KR20240106761A - Bundled electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 길이방향으로 연장되어 형성되며, 내측에 한 쌍의 입자빔의 가속경로가 되는 내부공간이 정의되는 가속관 튜브, 가속관 튜브에 길이 방향을 따라 소정 간격으로 구비되며, 한 쌍의 입자빔을 가속할 수 있도록 일측이 내부공간으로 노출되는 복수의 전극 및 복수의 전극 중 적어도 일부는 입자빔의 진행방향과 평행한 방향으로 연장되는 돌출부를 포함하는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기는 여러개의 이온소스를 이용하여 동시에 임자빔을 가속하여 가속기로부터 인출되는 빔인출 전류를 극대화할 수 있다. 따라서 중성자의 플럭스(flux) 및 플럭스 증가에 따른 조사면적을 증가 시킬 수 있어 치료 효율을 상승시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention is an accelerating tube that extends in the longitudinal direction and has an internal space defined as an acceleration path of a pair of particle beams, and is provided at predetermined intervals along the length of the accelerating tube. A bundle-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy including a plurality of electrodes on one side of which are exposed to the internal space to accelerate the particle beam, and at least some of the plurality of electrodes including protrusions extending in a direction parallel to the direction of travel of the particle beam. It's about.
The bundle-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy according to the present invention can maximize the beam current drawn from the accelerator by simultaneously accelerating the electron beam using multiple ion sources. Therefore, it is possible to increase the flux of neutrons and the irradiated area according to the increase in flux, which has the effect of increasing treatment efficiency.
Description
본 발명은 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 중성자 빔의 파워와 조사면적을 확장할 수 있는 가속기에 관한 것이다.The present invention relates to a multiple electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy, and more specifically to an accelerator capable of expanding the power and irradiation area of a neutron beam.
붕소 중성자 포획치료는 미리 붕소를 포함한 물질을 주입하여 암세포에 붕소를 누적시킨 뒤 중성자를 조사하여 암세포 내에서 핵분열을 일으키고, 핵분열에 의한 입자가 방출되면서 암세포를 사멸시키는 치료방법이다. 붕소 중성자 포획치료는 대표적으로 뇌종양, 두경부암, 피부암등에 효과적으로 알려져 있으며, 종래의 방사선 치료방법에 비해 정상세포의 방사선 노출에 의한 부작용을 최소화 할 수 있다는 점에서 차세대 암치료방법으로 각광받고 있다.Boron neutron capture therapy is a treatment method that injects a material containing boron in advance to accumulate boron in cancer cells, then irradiates neutrons to cause nuclear fission within the cancer cells, and kills the cancer cells by releasing particles due to nuclear fission. Boron neutron capture therapy is known to be effective for brain tumors, head and neck cancer, and skin cancer, and is attracting attention as a next-generation cancer treatment method because it can minimize side effects caused by radiation exposure of normal cells compared to conventional radiation treatment methods.
이러한 종래의 붕소 중성자 포획치료와 관련하여 미국 등록특허 US10124192 호가 개시되어 있다.US Patent No. US10124192 is disclosed in relation to this conventional boron neutron capture treatment.
그러나 이러한 종래의 붕소 중성자 포획치료는 대면적 조사를 위한 충분히 높은 전류의 입자빔을 인출하지 못하여 치료면적이 국한되어 임상 적용에 한계가 있고 치료 효율이 낮은 문제점이 있었다.However, this conventional boron neutron capture treatment was unable to extract a particle beam of sufficiently high current for large-area irradiation, so the treatment area was limited, which limited clinical application and had low treatment efficiency.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하여 치료 효율을 높일 수 있고 고 임상적용 범위를 확대할 수 있는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide a bunch-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy that can solve the above-mentioned problems, increase treatment efficiency, and expand the scope of clinical application.
