KR20210002747U

KR20210002747U - Synchronous acceleration system

Info

Publication number: KR20210002747U
Application number: KR2020210001273U
Authority: KR
Inventors: 제임스 치난 첸; 쿤 중 치앙
Original assignee: 제임스 치난 첸
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2021-12-08
Also published as: TWM604092U

Abstract

동기화 가속 시스템은 메인 링, 주입 장치 및 인출 장치를 포함한다. 메인 링은 4개의 유지 장치와 무선주파수 가속 캐비티를 포함한다. 4개의 유지 장치는 메인 링의 4사분면에 각각 설치되고 서로 공간 분리된다. 유지 장치는 입자 빔을 편향 및 포커싱하기 위한 것이다. 무선주파수 가속 캐비티는 유지 장치와 인접하여 입자 빔을 가속화한다. 주입 장치는 메인 링과 동일한 수평면에 위치하는 도입 채널을 구비한다. 인출 장치는 스페이서 자석, 유지 장치의 대향하는 양측에 각각 설치되는 인출 와이어 스페이서 자석, 6극 자석 및 메인 링에 수직되는 인출 채널을 구비한다. 6극 자석의 양단은 메인 링과 인출 채널에 각각 연통되고, 6극 자석은 입자 빔이 3차 공명을 형성하여 인출 채널에 유입되도록 한다.The synchronous acceleration system includes a main ring, an injection device and a withdrawal device. The main ring contains four retaining devices and a radiofrequency acceleration cavity. The four retaining devices are respectively installed in the four quadrants of the main ring and spaced apart from each other. The holding device is for deflecting and focusing the particle beam. A radiofrequency acceleration cavity is adjacent to the retainer to accelerate the particle beam. The injection device has an introduction channel located in the same horizontal plane as the main ring. The withdrawing device has a spacer magnet, an outgoing wire spacer magnet respectively provided on opposite sides of the holding device, a six-pole magnet, and an outgoing channel perpendicular to the main ring. Both ends of the 6-pole magnet communicate with the main ring and the extraction channel, respectively, and the 6-pole magnet causes the particle beam to form a third resonance and flow into the extraction channel.

Description

SYNCHRONOUS ACCELERATION SYSTEM

본 고안은 가속 시스템에 관한 것으로, 특히 하전 입자에 적합한 동기화 가속 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an acceleration system, and more particularly to a synchronous acceleration system suitable for charged particles.

현재 동기화 가속 시스템을 이용하여 하전 입자를 가속화하고 고에너지 하전 입자 빔을 방출하여 암을 치료하는데, 이는 타깃 종양을 정확하게 표적화할 수 있어, 정상 조직의 손상을 줄이며, 부작용 발생을 효과적으로 감소시키는 것으로, 의학에서 암증 치료 방법 중 하나로 된다. 예를 들어, 양성자 치료법은 하전 양성자를 통해 암세포의 DNA를 파괴하고 세포 재생을 막아 종양을 죽이는 것이다.Currently, a synchronous acceleration system is used to accelerate charged particles and emit a high-energy charged particle beam to treat cancer, which can precisely target the target tumor, thereby reducing damage to normal tissues and effectively reducing side effects. It is one of the treatment methods for cancer in medicine. For example, proton therapy uses charged protons to destroy cancer cells' DNA and prevent cell regeneration, killing tumors.

그러나 동기화 가속 시스템은 일반적으로 매우 큰 부피를 가지는데, 예를 들어 가속 궤도의 둘레길이가 30 m 이상이기 때문에 시스템 장비를 수용하기 위해 비교적 큰 의료 현장 공간이 필요하며, 대부분 의료 기구의 경우, 공간 사용에 불편을 초래하고 의료 시스템을 구성하는 데 드는 관련 비용이 증가된다.However, synchronized acceleration systems generally have a very large volume, for example, because the perimeter of the acceleration trajectory is more than 30 m, a relatively large medical field space is required to accommodate the system equipment, and for most medical instruments, the space It causes inconvenience to use and increases the associated cost of constructing the medical system.

