TWI743122B - 用以產生中子之系統及方法 - Google Patents

用以產生中子之系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI743122B
TWI743122B TW106115440A TW106115440A TWI743122B TW I743122 B TWI743122 B TW I743122B TW 106115440 A TW106115440 A TW 106115440A TW 106115440 A TW106115440 A TW 106115440A TW I743122 B TWI743122 B TW I743122B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
rotating
ion beam
stack
ion
angle
Prior art date
Application number
TW106115440A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201801120A (zh
Inventor
傑弗里 萊汀
隆夫 逆瀨
威廉 H. 帕克
西奧多 H. 斯米克
Original Assignee
美商中子療法股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商中子療法股份有限公司 filed Critical 美商中子療法股份有限公司
Publication of TW201801120A publication Critical patent/TW201801120A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI743122B publication Critical patent/TWI743122B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H3/00—Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
    • H05H3/06—Generating neutron beams
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • A61N5/1078—Fixed beam systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • A61N5/1079—Sharing a beam by multiple treatment stations
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/04—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
    • G21G1/10—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators by bombardment with electrically charged particles
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G4/00—Radioactive sources
    • G21G4/02—Neutron sources
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/04—Irradiation devices with beam-forming means
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/08—Holders for targets or for other objects to be irradiated
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/001—Arrangements for beam delivery or irradiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1087—Ions; Protons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1089—Electrons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/109—Neutrons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1092—Details
    • A61N2005/1095—Elements inserted into the radiation path within the system, e.g. filters or wedges
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/001—Arrangements for beam delivery or irradiation
    • H05H2007/008—Arrangements for beam delivery or irradiation for measuring beam parameters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10—Nuclear fusion reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

本揭示內容係關於一種離子束總成，其中結合位於該射束之任一側的兩個束集堆使用相對小的偏轉角度(自束線中心約15°)。在一些實施例中，此等兩個束集堆與磁體總成之組合可提供一離子束濾件。在一些實施例中，所得的系統提供較小、更安全且更可靠的離子束。在一些實施例中，該離子束可為質子束。