상기 과제의 해결 수단으로서, 길이방향으로 연장되어 형성되며, 내측에 한 쌍의 입자빔의 가속경로가 되는 내부공간이 정의되는 가속관 튜브, 가속관 튜브에 길이 방향을 따라 소정 간격으로 구비되며, 한 쌍의 입자빔을 가속할 수 있도록 일측이 내부공간으로 노출되는 각각 일정한 저항으로 직렬 연결된 복수의 전극 및 복수의 전극 중 적어도 일부는 입자빔의 진행방향과 평행한 방향으로 연장되는 돌출부를 포함하는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기가 제공될 수 있다.As a means of solving the above problem, an accelerating tube is formed extending in the longitudinal direction and has an internal space defined as an acceleration path of a pair of particle beams, and the accelerating tube is provided at predetermined intervals along the longitudinal direction, A plurality of electrodes connected in series with a certain resistance, each of which is exposed to the internal space on one side to accelerate a pair of particle beams, and at least some of the plurality of electrodes include a protrusion extending in a direction parallel to the direction of travel of the particle beam. A bunch electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy may be provided.
한편, 전극은 각각 등 전위를 형성하며, 한 쌍의 입자빔을 동시에 가속시킬 수 있도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the electrodes each form an equal potential and may be configured to simultaneously accelerate a pair of particle beams.
한편, 돌출부는 입자빔 가속공간 내에서 형성되는 등전위면이 입자빔의 가속경로와 반대방향으로 오목하게 나타날 수 있도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the protrusion may be configured so that the equipotential surface formed within the particle beam acceleration space appears concave in a direction opposite to the acceleration path of the particle beam.
한편, 복수의 전극은 한쪽의 끝이 외부의 고전압 직류 전원장치에 직렬로 연결되며, 인접하는 전극과 소정 전위차가 발생되도록 구성될 수 있다.Meanwhile, one end of a plurality of electrodes is connected in series to an external high-voltage direct current power supply, and may be configured to generate a predetermined potential difference with adjacent electrodes.
한편, 복수의 전극 각각은 두께 방향으로 한 쌍의 입자빔이 통과할 수 있도록 중공이 형성될 수 있다.Meanwhile, each of the plurality of electrodes may be hollow to allow a pair of particle beams to pass through in the thickness direction.
또한, 복수의 전극 각각은 중공이 한 쌍으로 구성되며, 중공은 각각의 임자빔이 통과하면서 가속될 수 있도록 구성될 수 있다.Additionally, each of the plurality of electrodes consists of a pair of hollows, and the hollows may be configured so that each particle beam can be accelerated as it passes through.
한편, 복수의 전극 각각은 하나의 중공이 형성되며, 하나의 중공을 통하여 한 쌍의 입자빔이 통과하면서 가속될 수 있도록 구성될 수 있다. Meanwhile, each of the plurality of electrodes forms a hollow, and may be configured so that a pair of particle beams can be accelerated while passing through the single hollow.
한편, 전극은 입자빔의 통과방향과 직교하는 방향으로 연장되는 전극판을 포함하며, 중공은 전극판의 두께방향으로 형성되며, 돌출부는 전극판의 중공이 형성되는 경계 중 일부에서 입자빔의 통과 방향으로 연장되어 구성될 수 있다.Meanwhile, the electrode includes an electrode plate extending in a direction perpendicular to the direction of passage of the particle beam, the hollow is formed in the thickness direction of the electrode plate, and the protrusion is formed at a portion of the boundary where the hollow of the electrode plate is formed to allow the particle beam to pass through. It may be configured to extend in one direction.
또한, 돌출부는 중공의 둘레를 따라 연장길이가 달라지도록 구성될 수 있다.Additionally, the protrusion may be configured to vary in extension length along the circumference of the hollow.
한편, 돌출부는 폭 방향에 대칭적으로 구성되며, 폭 방향으로 멀어질수록 연장길이가 길어지도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the protrusion may be configured symmetrically in the width direction, and may be configured to have an extension length that increases as the protrusion increases in the width direction.
본 발명에 따른 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기는 여러개의 이온소스를 이용하여 동시에 임자빔을 가속하여 가속기로부터 인출되는 빔인출 전류를 극대화할 수 있다. 따라서 중성자의 플럭스(flux)와 플럭스의 증가로 인한 조사면적이 증가되어 치료 효율을 상승시킬 수 있는 효과가 있다.The bundle-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy according to the present invention can maximize the beam current drawn from the accelerator by simultaneously accelerating the electron beam using multiple ion sources. Therefore, the flux of neutrons and the irradiated area due to an increase in the flux are increased, which has the effect of increasing treatment efficiency.
