WO2013182220A1 - Verfahren zum ermitteln eines zeitlichen pulsverlaufs - Google Patents

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WO2013182220A1
WO2013182220A1 PCT/EP2012/060479 EP2012060479W WO2013182220A1 WO 2013182220 A1 WO2013182220 A1 WO 2013182220A1 EP 2012060479 W EP2012060479 W EP 2012060479W WO 2013182220 A1 WO2013182220 A1 WO 2013182220A1
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profile
convolution
particle
inversion
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PCT/EP2012/060479
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Peter Simon Aptaker
Paul Beasley
Oliver Heid
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/08—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means
    • G21K1/087—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means by electrical means
    • 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
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    • H05H7/001—Arrangements for beam delivery or irradiation
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    • H05H7/001—Arrangements for beam delivery or irradiation

Definitions

  • the present invention relates to a method for Ermit ⁇ stuffs of a temporal pulse shape of a voltage pulse ge ⁇ Gurss claim. 1
  • An object of the present invention is to provide an improved method for determining a temporal pulse progression of a voltage pulse. This object is achieved by a method having the features of claim 1. Preferred developments are specified in the dependent claims.
  • the pulse profile is determined so that a convolution of the pulse profile with the field profile a desired Form has.
  • the pulse profile can then be determined so that the convolution has a particularly favorable shape for a deflection of charged particles.
  • the pulse profile is determined by inversion of the convolution.
  • the inversion of the convolution occurs by linear optimization.
  • the pulse profile can then be determined taking into account further boundary conditions.
  • the inversion is performed by quadratic optimization.
  • the inversion of the convolution also leads in this embodiment to an adapted pulse progression.
  • the inversion of the convolution takes place by linear regularization. This method also advantageously makes it possible to determine a pulse progression whose folding with the field profile has a desired shape.
  • the convolution of the pulse shape with the Feldpro ⁇ fil having an approximately rectangular shape.
  • Figure 1 is a schematic representation of a particle therapy ⁇ device
  • Figure 2 is a schematic representation of a deflection device
  • FIG. 3 shows a first pulse diagram
  • FIG. 4 shows a second pulse diagram
  • FIG. 1 shows in a highly schematic representation of a particle therapy apparatus 100 as an exemplary application from ⁇ steering apparatus to which a voltage pulse is applied with a temporal pulse profile.
  • ⁇ steering apparatus to which a voltage pulse is applied with a temporal pulse profile.
  • ⁇ ble deflection devices can also be used in a variety of other applications.
  • the present invention is by no means limited to the field of particle Thera ⁇ pieaus.
  • the particle therapy device 100 may be used for performing a Par ⁇ tikeltherapie in which a diseased part of a patient is bombarded by charged particles (particles).
  • the charged particles may, for example, be protons.
  • the disease of the patient may be a tumor.
  • the particle therapy device 100 comprises an ion source 110, a packaging device 120, a deflection device 130, a diaphragm 140 and a particle accelerator 150, which are arranged in a z-direction 103 one behind the other.
  • the ion source 110 is 115 ge ⁇ overloaded particles for producing a beam.
  • the particles of the particle beam 115 may be, for example, protons.
  • the particles of the particle beam 115 leave the ion source 110 in a z-direction 103.
  • the particles of the particle beam 115 can upon leaving the ion source 110 may comprise, for example, a Ener ⁇ energy of 10 keV to 20 keV.
  • the yeriervoriques 120 serves to divide the continuous particle beam 115 into discrete bunches 125 to be ⁇ .
  • the particle packets 125 leave the packaging device 120 in the z direction 103.
  • the packaging device 120 can also be dispensed with.
  • the deflection device 130 serves to deflect individual particle packets 125 (or individual particles of the continuous particle beam 115) selectively in a z-direction 103 perpendicular y direction 102 relative to their z direction in the direction of movement 103.
  • Particles and particle packets 125 deflected by the deflecting device 130 do not or do not completely pass through the diaphragm 140 following the deflecting device 130, while non-deflected particles or particle packets 125 pass through the diaphragm 140.
  • the particle therapy device 100 only particles and particle packets 125 deflected in the y direction 102 by the deflection device 130 pass completely through the diaphragm 140.
  • Particles and particle packets 125 that have passed the aperture 140 enter the particle accelerator 150 where they are accelerated to a higher kinetic energy of, for example, 80 MeV to 250 MeV.
  • the particle accelerator 150 may be, for example, a linear accelerator.
  • the particle accelerator 150 may be an RF linear accelerator.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the deflection device 130.
  • the deflection device 130 has a first deflection plate 210 and a second deflection plate 220.
  • the first baffle 210 and the second baffle 220 are each formed as flat plates of, for example, rectangular shape and shown in FIG 2 shown in sectional view. Both baffles 210, 220 are oriented perpendicular to the y-direction 102, that is parallel to the z-direction 103.
  • the particle packets 125 move in the z direction 103 in the middle between the first baffle plate 210 and the second baffle plate 220 through the deflection device 130.