의료용 동기화 가속 시스템은 지나치게 큰 부피로 인해 현장 공간이 제한되고, 심지어 응용 범위에도 영향을 미친다. 이를 감안하여, 본 고안의 일부 실시예는 작은 공간에 적용되는 동기화 가속 시스템을 제공한다.Synchronized acceleration systems for medical applications are limited in field space due to their excessively large volume, and even affect the scope of application. In view of this, some embodiments of the present invention provide a synchronization acceleration system applied to a small space.

본 고안의 일 실시예에 따른 동기화 가속 시스템은 메인 링, 주입 장치 및 인출 장치를 포함한다. 메인 링은 4개의 유지 장치와 무선주파수 가속 캐비티를 포함한다. 4개의 유지 장치는 메인 링의 4사분면에 각각 설치되고 서로 공간 분리된다. 유지 장치는 입자 빔을 편향 및 포커싱하기 위한 것이다. 무선주파수 가속 캐비티는 유지 장치와 인접하여 입자 빔을 가속화한다. 주입 장치는 메인 링과 동일한 수평면에 위치하는 도입 채널을 구비하되, 여기서 도입 채널은 메인 링에 연결된다. 인출 장치는 스페이서 자석, 유지 장치의 대향하는 양측에 각각 설치되는 인출 와이어 스페이서 자석, 6극 자석 및 메인 링에 수직되는 인출 채널을 구비한다. 6극 자석의 양단은 메인 링과 인출 채널에 각각 연통되고, 6극 자석은 입자 빔이 3차 공명을 형성하여 인출 채널에 유입되도록 한다.A synchronous acceleration system according to an embodiment of the present invention includes a main ring, an injection device, and an extraction device. The main ring contains four retaining devices and a radiofrequency acceleration cavity. The four retaining devices are respectively installed in the four quadrants of the main ring and spaced apart from each other. The holding device is for deflecting and focusing the particle beam. A radiofrequency acceleration cavity is adjacent to the retainer to accelerate the particle beam. The injection device has an introduction channel located in the same horizontal plane as the main ring, wherein the introduction channel is connected to the main ring. The withdrawing device has a spacer magnet, an outgoing wire spacer magnet respectively provided on opposite sides of the holding device, a six-pole magnet, and an outgoing channel perpendicular to the main ring. Both ends of the 6-pole magnet communicate with the main ring and the extraction channel, respectively, and the 6-pole magnet causes the particle beam to form a third resonance and flow into the extraction channel.

일 실시예에서, 유지 장치의 2극 자석과 메인 링의 링 중심 사이의 협각은 30도 내지 90도 범위에 있다.In one embodiment, the included angle between the two pole magnets of the retaining device and the ring center of the main ring is in the range of 30 degrees to 90 degrees.

일 실시예에서, 유지 장치의 2극 자석은 15도 내지 30도 범위에 있는 에지각을 구비한다.In one embodiment, the two-pole magnet of the retaining device has an edge angle in the range of 15 degrees to 30 degrees.

일 실시예에서, 유지 장치의 2극 자석은 18.6도의 에지각을 구비한다.In one embodiment, the dipole magnet of the holding device has an edge angle of 18.6 degrees.

일 실시예에서, 유지 장치의 4극 자석은 입자 빔을 포커싱하여 입자 빔이 메인 링 내 임의의 위치에서 타원형 단면을 가진 빔 다발로 형성되도록 하되, 빔 다발의 가로 방향의 폭은 수직 방향의 높이보다 크다.In one embodiment, the four pole magnets of the holding device focus the particle beam so that the particle beam is formed into a beam bundle having an elliptical cross-section at any location within the main ring, wherein the width of the beam bundle in the transverse direction is the height in the vertical direction. bigger than

일 실시예에서, 메인 링의 원주 길이는 15 미터 내지 100 미터 범위에 있다.In one embodiment, the circumferential length of the main ring ranges from 15 meters to 100 meters.