Description

用以產生中子之系統及方法
本申請案主張提交於2016年5月12日之美國臨時專利申請案第62/335,233號之優先權及權益，該美國臨時專利申請案之揭示內容以全文引用方式併入本文。
本揭示內容係關於使用具有離子束濾件之系統產生中子之方法及系統。
藉由粒子加速器或經由其他手段產生之離子束可用來藉由用離子束轟擊中子產生靶材來產生中子。然後，所產生之中子可用於例如硼中子捕獲治療(BNCT)之程序。然而，在一些系統中，離子束或質子束為高功率的，且在不適當地受控時，可能對內部使用該離子束或質子束之系統造成損害。
本揭示內容係關於一種離子束總成，其中結合位於射束之任一側的兩個束集堆使用相對小的偏轉角度(自束線中心約15°)。兩個束集堆與磁體總成之組合可提供一離子束濾件。所得系統提供較小、更安全且更可靠的離子束。在一些實施例中，離子束可為質子束。
本揭示內容係關於一種用於產生中子之系統。該系統可具有：離子源，其經組配來產生離子束；以及磁體系統，其經組配來將離子束自離子束中心偏轉一第一角度。該系統可具有旋轉中子源，該旋轉中子源置設在自射束中心之第一角度處，且經組配來接收離子束並產生中子通量。該系統可具有第一旋轉束集堆，該第一旋轉束集堆經組配來自離子束接收第一多個離子。該系統可具有第二旋轉束集堆，該第二旋轉束集堆置設在自離子束中心之第二角度處，且經組配來自離子束接收第二多個離子，其中第二角度大於第一角度。
在一些實施例中，離子束可為質子束、氘束、或其組合。
在一些實施例中，第一角度可介於0度與45度之間。在一些實施例中，第一角度可實質上為15度。
在一些實施例中，第一旋轉束集堆及旋轉中子源可具有用於水冷卻之內部冷卻通道。
在一些實施例中，第一旋轉束集堆可為石墨、鋁、或其組合。在一些實施例中，第二旋轉束集堆可為石墨。在一些實施例中，旋轉中子源可為鋰。
在一些實施例中，第一旋轉束集堆可具有一或多個開口，且第一射束檢測器可置設在第一旋轉束集堆後面用以監測離子束之輪廓。在一些實施例中，旋轉中子源可具有一或多個開口，且第二射束檢測器可置設在旋轉中子源後面用以監測離子束之輪廓。
在一些實施例中，第一旋轉束集堆可置設於離子束之直通路徑上。
本揭示內容亦係關於一種用於產生中子之方法。該方法可包括：藉由離子源產生離子束，且藉由磁體系統將離子束自離子束中心偏轉一第一角度。該方法可包括：接收離子束，且藉由置設在自離子束中心之第一角度處的中子源產生中子通量。該方法可包括：藉由第一旋轉束集堆自離子束接收第一多個離子。該方法可包括：藉由置設在自離子束中心之第二角度處的第二旋轉束集堆自離子束接收第二多個離子，其中第二角度大於第一角度。
在一些實施例中，該方法可包括：產生質子束、氘束或其組合作為離子束。
在一些實施例中，第一角度可介於0度與45度之間。在一些實施例中，第一角度可實質上為15度。
在一些實施例中，該方法可包括：藉由使水通過第一旋轉束集堆及旋轉中子源中之內部冷卻通道，來冷卻第一旋轉束集堆及旋轉中子源。
在一些實施例中，第一旋轉束集堆可為石墨、鋁、或其組合。在一些實施例中，第二旋轉束集堆可為石墨。在一些實施例中，旋轉中子源可為鋰。
在一些實施例中，該方法可包括：使離子束通過第一旋轉束集堆上之一或多個開口，且藉由第一旋轉束集堆後面的第一射束檢測器接收離子束，以監測離子束之輪廓。在一些實施例中，該方法可包括：使離子束通過 旋轉中子源上之一或多個開口，且藉由旋轉中子源後面的第二射束檢測器接收離子束，以監測離子束之輪廓。
在一些實施例中，該方法可包括：將第一旋轉束集堆置設在離子束之直通路徑上。
100、200:射束傳送系統
102、202:離子束/射束
104:(偏轉器)磁體系統/偏轉器磁體
106:質子束
108:(旋轉)鋰靶材
110:射束軌跡
112:H2 +射束/束集堆
114:旋轉束集堆
204:磁體系統
208:旋轉鋰靶材/鋰靶盤
210:(射束)軌跡
212:H2 +射束/H2 +位置
214:(第一)旋轉束集堆/(第一)束集堆
215:(第二)旋轉束集堆/(第二)束集堆
216:質子
218:「直通式」(射束調諧)位置
當結合下列圖式考慮時，參考所揭示標的之以下詳細描述可更全面地理解所揭示標的之各種目的、特徵及優點，其中相似參考編號標識相似元件。
圖1展示根據本揭示案之一些實施例的基於90°磁性射束偏轉之射束傳送系統示意圖。
圖2展示根據本揭示案之一些實施例的基於自加速器產生之射束的15°偏轉/分析之射束傳送系統示意圖。
在以下描述中，闡述關於所揭示標的之系統及方法及其中可操作此類系統、方法及介質之環境等的許多特定細節，以便提供對所揭示標的之徹底理解。然而，熟習此項技術者將明白，所揭示標的可在無此類特定細節的情況下實踐，且將明白在此項技術中熟知之某些特徵不被詳細描述，以便避免使所揭示標的複雜化。此外，將理解，在下文中所提供之實例為示範性的，且將理解，可以設想存在處於所揭示標的範疇內的其他系統及方法。