도 1은 붕소 중성자 포획치료 장치의 개념을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기의 부분절개사시도이다.
도 3은 제1 실시예에서 전극을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 4는 제1 실시예에서 등전위면을 도시한 도면이다.
도 5는 제1 실시예에서 입자빔의 속도와 경로를 시각화하여 도시한 도면이다.
도 6은 제1 실시예에서 가속기의 출구와 입자빔을 시각화하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예인 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기의 부분절개사시도이다.
도 8은 제2 실시예에서 전극을 확대하여 도시한 도면이다.
도 9는 제2 실시예에서 등전위면을 도시한 도면이다.
도 10은 제2 실시예에서 입자빔의 속도와 경로를 시각화하여 도시한 도면이다.Figure 1 is a conceptual diagram illustrating the concept of a boron neutron capture treatment device.
Figure 2 is a partially cut-away perspective view of a bunch-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy according to the first embodiment of the present invention.
Figure 3 is an enlarged perspective view of the electrode in the first embodiment.
Figure 4 is a diagram showing an equipotential surface in the first embodiment.
Figure 5 is a diagram visualizing the speed and path of the particle beam in the first embodiment.
Figure 6 is a diagram illustrating the exit of the accelerator and the particle beam in the first embodiment.
Figure 7 is a partially cut-away perspective view of a bunch electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy, which is a second embodiment according to the present invention.
Figure 8 is an enlarged view of the electrode in the second embodiment.
Figure 9 is a diagram showing an equipotential surface in the second embodiment.
Figure 10 is a diagram visualizing the speed and path of the particle beam in the second embodiment.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술 분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.Hereinafter, a multiple electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. And in the description of the following embodiments, the names of each component may be referred to by different names in the art. However, if there is functional similarity and identity between them, they can be viewed as equivalent configurations even if modified embodiments are adopted. Additionally, symbols added to each component are described for convenience of explanation. However, the content shown in the drawings in which these symbols are written does not limit each component to the scope within the drawings. Likewise, even if an embodiment in which the configuration in the drawing is partially modified is adopted, it can be viewed as an equivalent configuration if there is functional similarity and identity. Additionally, if it is recognized as a component that should naturally be included in light of the general level of technicians in the relevant technical field, the description thereof will be omitted.
도 1은 붕소 중성자 포획치료 장치의 개념을 도시한 개념도이다.Figure 1 is a conceptual diagram illustrating the concept of a boron neutron capture treatment device.
도시된 바와 같이 붕소 중성자 포획치료 장치는 이온원(2)에서 발생된 입자빔은 가속관을 거쳐 타겟에 조사된다. 입자빔이 타겟에 조사되면 중성자가 발생되며, 중성자는 빔성형장치(11)를 통하여 환부로 조사될 수 있다.As shown, in the boron neutron capture treatment device, the particle beam generated from the ion source 2 is irradiated to the target through an acceleration tube. When the particle beam is irradiated to the target, neutrons are generated, and the neutrons can be irradiated to the affected area through the beam forming device 11.
이온원(2)에서 발생된 입자빔은 이온원 챔버(3)를 통하여 가속기(1)로 조사된다. 입자빔이 가속기(1)로 진입하기 전 입자빔의 방향조절과 포커싱을 위하여 이온원 챔버(3)과 가속기(1) 사이에는 빔 포커싱 솔레노이드 전자석(5), 빔 스티어링 전자석(4)이 구비될 수 있다. 또한 가속기(1)를 통과하여 가속된 입자빔이 타겟 챔버(10)로 진입하기 전 방향조절과 포커싱을 위하여 빔 포커싱 4극 전자석(8) 및 워블링(wobbling) 전자석(9)이 구비될 수 있다.The particle beam generated from the ion source (2) is irradiated to the accelerator (1) through the ion source chamber (3). A beam focusing solenoid electromagnet (5) and a beam steering electromagnet (4) will be provided between the ion source chamber (3) and the accelerator (1) to control and focus the direction of the particle beam before it enters the accelerator (1). You can. In addition, a beam focusing quadrupole electromagnet (8) and a wobbling electromagnet (9) may be provided to control and focus the particle beam accelerated through the accelerator (1) before it enters the target chamber (10). there is.