일 실시예에서, 메인 링은 4개의 유지 장치, 무선주파수 가속 캐비티 및 인출 장치를 둘러싼 링 형 진공관을 더 포함한다.In one embodiment, the main ring further comprises a ring-shaped vacuum tube surrounding the four retaining devices, the radiofrequency accelerating cavity and the withdrawing device.

일 실시예에서, 주입 장치는 선형 가속기를 포함한다.In one embodiment, the injection device comprises a linear accelerator.

일 실시예에서, 선형 가속기는 이온 소스, 가속기 및 무선주파수 4극 자석을 포함한다.In one embodiment, the linear accelerator includes an ion source, an accelerator and a radiofrequency quadrupole magnet.

이를 통해, 동기화 가속 시스템은 구조적 개선을 통해, 수직 인출 입자 메커니즘을 이용하여, 2극 자석의 사용 수를 줄이고, 시스템에 필요한 현장 공간을 효과적으로 절약할 수 있어, 소형화의 동기화 가속 시스템을 구현하고, 부피가 지나치게 큼으로 인한 응용 범위 제한을 방지한다.Through this, the synchronous acceleration system can use the vertically withdrawing particle mechanism through structural improvement to reduce the number of two-pole magnets used, and effectively save the site space required for the system, thereby realizing a compact synchronous acceleration system, Avoid limiting the application range due to excessive bulkiness.

본 고안의 목적, 기술 내용, 특징 및 달성된 효과를 보다 쉽게 이해하기 위해 아래 구체적인 실시예에 첨부된 도면을 결합하여 상세하게 설명한다.In order to more easily understand the purpose, technical content, features, and achieved effects of the present invention, it will be described in detail in conjunction with the accompanying drawings in specific embodiments below.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 동기화 가속 시스템의 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 입자 빔의 동적 분포 모식도이다.
도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 2극 자석의 모식도이다.
도 4는 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 동기화 가속 시스템의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a synchronization acceleration system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a dynamic distribution of a particle beam of the embodiment shown in FIG. 1 .
3 is a schematic diagram of a two-pole magnet according to another embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a synchronization acceleration system according to another embodiment of the present invention.

본 고안의 각 실시예는 아래에 상세하게 설명될 것이며, 도면은 예시로 사용된다. 명세서의 설명에서, 독자가 본 고안에 대해 더 완벽하게 이해하도록 하기 위해, 많은 특정 세부 사항이 제공되지만, 본 고안은 일부 또는 전부 특정 세부 사항을 생략할 수 있는 전제 하에서도 여전히 실시될 수 있다. 도면에서 동일하거나 유사한 요소는 동일하거나 유사한 부호로 표시된다. 특히 유의해야 할 것은, 도면은 단지 설명을 위한 것으로, 요소의 실제 크기 또는 개수를 대표하지 않으며, 일부 세부 사항은 도면의 간결함을 위해 완전히 도시되지 않았을 수 있다.Each embodiment of the present invention will be described in detail below, and the drawings are used as examples. In the description of the specification, many specific details are provided in order to provide a reader with a more complete understanding of the present invention, but the present invention may still be practiced under the premise that some or all of the specific details may be omitted. In the drawings, the same or similar elements are denoted by the same or similar reference numerals. It should be particularly noted that the drawings are for illustrative purposes only and do not represent the actual size or number of elements, and some details may not be fully shown for the sake of brevity of the drawings.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 동기화 가속 시스템의 모식도이다. 도 2는 도 1에 도시된 실시예에서 입자 빔의 동적 분포 모식도이다. 도 1을 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 동기화 가속 시스템은 메인 링(main ring)(1), 주입 장치(2) 및 인출 장치(3)를 포함한다. 메인 링(1)은 4개의 유지 장치(10) 및 무선주파수 가속 캐비티(12)를 포함한다. 위로부터 아래로 내려다 보면, 4개의 유지 장치(10)는 서로 공간 분리되어 메인 링(1)이 위치한 수평면의 4사분면에 각각 분포된다. 각각의 유지 장치(10)는 내부 자기장 작용을 통해 입자 빔의 운동 방향을 편향시키고 입자 빔의 빔 다발 형상을 집과시키되, 여기서 입자 빔은 양성자 빔일 수 있지만 이에 한정되지 않는다.1 is a schematic diagram of a synchronization acceleration system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a dynamic distribution of a particle beam in the embodiment shown in FIG. 1 . Referring to FIG. 1 , a synchronized acceleration system according to an embodiment of the present invention includes a main ring 1 , an injection device 2 , and a withdrawal device 3 . The main ring 1 comprises four retaining devices 10 and a radiofrequency acceleration cavity 12 . When looking down from the top, the four holding devices 10 are spaced apart from each other and distributed in the four quadrants of the horizontal plane where the main ring 1 is located. Each holding device 10 deflects the motion direction of the particle beam and focuses the beam bundle shape of the particle beam through the action of an internal magnetic field, wherein the particle beam may be, but is not limited to, a proton beam.