所描述之中子產生器係基於7Li(p,n)7Be反應。當具有能量範圍在1.882MeV(反應臨限)與約2.6MeV 之間的質子束與一鋰靶材碰撞時，產生中子。該靶材由中子能量減速劑圍繞，該中子能量減速劑消除在反應中產生的高能量中子，且導致處於0.5eV至10keV之範圍內的典型中子能譜。此等超熱中子很適合用於BNCT。
高能量質子可利用若干加速器技術產生，該等加速器技術包括但不限於靜電(「單端式」或「串聯式」)、線性加速器、射頻四極及迴旋加速器。一些加速器架構可產生專用於BNCT中之高功率(~100kW)、高電流(~40mA)質子束。此等加速器可藉由能夠操縱高功率(~100kW)質子束之鋰靶材技術(參見於2016年5月5日提交之美國申請案第15/147,565號，標題為「硼中子捕獲治療用之中子靶材(Neutron Target for Boron Neutron Capture Therapy)」，其以全文引用方式併入本文)使用。
將此高功率射束自加速器傳送至鋰靶材可存在若干技術挑戰，如在下文所論述的。
第一，自質子加速器產生的離子束通常含有除質子以外的非所欲離子物種，其不助於中子之產生。此等可包括在離子源中產生之諸如H2 +、H3 +、N+、O+、OH+等之未被濾出的離子。此等非所欲離子可能在主射束與加速器管中之剩餘氣體原子或分子碰撞時經產生為二次離子，且亦可朝向靶材加速。
含有具不同質量或能量之離子的離子束可藉由使射束通過一扇形磁體而容易地被過濾。此技術用於同位素分離器及質譜儀系統兩者，並利用根據以下方程式 所見橫穿磁場之離子的曲率半徑取決於磁場的事實：R α H-1e-1 E1/2M1/2其中R為曲率半徑，H為磁場，e為離子上之電荷，M為離子質量，而E為離子能量。
對於給定撓曲幾何形狀而言，藉由將磁場調整至適當值，所需要的離子物種可容易地經選中並導引至靶材。
在高功率~100kW射束的情況下，應注意，即使是主射束之很小非所欲部分，亦可具有顯著的功率，且能夠對射束操縱系統造成損害。例如，自離子源產生之H2 +離子之部分可通常為總射束輸出之~10%，且將導致加速後之~10kW的射束功率。
第二，若加速器之高電壓部分因加速器管或高電壓絕緣結構中之電弧而擾亂，則質子束能量可能暫時降低，且射束可能以較小半徑偏轉，從而引導該射束遠離其在扇形磁體中之預期路徑。在此種情況下，射束可能撞擊系統中不能夠操縱高功率的區域。在此之「結構」可指代高電壓設備(加速器行)中除管以外的任何部分(其僅為加速器電極及居間的絕緣體、將真空與加壓的六氟化硫(「SF6」)氣體分離的氣密封式外殼)。因此，該結構可包括電力供應、傳動軸、交流發電機及實體支撐此等物件之任何結構性元件。在一些實施例中，該結構可浸於SF6中。
第三，控制系統中之一或多個操作者誤差可能意外地誤導射束進入系統中容易受損之區域。
第四，添加中子吸收材料(例如混凝土)來防止在靶材上產生鋰的中子與質子加速器之間的直接「視線」之能力，為射束傳送系統之另一要求。這將顯著地更難藉由在其束線中無彎曲的傳送系統來達成。
圖1展示基於90°磁性射束偏轉之射束傳送系統100的簡單示意圖。在一些實施例中，在操作期間，射束傳送系統100可包括來自加速器之離子束102、磁體系統104、質子束106、旋轉鋰靶材108及旋轉束集堆114。圖1亦展示高電壓電弧期間的典型射束軌跡110及H2 +射束112。整個系統可置設在真空腔室內。
在正常操作順序中，首先在偏轉器磁體系統104關閉的情況下，將射束102調諧至直通式束集堆112處之所要強度。然後，打開偏轉器(分析器)磁體104，以便將質子束在此實例中以90°度朝向鋰靶材108引導。在一些實施例中，離子源可在通常稱為射束掃掠之此製程期間關閉，以防止對真空腔室之壁部造成損害。
圖2展示基於自加速器產生之射束之15°偏轉/分析的射束傳送系統200之簡單示意圖。圖2所示射束傳送系統200可包括離子束202、磁體系統204、旋轉鋰靶材208、第一旋轉束集堆214、第二旋轉束集堆215。圖2亦展示高電壓電弧期間之典型射束軌跡210及H2 +射束212。第一旋轉束集堆214展示操作期間之「直通式」射束調諧位置218及H2 +位置212兩者。第二旋轉束集堆215展示電弧期間表示兩種不同電壓崩潰程度之兩種典型射束軌 跡210。此等軌跡210表示在電弧期間可存在之典型高功率射束範圍。射束角可稍微大於15°，但其可能難以維持所要的光學性質(例如，無射束腰部)。射束角可稍微小於15，但其變得更難以避免從靶材至加速器之視線。