가속기(1)에는 고전압 직류전원장치(6)가 연결되어 가속기(1) 내에 전기장을 형성할 수 있다. 고전압 직류전원장치(6)는 널리 알려진 구성으로 구비될 수 있다. A high-voltage direct current power supply 6 is connected to the accelerator 1 to form an electric field within the accelerator 1. The high-voltage direct current power supply 6 may be equipped with a widely known configuration.
가속기(1) 내에는 이온원으로부터 발생된 입자빔의 극성을 바꾸어 양전자로 전환할 수 있는 다중 스트리핑(stripping) 관(7)이 구비될 수 있다.The accelerator 1 may be provided with a multiple stripping tube 7 that can change the polarity of the particle beam generated from the ion source and convert it into a positron.
타겟챔버(10) 내의 타겟에서 입자빔이 조사되어 발생된 중성자는 10keV 이상의 에너지를 갖는 속 중성자(fast neutron), 0.5eV 내지 10keV 열외 중성자( epithermal neutron) 그리고 0.5eV 이하의 에너지를 갖는 열 중성자(thermal neutron)로 구분될 수 있으며, 속 중성자를 치료에 적합한 열외 중성자로 전환할 수 있도록 빔 성형장치가 구비된다.Neutrons generated when the particle beam is irradiated from the target in the target chamber 10 include fast neutrons with an energy of 10 keV or more, epithermal neutrons from 0.5 eV to 10 keV, and thermal neutrons with an energy of 0.5 eV or less ( It can be classified into thermal neutron and is equipped with a beam shaping device to convert internal neutrons into external neutrons suitable for treatment.
빔 성형장치(11)를 통과한 중성자 빔은 콜리메이터에 의해 원하는 영역을 통과하도록 구성되며, 최종적으로 환자(P)의 환부에 조사되어 핵반응이 이루어지게 된다.The neutron beam that has passed through the beam shaping device 11 is configured to pass through a desired area by a collimator, and is finally irradiated to the affected area of the patient (P) to cause a nuclear reaction.
본 발명에서 붕소 중성자 포획 치료용 다발식 정전형 가속기는 절연챔버 내에 구비될 수 있다. 또한 다발식 정전형 가속기(1)는 동시에 두 개 이상의 이온원(2)으로부터 임자빔이 조사되며, 동시에 입자빔을 가속할 수 있도록 구성된다. 한편, 본 개시에서 가속기(1)는 입자빔이 가속되는 전체 구간에 구비되거나 일부 구간에 적용되는 가속관일 수 있다. 또한 본 개시에서 가속기는 일단이 다중 스트리핑 관에 연결되거나 타겟측으로 연결되는 가속관의 일부일 수 있다.In the present invention, a bunch-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy may be provided in an insulating chamber. In addition, the bundle type electrostatic accelerator (1) is configured to emit particle beams from two or more ion sources (2) at the same time and accelerate the particle beams at the same time. Meanwhile, in the present disclosure, the accelerator 1 may be an acceleration tube provided in the entire section where the particle beam is accelerated or applied to a partial section. Additionally, in the present disclosure, the accelerator may be one end connected to a multiple stripping pipe or may be part of an acceleration pipe connected to the target.
이하에서는 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 붕소 중성자 포획 치료용 다발식 정전형 가속기에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the bundle electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기의 부분절개사시도이며, 도 3은 제1 실시예에서 전극을 확대하여 도시한 사시도이다.Figure 2 is a partially cut-away perspective view of a bunch electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy according to the first embodiment of the present invention, and Figure 3 is an enlarged perspective view of the electrode in the first embodiment.