일 실시예에서, 유지 장치(10)는 복수의 2극 자석(100) 및 하나의 4극 자석(102)을 포함한다. 2극 자석(100)은 4극 자석(102)의 반대되는 양측에 구성되되, 2극 자석(100)은 입자 빔이 편향되도록 하고, 4극 자석(102)은 입자 빔이 포커싱되도록 한다.In one embodiment, the holding device 10 includes a plurality of two-pole magnets 100 and one four-pole magnet 102 . A two-pole magnet 100 is configured on opposite sides of a four-pole magnet 102 , wherein the two-pole magnet 100 deflects the particle beam, and the four-pole magnet 102 allows the particle beam to be focused.

무선주파수 가속 캐비티(12)는 유지 장치(10)에 인접하여 구성된다. 무선주파수 가속 캐비티(12)를 통해 운동하는 입자 빔은 전기장 및 자기장 작용에 의해 가속도를 획득하여, 최종 예상된 타깃 속도와 에너지를 달성할 것이다. 메인 링(1)의 작용을 통해, 입자 빔은 안정적인 운동을 유지하고 가속도를 획득하여, 점차 필요한 에너지를 달성할 수 있다.A radiofrequency acceleration cavity 12 is configured adjacent to the holding device 10 . A beam of particles traveling through the radiofrequency acceleration cavity 12 will gain acceleration by the action of electric and magnetic fields to achieve the final expected target velocity and energy. Through the action of the main ring 1, the particle beam can maintain a stable motion and acquire an acceleration, gradually achieving the required energy.

주입 장치(2)는 메인 링(1)과 동일한 수평면에 위치하는 도입 채널(200)을 구비하고, 동입 채널(200)은 메인 링(1)에 연결된다. 즉, 수평 도입 기술을 통해, 입자 빔은 메인 링(1)이 위치한 수평면에 평행되는 방식으로 메인 링(1) 내부 운동 궤도에 주입된다. 종래의 수직 도입 방법에 비해, 별도의 큰 각도의 2극 자석(100)을 추가 설치할 필요 없으므로, 시스템에 필요한 현장 공간을 더 절약할 수 있다. 도입 채널(200)은 비교적 낮은 에너지의 입자 빔을 메인 링(1)에 도입하여, 메인 링(1)에 의해 입자 빔에 대해 동기화 가속 작용을 수행하여 운동 에너지를 조절한다.The injection device 2 has an inlet channel 200 located in the same horizontal plane as the main ring 1 , the inlet channel 200 being connected to the main ring 1 . That is, through the horizontal introduction technique, the particle beam is injected into the trajectory of motion inside the main ring 1 in a manner parallel to the horizontal plane in which the main ring 1 is located. Compared to the conventional vertical introduction method, since there is no need to additionally install a separate large-angle two-pole magnet 100, it is possible to further save the site space required for the system. The introduction channel 200 introduces a relatively low energy particle beam into the main ring 1 , and performs a synchronous acceleration action on the particle beam by the main ring 1 to adjust kinetic energy.