如圖2所示，在一些實施例中，已添加兩個旋轉束集堆214、215。第一束集堆214可用來在偏轉器磁體關閉時調諧處於「直通式」位置218中之系統，且第一束集堆214經設計來操縱全射束功率。第一束集堆214亦可用來在正常操作期間收集H2 +射束212及任何額外的重離子污染物。第二束集堆215可收集偏轉大於15°之任何射束，該等射束可出現在加速器中之高電壓供應中之一或多者的電壓崩潰期間。在一些實施例中，第一旋轉束集堆214可與旋轉鋰靶材208具有相似直徑。在一些實施例中，第一旋轉束集堆214可具有比旋轉鋰靶材208更大的直徑。在一些實施例中，第二旋轉束集堆215可具有比第一束集堆214及旋轉鋰靶材208小得多的直徑。在一個實施例中，旋轉鋰靶材208、第一旋轉束集堆214及第二旋轉束集堆215可分別具有1.2m、1.5m及0.6m之直徑。
此等束集堆214、215可為水冷卻式旋轉盤，如在2016年5月5日提交之美國申請案第15/147,565號標題為「硼中子捕獲治療用之中子靶材(Neutron Target for Boron Neutron Capture Therapy)」中描述之鋰靶材中所使用的，該案以全文引用方式併入本文。在一些實施例中，可使用石墨盤，其可藉由至真空腔室之水冷卻壁的輻射來 耗散射束功率。在一些實施例中，第二旋轉束集堆215可為藉由輻射冷卻而被冷卻之石墨盤，而第一旋轉束集堆214及旋轉鋰靶材208可具有用於水冷卻之內部冷卻通道。在一些實施例中，第一旋轉束集堆214與旋轉鋰靶材208相比可具有不同構造(亦即，冷卻通道、瓣之形狀及數目、直徑及材料)。在一些實施例中，第一旋轉束集堆214可具有開口之陣列，且第一射束檢測器可置設在第一旋轉束集堆214後面，以便離子源之輪廓可得以判定。在一些實施例中，旋轉鋰靶材208可包括開口之陣列，且第二射束檢測器可置設在旋轉中子源後面，以便離子源之輪廓可得以判定。
第一旋轉束集堆214可包括經選擇來限制伽瑪及中子輻射危害之材料，此種輻射危害由在設置操作期間於第一旋轉束集堆214上的全功率射束衝擊及在正常操作期間於第一旋轉束集堆214上的經過濾的分子束衝擊所產生。在一些實施例中，若離子源為質子束，則第一旋轉束集堆214可為石墨。在一些實施例中，若離子源為氘束，則第一旋轉束集堆214可為鋁。
藉由圖2所示組態可見，來自加速器之高功率的射束202(~100kW)可在操作期間安全地被含在內。一或多個射束可僅撞擊經設計來操縱全射束功率之鋰靶盤208或第一旋轉束集堆214。
最終，應注意，磁偏轉角避免了自Li靶材區域至加速器之直接視線。此架構賦能於中子輻射遮蔽(混凝 土塊、塑膠、鋼、鉛等)之策略性放置，以便預防對加速器所造成中子輻射損害的問題。
所描述之系統可具有下列優點：(1)更小(因較小角度)更簡單的磁體；(2)用於設施設計之更方便的線性佈局；以及(3)束集堆可亦作為射束限制孔徑行使功能，其精確界定主靶材上射束可能撞擊之區域。此第三優點可防止任何雜散射束到達系統之未受保護區域。與包括用於此目的之專用束集堆的大角度系統相比，在小角度情況中需要較少束集堆。
所描述之系統亦可導致改良的束流光學(beam optics)；特別而言，15°偏轉器可消除對束線中之腰部的需要。束線中之腰部為射束跨越自身而因此變得高度聚焦之地點。腰部之存在對鄰近束線結構以及主靶材而言為危害。此因，歸咎於不穩定性、磁體故障、操作者誤差或其他不正常環境，腰部可能意外地經引導至束線之更下游的組件上。在無腰部之15°束線的情況下，此故障模式之可能性大大降低。
因此，所揭示標的之特徵得以概括，以便更好地理解其隨後的詳細描述，且以便可更好地理解所揭示標的對現有技術之貢獻。
在此方面，在詳細解釋所揭示標的之至少一個實施例之前，應理解，所揭示標的不限於闡述在以下描述中或例示在圖式中的其對構造細節及對組件配置之應用。所揭示標的能夠有其他實施例並按多種方式實踐及實 施。此外，應理解，本文所使用的用語及術語用於描述之目的，且不應被視為限制的。
因而，熟習此項技術者將理解，本揭示內容所基於之概念可容易地用作設計實施所揭示標的之一些目的之其他結構、方法及系統的基礎。
儘管已在前述示範性實施例中描述及例示所揭示標的，但應理解，本揭示內容已僅藉由實例之方式做出，且可在不脫離所揭示標的之精神及範疇的情況下，做出所揭示標的之實行方案之細節的許多變化。
200:射束傳送系統
202:離子束/射束
204:磁體系統
208:旋轉鋰靶材/鋰靶盤
210:(射束)軌跡
212:H2 +射束/H2 +位置
214:(第一)旋轉束集堆/(第一)束集堆
215:(第二)旋轉束集堆/(第二)束集堆
216:質子
218:「直通式」(射束調諧)位置