도 2 및 도 3을 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기(1)는 가속관(100) 및 전극(200)을 포함하여 구성될 수 있다. 가속관(100)은 길이방향으로 연장되어 형성되며, 내측에 길이방향으로 입자빔이 통과하는 내부공간이 정의될 수 있다. 내부공간은 한 쌍의 입자빔의 가속경로가 될 수 있다.Referring to Figures 2 and 3, the bundle electrostatic accelerator 1 for boron neutron capture therapy according to the first embodiment of the present invention may be configured to include an
전극(200)은 복수로 구성되며 길이방향을 따라 소정거리로 이격되어 구비될 수 있다. 한쪽 끝의 전극(200)은 전술한 고전압 직류전원장치와 연결되며, 일정한 저항으로 연결된 인접하는 전극(200) 사이에 일정한 전위차가 나타날 수 있다.The
가속관(100)의 일측은 입자빔이 진입하는 입구(101)가 되며, 길이방향의 타측은 입자빔이 인출되는 출구(102)가 된다. 이때 가속관(100)의 일측은 복수의 이온원으로부터 입자빔이 내측의 가속경로로 진입할 수 있도록 구성될 수 있다. 일예로 가속관의 일측은 소정간격으로 이격된 한 쌍의 이온원으로부터 한 쌍의 입자빔이 진입할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한 가속관(100)의 내측에는 한 쌍의 입자빔의 가속경로가 정의될 수 있다. One side of the
복수의 전극(200)은 가속관(100)의 입구(101) 측에서 출구(102) 측으로 갈수록 단계적으로 전위를 가질될 수 있다. 각각의 전극(200)은 가속관(100)의 내부와 외측으로 노출될 수 있다. 전극(200) 중 가속관(100)의 외부로 노출된 부분은 고전압 직류 전원장치와 연결될 수 있다. 전극(200) 중 가속관(100)의 내부로 노출된 부분은 가속관 내부 공간에서 전기장을 형성할 수 있도록 구성된다. 전극(200) 중 가속관(100)의 내부에 노출된 부분에는 입자빔의 가속경로에 간섭이 발생되지 않도록 중공(230)이 형성될 수 있다. 중공(230)은 입자빔의 가속경로에 대응하여 한 쌍으로 형성될 수 있다. 한 쌍의 중공(230)은 전극판에서 좌우 방향으로 이격되어 형성될 수 있다. 따라서 하나의 전극에 의해 형성되는 전위에 의해 한 쌍의 입자빔이 중공(230)을 통과하면서 동시에 가속될 수 있다.The plurality of
한 쌍의 이온원이 좌우 방향으로 나란하게 배치되고 각각 가속관(100)과 연결된 경우 한 쌍의 입자빔은 좌우로 소정거리 이격된 지점에서 가속관(100)을 따라 이동하게 된다. 이때 전극(200)에 형성된 중공 또한 좌우 방향으로 이격되어 형성될 수 있다.When a pair of ion sources are arranged side by side in the left and right directions and are respectively connected to the
전극(200)은 전극판(210)과 돌출부(220)를 포함하여 구성될 수 있다. 전극판은 평판으로 구성되며, 가속경로와 직교하는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 전극판(210)에는 좌우 방향으로 이격된 지점에서 두께 방향(가속기의 연장방향)으로 중공(230)이 형성될 수 있다. The
돌출부(220)는 복수의 전극판(210) 중 적어도 일부에 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 가속관의 입구(101)측에 구비된 전극(200) 중 두 개의 전극판(210)에 돌출부(220)가 구비되어 있다. The
돌출부(220)는 전극판(210) 중 중공(230)의 경계부분에서 입자빔의 진행방향을 따라 소정길이로 연장될 수 있다. 돌출부(220)는 중공(230)의 경계부분 중 일부분에 구비될 수 있다. 일 예로 가속기(100)의 단면 영역에서 좌우방향의 바깥쪽에 치우진 영역에 구비될 수 있다. 하나의 중공(230) 주변에 구비된 돌출부(220)는 다른 중공(230)으로부터 멀어질수록 연장길이가 길어질 수 있으며, 돌출부(220)의 출구(102) 방향의 단부는 전극판(210)의 연장 방향에 경사지게 구성될 수 있다.The
도 4는 제1 실시예에서 등전위면을 도시한 도면이다.Figure 4 is a diagram showing an equipotential surface in the first embodiment.