도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 인출 장치(3)는 인출 와이어 스페이서 자석(Electric Wire Septum)(30), 스페이서 자석(Lambertson Septum)(32), 6극 자석(34) 및 인출 채널(36)을 포함하되, 여기서 6극 자석(34)의 양단은 메인 링(1) 및 인출 채널(36)에 각각 연통된다. 일 실시예에서, 인출 와이어 스페이서 자석(30)은 수직 방향을 따라 분리되게 설치된 스페이서와 반원 링을 통해, 통과되는 입자 빔을 두 부분으로 나누는데, 그 중 일부의 이온 빔은 스페이서 자석(32)의 편향 작용을 통해 운동 방향을 변경하고, 6극 자석(34) 작용을 통해 기설정된 에너지를 가진 입자 빔이 3차 공명을 형성하도록 하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 느린 인출 메커니즘을 구현한다. 더 나아가, 인출 와이어 스페이서 자석(30)은 편향 전기장을 생성하는데 사용되고, 스페이서 자석(32)은 편향 자기장을 생성하는데 사용되며, 6극 자석(34)은 입자 빔을 메인 링(1)에 수직인 빔 와이어 궤적의 인출 채널(36)로 인출하고, 다시 인출 채널(36)을 통해 입자 빔을 메인 링(1)이 위치하는 수평면에 수직인 방향으로 외부의 치료 장치로 인출하여 타깃 종양을 타격하는 등 의료 응용에 제공되도록 한다.1 and 2 together, the withdrawing device 3 includes an outgoing wire spacer magnet (Electric Wire Septum) 30, a spacer magnet (Lambertson septum) 32, a six-pole magnet (34), and an outgoing channel (36). ), wherein both ends of the six-pole magnet 34 communicate with the main ring 1 and the lead-out channel 36, respectively. In one embodiment, the outgoing wire spacer magnet 30 divides the passing particle beam into two parts through a semicircle ring and spacer installed separately along the vertical direction, a part of which is an ion beam of the spacer magnet 32 . The direction of motion is changed through the deflection action, and the particle beam with a predetermined energy forms a third resonance through the action of the six-pole magnet 34, and as shown in FIG. 2, a slow withdrawal mechanism is implemented. Furthermore, the outgoing wire spacer magnet 30 is used to generate a deflecting electric field, the spacer magnet 32 is used to generate a deflecting magnetic field, and the six-pole magnet 34 directs the particle beam perpendicular to the main ring 1 . It is withdrawn to the extraction channel 36 of the beam wire trajectory, and again through the extraction channel 36, the particle beam is drawn out to an external treatment device in a direction perpendicular to the horizontal plane where the main ring 1 is located to hit the target tumor. to be provided for medical applications such as

동기화 시스템이 조절 가능한 에너지, 비교적 낮은 복사의 특성을 갖기 때문에, 예를 들어, 초기에 주입된 입자 빔 에너지는 7(MeV)이고, 후속에 메인 링(1)의 가속 작용을 통해 70 내지 250(MeV)의 에너지 범위로 달성하여, 고에너지 입자 빔을 제공하여 암증 치료에 적합하다. 상기 구조에 따르면, 수평 도입 및 수직 인출의 입자 빔 구조 설계에 의해, 시스템에 필요한 현장 공간을 감소시킬 수 있고, 메인 링(1)이 비교적 적은 수의 2극 자석(100)을 사용하므로, 시스템 비용을 줄이고 비교적 적은 에너지가 필요함으로써, 소형화 및 저비용의 동기화 가속 시스템을 구현하여 그 의료 응용의 보급에 도움을 줄 수 있다. 일부 실시예에서, 메인 링(1)의 원주 길이는 15 미터 내지 100 미터 범위에 있고, 예를 들면, 메인 링(1)의 원주 길이는 22.5 미터이며, 종래의 기술에 비해 비교적 작은 배치 공간이 필요하다.Since the synchronization system has the characteristics of adjustable energy, relatively low radiation, for example, the initially injected particle beam energy is 7 (MeV), and subsequently 70 to 250 ( MeV), it provides a high-energy particle beam, making it suitable for cancer treatment. According to the above structure, by the particle beam structure design of horizontal introduction and vertical withdrawal, the site space required for the system can be reduced, and since the main ring 1 uses a relatively small number of dipole magnets 100, the system By reducing the cost and requiring relatively little energy, it is possible to realize a miniaturized and low-cost synchronization acceleration system, thereby helping to spread the medical application. In some embodiments, the circumferential length of the main ring 1 is in the range of 15 meters to 100 meters, for example, the circumferential length of the main ring 1 is 22.5 meters, a relatively small deployment space compared to the prior art. necessary.