Claims (22)

  1. 一種用以產生中子之系統，該系統包含：一離子源，其經組配來產生一離子束；一磁體系統，其經組配來將該離子束自該離子束之中心偏轉一第一角度；一旋轉中子源，其置設在自該離子束之該中心之該第一角度處，且經組配來接收該離子束及產生一中子通量；一第一旋轉束集堆，其經組配來自該離子束接收一第一多個離子；以及一第二旋轉束集堆，其置設在自該離子束之該中心之一第二角度處，且經組配來自該離子束接收一第二多個離子，其中該第二角度大於該第一角度。
  2. 如請求項1之系統，其中該離子束包含一質子束、一氘束、或其組合。
  3. 如請求項1之系統，其中該第一角度介於0度與45度之間。
  4. 如請求項3之系統，其中該第一角度實質上為15度。
  5. 如請求項1之系統，其中該第一旋轉束集堆及該旋轉中子源包含用於水冷卻之內部冷卻通道。
  6. 如請求項1之系統，其中該第一旋轉束集堆包含石墨、鋁、或其組合。
  7. 如請求項1之系統，其中該第二旋轉束集堆包含石墨。
  8. 如請求項1之系統，其中該旋轉中子源包含鋰。
  9. 如請求項1之系統，進一步包含：位於該第一旋轉束集堆上的一或多個開口，以及位於該第一旋轉束集堆後面用以監測該離子束之一輪廓的一第一射束檢測器。
  10. 如請求項1之系統，其進一步包含：位於該旋轉中子源上的一或多個開口，以及位於該旋轉中子源後面用以監測該離子束之一輪廓的一第二射束檢測器。
  11. 如請求項1之系統，其中該第一旋轉束集堆置設於該離子束之一直通路徑上。
  12. 一種用以產生中子之方法，該方法包含：藉由一離子源產生一離子束；藉由一磁體系統將該離子束自該離子束之中心偏轉一第一角度；接收該離子束，且藉由置設在自該離子束之該中心之該第一角度處的一旋轉中子源產生一中子通量；藉由一第一旋轉束集堆自該離子束接收一第一多個離子；以及藉由置設在自該離子束之該中心之一第二角度處的一第二旋轉束集堆自該離子束接收一第二多個離子，其中該第二角度大於該第一角度。
  13. 如請求項12之方法，其進一步包含：產生一質子束、一氘束或其組合作為該離子束。
  14. 如請求項12之方法，其中該第一角度介於0度與45度之間。
  15. 如請求項14之方法，其中該第一角度實質上為15度。
  16. 如請求項12之方法，其進一步包含：藉由使水通過該第一旋轉束集堆及該旋轉中子源中之內部冷卻通道，來冷卻該第一旋轉束集堆及該旋轉中子源。
  17. 如請求項12之方法，其中該第一旋轉束集堆包含石墨、鋁、或其組合。
  18. 如請求項12之方法，其中該第二旋轉束集堆包含石墨。
  19. 如請求項12之方法，其中該旋轉中子源包含鋰。
  20. 如請求項12之方法，其進一步包含：使該離子束通過該第一旋轉束集堆上之一或多個開口；以及藉由該第一旋轉束集堆後面的一第一射束檢測器接收該離子束，以監測該離子束之一輪廓。
  21. 如請求項12之方法，其進一步包含：使該離子束通過該旋轉中子源上之一或多個開口；以及藉由該旋轉中子源後面的一第二射束檢測器接收該離子束，以監測該離子束之一輪廓。
  22. 如請求項12之方法，其進一步包含：將該第一旋轉束集堆置設在該離子束之一直通路徑上。
TW106115440A 2016-05-12 2017-05-10 用以產生中子之系統及方法 TWI743122B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662335233P 2016-05-12 2016-05-12
US62/335,233 2016-05-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201801120A TW201801120A (zh) 2018-01-01
TWI743122B true TWI743122B (zh) 2021-10-21