도 4를 참조하면, 고전압 직류전원장치에서 발생하는 고 전위차에 의해 가속관(100)의 양단의 전극(200)이 연결되면 복수의 전극(200)은 서로 다른 전위를 갖는다. 복수의 전극(200)에 의해 형성된 전기장은 가속관의 입구로 유입된 입자빔을 출구측으로 가속하게 된다. 한 쌍은 입자빔은 전극판(210)에 형성된 한 쌍의 중공을 통하여 가속될 수 있다. 이때 입자빔의 전하와 가속 방향에 근거하여 가속관 양단의 전극에 인가되는 전압이 결정될 수 있다. Referring to FIG. 4, when the
돌출부(220)는 전극(200)에 전압이 형성될 때 등전위면의 형상을 변화시킬 수 있도록 구성된다. 한 쌍의 입자빔은 가속관(100)으로 서로 평행하게 입사될 때 입자빔이 서로 동일한 전하를 가지므로 척력에 의해 서로 멀어지는 방향으로 휘어지게 된다. 따라서 입자빔의 경로가 멀어지게 되면 타겟에 조사되는 지점이 서로 멀어지게 되어 치료효율이 낮아진다. 따라서 한 쌍의 입자빔은 빔 전류를 증가시키면서도 치료효율의 저하를 방지하기 위하여 서로 멀어지지 않고 가속되는 것이 바람직하다. The
도 4에서 확대된 영역에는 돌출부(200)의 유무에 따른 등전위면(Se)이 나타나 있다. 가속관 내의 등전위면은 돌출부가 없는 전극(I)에 의해 대체로 가속경로와 평행하게 등전위면(Se)이 형성된다. 반면 가속관(100) 내의 등전위면은 돌출부(220)가 구비된 전극(200)에 의해 오목한 형상으로 나타난다(II). 즉 돌출부(220)는 가속영역에서 한 쌍의 임자빔의 바깥쪽에서 등전위면을 가속방향으로 약간 변화시킨다. 따라서 가속관(200) 내에서 등전위면(Se)은 입구측으로 약간 치우치게 된다. 이러한 등전위면(Se)의 변화에 의해 입자빔이 돌출부(220)가 구비된 전극(200)을 통과할 때 한 쌍의 입자빔이 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받는다. 따라서 최종적으로 서로 평행한 한 쌍의 입자빔이 출구를 통하여 타겟으로 조사될 수 있다. 다만, 돌출부(220)에 한 쌍의 입자빔이 서로 가까워지는 방향으로 받는 힘은 돌출부(220)의 크기 및 전위차에 주로 영향을 받아 조절될 수 있다. 다양한 실시예에서는 돌출부(220)의 크기와 각 전극에 인가되는 전위가 다르게 적용될 수 있다.In the enlarged area in FIG. 4, the equipotential surface (Se) according to the presence or absence of the
도 5는 제1 실시예에서 입자빔의 속도와 경로를 시각화하여 도시한 도면이며, 도 6은 제1 실시예에서 가속기의 출구와 입자빔을 시각화하여 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram visualizing the speed and path of the particle beam in the first embodiment, and FIG. 6 is a diagram visualizing the exit of the accelerator and the particle beam in the first embodiment.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 실시예에서 한 쌍의 입자빔(1000)은 입구(101)로 평행하게 진입하더라도 가속기(1)룰 통과하는 과정에서 각각의 전하에 의해 척력이 발생하여 서로 멀어지는 방향으로 휘어지게 된다. 그러나 돌출부가 구비된 전극에 의해 중공내(230) 전기장을 전극판(210)이 연장되는 방향과 다르게 변화시켜 한 쌍의 입자빔(1000)은 서로 가까워지는 방향으로 힘을 전달할 수 있게 된다. 따라서 가속관(100) 내 적어도 일부의 조절된 등전위면에 의해 한 쌍의 입자빔(1000)은 가속된 이후 서로 평행하게 타겟을 향하여 조사될 수 있다. 따라서 한 쌍의 입자빔(1000)을 동시에 가속하여 입자빔(1000)의 전류를 증가시킬 수 있으므로 이온원의 출력을 키우지 않고 복수로 구성하여 빔 출력을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따라 가속관에서 가속시키는 이온빔을 한쌍 이상으로 가속할 수 있도록 구성을 변형하는 것도 가능할 것이다.Referring to Figures 5 and 6, in the first embodiment, even if a pair of particle beams 1000 enter the
이하에서는 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 붕소 중성자 포획 치료용 다발식 정전형 가속기에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the bundle electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 10.
본 실시예에서도 전술한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있으며, 이에 대하여는 중복기재를 피하기 위하여 그 설명을 생략하고 차이가 있는 구성에 대하여 설명하도록 한다.This embodiment may also include the same components as the above-described embodiment, and to avoid redundant description, description thereof will be omitted and differences in configuration will be described.