계속하여 도 1을 참조하면, 일 실시예에서, 4개의 유지 장치(10)는 메인 링(1)의 링 중심(C)에 대해 거울 대칭으로 구성되고, 예를 들면, 유지 장치(10)의 2극 자석(100)과 메인 링(1)의 링 중심(C) 사이의 협각은 30도 내지 90도 범위에 있으며; 비교적 바람직하게는, 2극 자석(100)과 인접한 상한 경계 사이의 협각은 45도이다.With continued reference to FIG. 1 , in one embodiment, the four retaining devices 10 are configured mirror-symmetrically with respect to the ring center C of the main ring 1 , for example the The included angle between the two-pole magnet 100 and the ring center C of the main ring 1 is in the range of 30 degrees to 90 degrees; Relatively preferably, the included angle between the two-pole magnet 100 and the adjacent upper boundary is 45 degrees.

다른 실시예에서, 유지 장치(10)의 4극 자석(102)은 입자 빔을 포커싱하는데, 이를 통해, 입자 빔은 메인 링(1) 내 임의의 위치에서 타원형 단면을 가진 빔 다발로 되며, 여기서 빔 다발의 가로 방향의 폭은 수직 방향의 높이보다 크고, 즉 β_y 함수 곡선은 β_x 함수 곡선(Betatron function)보다 항상 크며, 여기서 β_x는 입자 빔의 수평 방향을 따른 진동을 나타내고, β_y 함수는 입자 빔의 수직 방향을 따른 진동을 나타낸다. 예를 들어, β 함수값의 최대치는(6.25, 3.94) 미터이고, 이는 입자 빔이 메인 링(1) 내 임의의 위치에서 모두 타원형 빔 다발임을 보여준다.In another embodiment, the quadrupole magnet 102 of the holding device 10 focuses the particle beam, whereby the particle beam becomes a beam bundle having an elliptical cross-section at any location within the main ring 1 , wherein The width in the transverse direction of the beam bundle is greater than the height in the vertical direction, that is, the β _y function curve is _{always greater than the β x} function curve (Betatron function), where β _x represents the oscillation along the horizontal direction of the particle beam, β _y The function represents the oscillation along the vertical direction of the particle beam. For example, the maximum value of the β function value is (6.25, 3.94) meters, which shows that the particle beam is an elliptical beam bundle at any position in the main ring 1 .

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 2극 자석(100)의 모식도이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에서, 2극 자석(100)은 입자 빔에 대해 편향 및 약한 포커싱 작용을 발생시키는 에지각(dipole edge angle) A를 구비한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 에지각 A는 링 중심(C)과 입자 운동 궤도 중심(106) 사이의 연결선(108)과 자석 경계(100a) 사이에서 이루어진 협각을 의미한다. 다시 말해서, 에지각 A는 입자 빔의 운동 방향과 서로 수직되는 법선 방향과 자석 출구단 경계 사이에서 이루어진 협각을 의미한다. 예를 들어, 에지각 A는 15도 내지 30도 범위에 있고; 비교적 바람직하게는 에지각 A는 18.6도이다. 적절한 에지각 A의 설계를 통해, 메인 링(1)의 원주 길이를 줄여 배치 공간을 절약할 수 있으며, 소형화의 동기화 가속 시스템을 구현하는데 도움을 준다.3 is a schematic diagram of a two-pole magnet 100 according to another embodiment of the present invention. Referring to Figure 3, in one embodiment, the dipole magnet 100 has a dipole edge angle A that produces a deflecting and weak focusing action on the particle beam. As shown in FIG. 3 , the edge angle A means the included angle formed between the connecting line 108 between the ring center C and the particle motion trajectory center 106 and the magnet boundary 100a. In other words, the edge angle A means the included angle formed between the normal direction perpendicular to the motion direction of the particle beam and the boundary of the magnet exit end. For example, the edge angle A is in the range of 15 degrees to 30 degrees; Relatively preferably, the edge angle A is 18.6 degrees. Through the design of an appropriate edge angle A, it is possible to reduce the circumferential length of the main ring 1 to save an arrangement space, which helps to realize a compact synchronization acceleration system.