Family

ID=60267787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106115440A TWI743122B (zh) 2016-05-12 2017-05-10 用以產生中子之系統及方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11589452B2 (zh)
EP (1) EP3456159B1 (zh)
JP (1) JP6820352B2 (zh)
CN (1) CN109565923B (zh)
NZ (1) NZ747816A (zh)
TW (1) TWI743122B (zh)
WO (1) WO2017196659A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10820404B2 (en) * 2018-08-21 2020-10-27 General Electric Company Neutron generator with a rotating target in a vacuum chamber
JP7212880B2 (ja) 2018-09-27 2023-01-26 株式会社トプコン 非破壊検査システム及び非破壊検査方法
JP2020051945A (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 株式会社トプコン 非破壊検査システム、中性子照射源及び中性子照射方法
CA3148953A1 (en) 2019-08-30 2021-03-04 Vladislav VEKSELMAN Systems, devices, and methods for beam position monitoring and beam imaging
KR20220053001A (ko) 2019-08-30 2022-04-28 티에이이 테크놀로지스, 인크. 고품질 이온 빔 형성을 위한 시스템들, 디바이스들 및 방법들
US12036421B2 (en) 2021-05-25 2024-07-16 The Trustees Of Dartmouth College Systems and methods for FLASH therapy

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060140343A1 (en) * 2003-08-04 2006-06-29 X-Ray Optical Systems, Inc. In-situ X-ray diffraction system using sources and detectors at fixed angular positions
WO2009142543A2 (en) * 2008-05-22 2009-11-26 Vladimir Yegorovich Balakin Charged particle beam injection method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US20090309038A1 (en) * 2008-05-22 2009-12-17 Dr. Vladimir Balakin Charged particle beam extraction method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
WO2014046641A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-27 Halliburton Energy Services, Inc. Method and system of a neutron tube
US20140130741A1 (en) * 2011-11-15 2014-05-15 Gtat Corporation Ion implant apparatus and a method of implanting ions
TW201603099A (zh) * 2014-07-11 2016-01-16 Gtat公司 用於控制高功率離子束的系統
WO2016060867A1 (en) * 2014-10-15 2016-04-21 Gtat Corporation Generating neutrons using a rotating neutron source material

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4090086A (en) * 1974-03-18 1978-05-16 Tdn, Inc. Method and apparatus for generating neutrons
US4119858A (en) * 1976-08-11 1978-10-10 Lawrence Cranberg Compact long-lived neutron source
JPS54101092A (en) * 1978-01-27 1979-08-09 Toshiba Corp Deflecting magnet of neutron particle injection heating unit
JPS59130099A (ja) * 1983-01-18 1984-07-26 石川島播磨重工業株式会社 中性子発生装置
US4596687A (en) * 1984-05-29 1986-06-24 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Neutral particle beam intensity controller
US5870447A (en) * 1996-12-30 1999-02-09 Brookhaven Science Associates Method and apparatus for generating low energy nuclear particles
KR100768944B1 (ko) 2006-02-15 2007-10-19 재단법인 한국원자력의학원 열분산 고선속 중성자 표적시스템
EP2329692B1 (en) * 2008-08-11 2018-03-21 Ion Beam Applications S.A. High-current dc proton accelerator
JP5532728B2 (ja) 2009-08-04 2014-06-25 三菱電機株式会社 中性子発生源用ターゲット
CN203057673U (zh) 2013-01-27 2013-07-10 兰州大学 聚变反应强流加速器中子源的旋转靶
WO2016035151A1 (ja) * 2014-09-03 2016-03-10 三菱電機株式会社 可搬型線形加速器システムおよびそれを備えた可搬型中性子源
DK3291884T3 (da) * 2015-05-06 2021-05-25 Neutron Therapeuutics Inc Neutronmål for behandling med boronneutronindfangning
US10462893B2 (en) * 2017-06-05 2019-10-29 Neutron Therapeutics, Inc. Method and system for surface modification of substrate for ion beam target