도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예인 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기의 부분절개사시도이다. Figure 7 is a partially cut-away perspective view of a bunch electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy, which is a second embodiment according to the present invention.
도 7을 참조하면 제2 실시예는 돌출부(220)는 전술한 실시예와 같이 한 쌍의 입자빔이 출구측에서 서로 멀어지지 않도록 등전위면을 조절할 수 있다. 이때 구비된 대부분의 전극판(210)에 돌출부(220)가 구비되는 경우 한 쌍의 입자빔의 가속경로를 더 크게 조절할 수 있다.Referring to FIG. 7, in the second embodiment, the
도 8은 제2 실시예에서 전극을 확대하여 도시한 도면이다.Figure 8 is an enlarged view of the electrode in the second embodiment.
도 8을 참조하면, 전극판(220)에 하나의 중공(230)이 형성될 수 있다. 하나의 중공(230)은 대체로 좌우 방향으로 긴 내경을 갖도록 구성될 수 있다. 하나의 중공(230)에는 한 쌍의 입자빔이 통과하는 가속경로가 형성될 수 있다. 돌출부(220)는 하나의 중공이 형성되는 전극판의 좌우 방향의 경계에 구비될 수 있다. 돌출부(220)의 형상은 제1 실시예와 유사하게 전극판(210)의 중공(230)이 형성된 단부에서 좌우 방향 외측으로 갈수록 돌출부(220)의 높이가 커질 수 있도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 8, one hollow 230 may be formed in the
도 9는 제2 실시예에서 등전위면을 도시한 도면이다.Figure 9 is a diagram showing an equipotential surface in the second embodiment.
도 9를 참조하면, 제2 실시예에 의해 하나의 전극판(210)에 형성된 등전위면(Se)은 한 쌍의 입자빔의 가속경로를 사이에 두고 양측이 출구측으로 조절될 수 있다. 중공(230)의 중심부분의 등전위면(Se)은 입구 측으로 오목하게 형성될 수 있다.Referring to FIG. 9, the equipotential surface Se formed on one
따라서 한 쌍의 전자빔은 돌출부(220)가 구비된 전극(200)을 통과하면서 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받아 모일 수 있게 된다. 이때 대부분의 전극에 돌출부(220)가 구비되므로 전술한 실시예보다 한 쌍의 입자빔은 가속관 내에서 서로 가까워지는 방향으로 더 많이 휘어지게 된다.Accordingly, a pair of electron beams can be gathered by receiving force in a direction to approach each other while passing through the
도 10은 제2 실시예에서 입자빔의 속도와 경로를 시각화하여 도시한 도면이다. Figure 10 is a diagram visualizing the speed and path of the particle beam in the second embodiment.
도 10을 참조하면, 제2 실시예에 따른 다발식 정전형 가속기(1)는 한 쌍의 입자빔이 가속관 내에서 서로 밀어내는 척력에도 불구하고 가속관 내에 형성된 전기장에 의해 타겟에 적어도 일부가 중첩시킬 수 있다. 본 실시예에서 한 쌍의 입자빔(1000)이 입구(101)로 평행하게 조사되더라도 한 쌍의 입자빔(1000)은 출구(102)를 통과할 때 까지 가속관 내에서 서로 가까워지는 방향으로 휘어지게 된다.Referring to FIG. 10, the bundle electrostatic accelerator 1 according to the second embodiment overlaps at least a portion of the target with the electric field formed within the accelerating tube despite the repulsive force of a pair of particle beams pushing each other within the accelerating tube. You can do it. In this embodiment, even if the pair of particle beams 1000 are irradiated in parallel to the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기는 2개 이상의 가속기를 운용하는 효과를 가지며, 입자빔 전류의 증가 및 열외 중성자의 플럭스를 증가시켜 치료 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the multiple electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy according to the present invention has the effect of operating two or more accelerators, and treatment efficiency can be improved by increasing the particle beam current and the flux of extrathermal neutrons. .