도 4는 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 동기화 가속 시스템의 모식도이다. 도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 메인 링(1)은 4개의 유지 장치(10), 무선주파수 가속 캐비티(12) 및 인출 장치(3) 등 부재를 둘러싸고, 링 형상의 내부 진공 채널을 가지며, 유지 장치(10) 및 무선주파수 가속 캐비티(12)의 작용을 통해 입자 빔이 그중에서 지속적으로 운동하고 가속화하도록 하는 링 형 진공관(14)을 더 포함한다. 4개의 유지 장치(10)를 직렬로 연결하여, 입자 빔 운동에 필요한 진공 파이프라인을 구성한다. 다른 실시예에서, 메인 링(1)은 전술한 진공 파이프라인을 생성하는 메인 링(1)에 연결된 진공 펌프를 더 포함한다. 일 실시예에서, 주입 장치(2)는 선형 가속기(Linac)를 포함하고, 예를 들어, 선형 가속기는 이온 소스(20), 가속기(22) 및 무선주파수 4극 자석(24)을 포함한다. 실시예에서, 이온 소스(20)는 양성자 빔을 생성하는, 초기 에너지가 약 7 내지 70(MeV)인 수소원을 가지고; 가속기(22)는 양성자 빔에 대해 가속화하며, 무선주파수 4극 자석(24)은 양성자 빔을 포커싱한다.4 is a schematic diagram of a synchronization acceleration system according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4 , in one embodiment, the main ring 1 surrounds members such as four holding devices 10 , a radio frequency acceleration cavity 12 , and a withdrawal device 3 , and forms a ring-shaped internal vacuum channel. and further comprising a ring-shaped vacuum tube 14 that, through the action of the holding device 10 and the radiofrequency accelerating cavity 12, causes the particle beam to continuously move and accelerate therein. Four holding devices 10 are connected in series to form a vacuum pipeline necessary for particle beam motion. In another embodiment, the main ring 1 further comprises a vacuum pump connected to the main ring 1 generating the vacuum pipeline described above. In one embodiment, the implantation device 2 comprises a linear accelerator Linac, eg, the linear accelerator comprises an ion source 20 , an accelerator 22 and a radiofrequency quadrupole magnet 24 . In an embodiment, the ion source 20 has a hydrogen source with an initial energy of about 7 to 70 (MeV) that produces a beam of protons; An accelerator 22 accelerates the proton beam, and a radio frequency quadrupole magnet 24 focuses the proton beam.

종합해보면, 본 고안의 일부 실시예는 동기화 가속 시스템을 제공하며, 주로 수평 도입 및 수직 인출의 입자 빔 구조 설계에 의해, 시스템에 필요한 현장 공간을 감소시킬 수 있고, 예를 들면, 진공관의 원주 길이는 22.5 미터만 필요하며, 비교적 적은 수의 자석을 사용하므로, 시스템 비용을 줄이고 비교적 적은 에너지가 필요함으로써, 소형화 및 저비용의 동기화 가속 시스템을 구현하여 그 의료 응용의 보급에 도움을 줄 수 있고, 동기화 가속 시스템 지나치게 큰 부피로 인한 응용 현장 공간의 제한을 방지한다. Taken together, some embodiments of the present invention provide a synchronous acceleration system, mainly by the particle beam structure design of horizontal introduction and vertical extraction, which can reduce the field space required for the system, for example, the circumferential length of the vacuum tube requires only 22.5 meters, and uses a relatively small number of magnets, which reduces the system cost and requires relatively little energy. Acceleration system Avoids limiting application site space due to excessively large volumes.