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060140343A1 (en) * 2003-08-04 2006-06-29 X-Ray Optical Systems, Inc. In-situ X-ray diffraction system using sources and detectors at fixed angular positions
WO2009142543A2 (en) * 2008-05-22 2009-11-26 Vladimir Yegorovich Balakin Charged particle beam injection method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US20090309038A1 (en) * 2008-05-22 2009-12-17 Dr. Vladimir Balakin Charged particle beam extraction method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US20140130741A1 (en) * 2011-11-15 2014-05-15 Gtat Corporation Ion implant apparatus and a method of implanting ions
WO2014046641A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-27 Halliburton Energy Services, Inc. Method and system of a neutron tube
TW201603099A (zh) * 2014-07-11 2016-01-16 Gtat公司 用於控制高功率離子束的系統
WO2016060867A1 (en) * 2014-10-15 2016-04-21 Gtat Corporation Generating neutrons using a rotating neutron source material

Also Published As

Publication number Publication date
US20200196428A1 (en) 2020-06-18
US11589452B2 (en) 2023-02-21
CN109565923A (zh) 2019-04-02
WO2017196659A1 (en) 2017-11-16
EP3456159A4 (en) 2019-12-18
NZ747816A (en) 2024-08-30
TW201801120A (zh) 2018-01-01
EP3456159A1 (en) 2019-03-20
EP3456159B1 (en) 2023-04-26
JP6820352B2 (ja) 2021-01-27
CN109565923B (zh) 2021-02-09
JP2019519071A (ja) 2019-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI743122B (zh) 用以產生中子之系統及方法
Bracco Commissioning scenarios and tests for the LHC collimation system
Boscolo et al. Low emittance muon accelerator studies with production from positrons on target
Hermes Heavy-ion collimation at the Large Hadron Collider: simulations and measurements
Bollen et al. A study of gas-stopping of intense energetic rare isotope beams
US20220304136A1 (en) Use of magnetic elements to shape and defocus charged particle beams
JP2012099354A (ja) 粒子加速器及びｂｎｃｔ装置
Ainsworth et al. An upgrade path for the Fermilab accelerator complex
Machicoane et al. First results at 24 GHz with the superconducting source for ions (SuSI)
Ciavola et al. Recent developments of the EXCYT project
Lückhof Background processes affecting the machine-detector interface at FCC-ee with focus on synchrotron radiation at 182.5 GeV beam energy
WO2022079993A1 (ja) 荷電粒子線の入射装置及びその入射方法
Podadera Aliseda New developments on preparation of cooled and bunched radioactive ion beams at ISOL-facilities: the ISCOOL project and the rotating wall cooling
Dorda Compensation of long-range beam-beam interaction at the CERN LHC
Scandale Proton–Proton and Proton–Antiproton Colliders
JP7535972B2 (ja) 荷電粒子ビーム輸送装置
JP7481753B2 (ja) 粒子線治療装置
JP2018004455A (ja) 重イオンビーム生成装置及び方法
JP2024084030A (ja) ビーム輸送システムおよび方法、ビーム輸送システムを備える加速器および該加速器を有するイオン源
KISHIDA RI BEAM FACTORY PROJECT AT RIKEN
Siggel-King et al. Design of a low energy ion beam facility
JP2019153509A (ja) イオン入射装置及び粒子線治療装置
Schneider et al. Beam Dynamics in the LEBT for FRANZ
Lückhof Background Processes Affecting the Machine-Detector Interface at FCC-ee
Pakhomchuk et al. An 8 MeV H-cyclotron to charge the electron cooling system for HESR