1: 다발식 정전형 가속기
100: 가속관 튜브
200: 전극
210: 전극판
220: 돌출부
230: 중공
1000: 입자빔1: Bundle type electrostatic accelerator
100: acceleration tube 200: electrode
210: electrode plate 220: protrusion
230: hollow 1000: particle beam
Claims (10)
상기 가속관 튜브에 길이 방향을 따라 소정 간격으로 구비되며, 상기 한 쌍의 입자빔을 가속할 수 있도록 일측이 상기 내부공간으로 노출되는 복수의 전극; 및
상기 복수의 전극 중 적어도 일부는 상기 입자빔의 진행방향과 평행한 방향으로 연장되는 돌출부를 포함하는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기.an acceleration tube extending in the longitudinal direction and defining an internal space that serves as an acceleration path for a pair of particle beams;
a plurality of electrodes provided at predetermined intervals along the length of the accelerating tube and having one side exposed to the internal space to accelerate the pair of particle beams; and
A bunch-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy, wherein at least some of the plurality of electrodes include protrusions extending in a direction parallel to the direction of travel of the particle beam.
상기 전극은 각각 등 전위를 형성하며, 상기 한 쌍의 입자빔을 동시에 가속시킬 수 있도록 구성되는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기.According to claim 1,
The electrodes each form an equal potential, and the bundle electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy is configured to simultaneously accelerate the pair of particle beams.
상기 돌출부는,
상기 입자빔 가속공간 내에서 형성되는 등전위면이 상기 입자빔의 가속경로와 반대방향으로 오목하게 나타날 수 있도록 구성되는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기.According to clause 2,
The protrusion is,
A bunch-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy configured so that the equipotential surface formed within the particle beam acceleration space appears concave in a direction opposite to the acceleration path of the particle beam.
상기 복수의 전극은 외부의 고전압 직류 전원장치에 각각 연결되며, 인접하는 전극과 소정 전위차가 발생되도록 구성되는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기.According to clause 3,
The plurality of electrodes are each connected to an external high-voltage direct current power supply, and are configured to generate a predetermined potential difference with adjacent electrodes.
상기 복수의 전극 각각은 두께 방향으로 상기 한 쌍의 입자빔이 통과할 수 있도록 중공이 형성되는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기.According to clause 4,
A bunch-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy, wherein each of the plurality of electrodes is hollow to allow the pair of particle beams to pass through in the thickness direction.
상기 복수의 전극 각각은 상기 중공이 한 쌍으로 구성되며,
상기 중공은 각각의 상기 임자빔이 통과하면서 가속될 수 있도록 구성되는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기.According to clause 5,
Each of the plurality of electrodes consists of a pair of hollows,
The hollow is a bunch-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy that is configured to accelerate each of the electron beams as they pass through.
상기 복수의 전극 각각은 하나의 중공이 형성되며,
상기 하나의 중공을 통하여 상기 한 쌍의 입자빔이 통과하면서 가속될 수 있도록 구성되는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기.According to clause 5,
Each of the plurality of electrodes is formed with one hollow,
A multiple-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy configured to accelerate the pair of particle beams while passing through the single hollow.
상기 전극은 상기 입자빔의 통과방향과 직교하는 방향으로 연장되는 전극판을 포함하며,
상기 중공은 상기 전극판의 두께방향으로 형성되며,
상기 돌출부는 상기 전극판의 중공이 형성되는 경계 중 일부에서 상기 입자빔의 통과 방향으로 연장되어 구성되는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기.According to clause 4,
The electrode includes an electrode plate extending in a direction perpendicular to the direction of passage of the particle beam,
The hollow is formed in the thickness direction of the electrode plate,
The protrusion is configured to extend in the direction of passage of the particle beam from a portion of the boundary where the hollow of the electrode plate is formed. A bunch-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy.
상기 돌출부는 상기 중공의 둘레를 따라 상기 연장길이가 달라지도록 구성되는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기.According to clause 7,
The protrusion is a bundle-type electrostatic accelerator for boron neutron capture therapy in which the extension length is configured to vary along the circumference of the hollow.
상기 돌출부는 폭 방향에 대칭적으로 구성되며, 상기 폭 방향으로 멀어질수록 상기 연장길이가 길어지도록 구성되는 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기.According to clause 7,
The protrusion is configured symmetrically in the width direction, and the extension length becomes longer as the distance in the width direction increases.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240106761A true KR20240106761A (en) | 2024-07-08 |
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