  • the first baffle 210 and the second baffle plate 220 made of an electrically conductive material, beispiels- as a metal or have a coating of conductive material on elekt ⁇ driven.
  • the baffles 210, 220 may be metallic coated printed circuit boards (PCB).
  • PCB printed circuit boards
  • an electrical voltage may be applied to generate an electric field between the baffles 210, 220.
  • the first baffle 210 to a positive potential and the second baffle 220 charged to a negative potential of the same amount ⁇ the.
  • An electric field in the y direction 102 prevailing between the deflection plates 210, 220 of the deflection device 130 has a field profile Ey (z) in the z direction 103, which is typically Gaussian. However, the field profile may also have a different shape.
  • each voltage pulse is applied so that its zeitli ⁇ che center occurs when the center of a particle bunch 125 is located in the center of the baffle plates 210, 220 of the deflection device 130 in the z direction 103rd
  • the particles of the bunches 125 move at a speed v in the z-direction 103 is applied to the Ablenkplat ⁇ th 210, 220 of the deflector 130, a voltage pulse with a temporal pulse profile of V (t), so 125 out particles of a particle bunch acutesände ⁇ tion in y-direction 102, which is proportional to the convolution
  • the fold C (w) In order to deflect a particle packet 125 optimally in the y direction 102, the fold C (w) should have a rectangular shape. Then, each particle of the particle packet 125 undergoes the same rate change. Because of the approximately Gaussian field profile Ey (z) requires, however, a specially ges ⁇ talteten temporal pulse profile of V (t) of the voltage applied to the deflection plates 210, 220 of the deflector 130 voltage pulse.
  • FIG. 3 shows a pulse diagram 300 with a first temporal pulse progression V (t). On a horizontal axis 301, the package position w is plotted. On a vertical axis, a voltage 302 of the voltage pulse applied to the baffles 210, 220 or a field strength 303 of a voltage in y-
  • a first curve 310 represents the approximate gausförmige static field profile 310, so the field profile Ey (z).
  • a second curve 320 represents a rectangular temporal pulse profile V (vt) of a voltage pulse is coupled to the Ab ⁇ guide plates 210, 220 of the deflector 130 is created. The voltage pulse is applied to the baffles 210, 220 of the deflection device 130 such that its time center occurs when the center of a particle packet 125 is located in the center of the baffles 210, 220 of the deflection device 130 in the z direction 103.
  • a third curve 330 shows the resulting convolution C (w). Recognizable, this folding 330 no approximate rectangle shape ⁇ . Therefore, there is no favorable deflection of a deflecting device 130 passing through the particle packet 125.
  • the rectangular pulse 320 has no favorable temporal pulse course.
  • a better temporal pulse progression V (t) of a voltage pulse to be applied to the deflection plates 210, 220 of the deflection device 130 can be determined by inversion of the desired convolution C (w), thus for example by inversion of a rectangular convolution C (w).
  • the temporal pulse profile of V (t) is thereby determined such that the convolution C (w) the ge ⁇ desired shape, for example a rectangular shape or an approximate rectangular shape having at ⁇ .
  • An inversion of the convolution can be done, for example, by linear optimization, by quadratic optimization, by linear regularization or by another approximation method.
  • FIG. 4 shows a further pulse diagram 400.
  • the package position w is again plotted on the horizontal axis 301.
  • a first curve 410 shows the profile of the static field ⁇ profile Ey (z).
  • a second curve 420 shows a temporal pulse progression
  • V (vt) of a voltage pulse determined by linear regularization The voltage pulse is then applied to the deflection plates 210, 220 of the deflector 130 that its time occurs ⁇ Liche center when the center of a Crystalchenpa- kets 125 is located in the center of the baffle plates 210, 220 of the deflector 130 in the z-direction 103 ,
  • a third curve 430 represents the course of the convolution C (w) of the static field profile 410 and the temporal pulse progression 420.
  • the convolution 430 can be seen to have a substantially more rectangular shape than the convolution 330 of the pulse diagram 300 of FIG. 3.
  • the temporal pulse progression 420 of the voltage pulse V (vt) much more suitable to divert Pismepake ⁇ te 125 by the deflection device 130.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Ermitteln eines zeitlichen Pulsverlaufs eines Spannungspulses ist der Spannungspuls dazu vorgesehen, an eine Ablenkvorrichtung zum Ablenken geladener Teilchen angelegt zu werden. Dabei ist die Ablenkvorrichtung ausgebildet, ein elektrisches Feld mit einem räumlichen Feldprofil zu generieren. Die Ablenkvorrichtung ist dazu vorgesehen, von geladenen Teilchen mit einer festgelegten Geschwindigkeit durchlaufen zu werden. Der Pulsverlauf wird so ermittelt, dass eine Faltung des Pulsverlaufs mit dem Feldprofil eine gewünschte Form aufweist.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Ermitteln eines zeitlichen Pulsverlaufs Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermit¬ teln eines zeitlichen Pulsverlaufs eines Spannungspulses ge¬ mäß Patentanspruch 1.