이상 실시예는 단지 본 고안의 기술 사상 및 특성을 설명하기 위한 것일 뿐, 그 목적은 본 기술분야의 통상의 기술자가 본 고안의 내용을 이해하고 이에 따라 구현할 수 있도록 하는 것이며, 본 고안의 청구 범위가 이에 따라 한정될 수 없을 경우, 즉 본 고안에 개시된 정신에 따라 이루어진 모든 변화 또는 수식은 여전히 본 고안의 청구 범위 내에 포함되어야 한다.The above embodiment is only for explaining the technical spirit and characteristics of the present invention, the purpose of which is to enable those skilled in the art to understand and implement the content of the present invention according to the claims of the present invention cannot be limited accordingly, that is, all changes or modifications made in accordance with the spirit disclosed in the present invention should still fall within the scope of the claims of the present invention.

A: 에지각 C: 링 중심 1: 메인 링 10: 유지 장치
12: 무선주파수 가속 캐비티 14: 링 형 진공관
100: 2극 자석 102: 4극 자석 106: 궤도 중심 108: 연결선
100a: 자석 경계 2: 주입 장치 20: 이온 소스 22: 가속기
24: 무선주파수 4극 자석 200: 도입 채널 3: 인출 장치
30: 인출 와이어 스페이서 자석 32: 스페이서 자석
34: 6극 자석 36: 인출 채널A: Edge angle C: Ring center 1: Main ring 10: Retaining device
12: radio frequency acceleration cavity 14: ring-type vacuum tube
100: 2-pole magnet 102: 4-pole magnet 106: orbit center 108: connecting line
100a: magnet boundary 2: implantation device 20: ion source 22: accelerator
24: radio frequency 4-pole magnet 200: introduction channel 3: withdrawal device
30: lead wire spacer magnet 32: spacer magnet
34: 6-pole magnet 36: withdrawal channel

Claims

A synchronization acceleration system comprising:
a main ring, an injection device and a withdrawal device;
The main ring is
four holding devices installed in each of the four quadrants of the main ring and spaced apart from each other to deflect and focus the particle beam; and
a radiofrequency acceleration cavity for accelerating the particle beam adjacent the holding devices;
the injection device has an introduction channel connected to the main ring located in the same horizontal plane as the main ring;
The withdrawing device includes a spacer magnet, an outgoing wire spacer magnet respectively installed on opposite sides of the holding devices, a 6-pole magnet, and an extraction channel perpendicular to the main ring, wherein both ends of the 6-pole magnet are connected to the main ring and each in communication with the outgoing channel, and wherein the six-pole magnet causes the particle beam to form a third resonance and enter the outgoing channel.

The synchronous acceleration system of claim 1 , wherein the included angle between the two-pole magnet of each retaining device and the ring center of the main ring is in the range of 30 degrees to 90 degrees.

The synchronous acceleration system of claim 1 , wherein the dipole magnet of each holding device has an edge angle in the range of 15 to 30 degrees.

The synchronous acceleration system of claim 1 , wherein the dipole magnet of each retaining device has an edge angle of 18.6 degrees.

2. The method of claim 1, wherein the four pole magnets of each of the holding devices focus the particle beam so that the particle beam is formed into a beam bundle having an elliptical cross-section at any position within the main ring, the beam bundle being transverse to the beam bundle. A synchronous acceleration system, where the width of the direction is greater than the height of the vertical direction.

The synchronous acceleration system of claim 1 , wherein a circumferential length of the main ring is 22.5 meters.

The synchronous acceleration system of claim 1 , wherein the main ring comprises a ring-shaped vacuum tube surrounding the retaining devices, the radiofrequency acceleration cavity and the withdrawing device.

The synchronous acceleration system of claim 1 , wherein the injection device comprises a linear accelerator.

9. The synchronous acceleration system of claim 8, wherein the linear accelerator comprises an ion source, an accelerator and a radiofrequency quadrupole magnet.