있어서,
상기 스트리핑 박막 조립체는 상기 가속된 입자의 다양한 에너지 준위에 대응할 수 있도록, 상기 복수개의 박막이 각각 상이한 두께로 구성되는 것을 특징으로 하는 사이클로트론.The method of claim 5,
Wherein the plurality of thin films are configured to have different thicknesses so that the stripping thin film assembly can correspond to various energy levels of the accelerated particles. 사이클로트론 내부에서 가속된 입자를 양성자 빔으로 변환시키기 위한 박막이 설치되며, 상기 각각의 박막이 동일한 방향을 향하도록 배치되는 복수개의 박막 프레임;
상기 복수개의 박막 프레임을 동일한 회전축을 축으로 회전시키는 회전 프레임; 및
상기 회전 프레임이 고정되는 지지 프레임;을 포함하는 사이클로트론용 스트리핑 박막 조립체.A plurality of thin film frames provided with a thin film for converting the accelerated particles into the proton beams in the cyclotron, the thin films being disposed to face the same direction;
A rotation frame for rotating the plurality of thin film frames about the same rotation axis; And
Stripping thin film assembly for cyclotron comprising a; support frame is fixed to the rotating frame. 제8항에 있어서,
상기 회전 프레임은 상기 각각의 박막이 향하는 방향과 나란하게 형성되는 회전축을 축으로 상기 복수개의 박막 프레임을 회전시키는 것을 특징으로 하는 사이클로트론용 스트리핑 박막 조립체.9. The method of claim 8,
The rotating frame is a stripping thin film assembly for a cyclotron, characterized in that for rotating the plurality of thin film frame on the axis of rotation formed in parallel with the direction facing each thin film. 제8항에 있어서,
상기 회전축은 상기 가속된 입자가 상기 박막에 충돌하는 시점에서 상기 입자의 진행 방향과 45도 이내의 각도를 형성하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 사이클로트론용 스트리핑 박막 조립체.9. The method of claim 8,
Wherein the rotation axis is configured to form an angle within 45 degrees with respect to a traveling direction of the particles when the accelerated particles collide with the thin film. 제8항에 있어서,
상기 지지 프레임은 상기 가속되는 입자의 궤적이 형성하는 반경 방향을 따라 상기 박막 프레임을 이동시킬 수 있도록 신축 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 사이클로트론용 스트리핑 박막 조립체.9. The method of claim 8,
Wherein the support frame is configured to be stretchable to move the thin film frame along a radial direction formed by the trajectory of the accelerated particles. 제11항에 있어서,
상기 복수개의 박막은 상기 가속된 입자의 다양한 에너지 준위에 대응할 수 있도록 각각 상이한 두께로 구성되는 것을 특징으로 하는 사이클로트론용 스트리핑 박막 조립체.12. The method of claim 11,
Wherein the plurality of thin films are configured to have different thicknesses to correspond to various energy levels of the accelerated particles.
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