Es ist bekannt, bewegte geladene Teilchen durch elektrische und/oder magnetische Felder abzulenken. Die
US 2010/0060206 AI und die US 2003/0015666 AI beschreiben Magneten zum Ablenken bewegter geladener Teilchen.
Es ist bekannt, elektrische Felder durch Anlegen elektrischer Spannungen an leitfähige Platten zu generieren.
Es ist ebenfalls bekannt Krebserkrankungen durch Bestrahlung des erkrankten Gewebes mit geladenen Teilchen zu behandeln. Ein entsprechendes Partikeltherapiegerät ist beispielsweise in der US 2009/0309046 AI beschrieben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln eines zeitlichen Pulsverlaufs eines Spannungspulses anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln eines zeitlichen Pulsverlaufs eines Spannungspulses ist der Span¬ nungspuls dazu vorgesehen, an eine Ablenkvorrichtung zum Ablenken geladener Teilchen angelegt zu werden. Dabei ist die Ablenkvorrichtung ausgebildet, ein elektrisches Feld mit ei¬ nem räumlichen Feldprofil zu generieren. Die Ablenkvorrich- tung ist dazu vorgesehen, von geladenen Teilchen mit einer festgelegten Geschwindigkeit durchlaufen zu werden. Bei diesem Verfahren wird der Pulsverlauf so ermittelt, dass eine Faltung des Pulsverlaufs mit dem Feldprofil eine gewünschte Form aufweist. Vorteilhafterweise kann der Pulsverlauf dann so ermittelt werden, dass die Faltung eine für eine Ablenkung geladener Teilchen besonders günstige Form aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Pulsverlauf durch Inversion der Faltung ermittelt. Vorteil¬ hafterweise eröffnen sich dadurch zahlreiche Möglichkeiten, den Pulsverlauf an gegebene Bedürfnisse anzupassen. In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Inversion der Faltung durch lineare Optimierung. Vorteilhafterweise kann der Pulsverlauf dann unter Berücksichtigung weiterer Randbedingungen ermittelt werden. In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Inversion durch quadratische Optimierung. Vorteilhafterweise führt die Inversion der Faltung auch in dieser Ausführungsform zu einem angepassten Pulsverlauf. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Inversion der Faltung durch lineare Regularisierung . Auch dieses Verfahren ermöglicht es vorteilhafterweise, einen Pulsverlauf zu ermitteln, dessen Faltung mit dem Feldprofil eine gewünschte Form aufweist.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Pulsverlauf so ermittelt, dass die Faltung des Pulsverlaufs mit dem Feldpro¬ fil eine näherungsweise rechteckige Form aufweist. Vorteil¬ hafterweise ermöglicht eine näherungsweise rechteckige Form der Faltung eine besonders günstige Ablenkung einzelner Teil¬ chenpakete eines Strahls geladener Teilchen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Partikeltherapie¬ geräts; Figur 2 eine schematische Darstellung einer Ablenkvorrichtung;
Figur 3 ein erstes Pulsdiagramm; und Figur 4 ein zweites Pulsdiagramm.
Figur 1 zeigt in stark schematisierter Darstellung ein Partikeltherapiegerät 100 als exemplarische Anwendung einer Ab¬ lenkvorrichtung, an die ein Spannungspuls mit einem zeitli- chen Pulsverlauf angelegt wird. Mit Spannungspulsen betriebe¬ ne Ablenkvorrichtungen können jedoch auch in einer Vielzahl anderer Anwendungsbereiche Verwendung finden. Die vorliegende Erfindung ist keinesfalls auf das Gebiet der Partikelthera¬ piegeräte beschränkt.
Das Partikeltherapiegerät 100 kann zum Durchführen einer Par¬ tikeltherapie verwendet werden, bei der ein erkrankter Körperteil eines Patienten mit geladenen Teilchen (Partikeln) beschossen wird. Bei den geladenen Teilchen kann es sich bei- spielsweise um Protonen handeln. Bei der Erkrankung des Patienten kann es sich beispielsweise um einen Tumor handeln.
Das Partikeltherapiegerät 100 umfasst eine Ionenquelle 110, eine Paketiervorrichtung 120, eine Ablenkvorrichtung 130, ei- ne Blende 140 und einen Teilchenbeschleuniger 150, die in eine z-Richtung 103 hintereinander angeordnet sind.
Die Ionenquelle 110 dient zum Erzeugen eines Strahls 115 ge¬ ladener Teilchen. Bei den Teilchen des Teilchenstrahls 115 kann es sich beispielsweise um Protonen handeln. Die Teilchen des Teilchenstrahls 115 verlassen die Ionenquelle 110 in eine z-Richtung 103. Die Teilchen des Teilchenstrahls 115 können beim Verlassen der Ionenquelle 110 beispielsweise eine Ener¬ gie von 10 keV bis 20 keV aufweisen.
Die Paketiervorrichtung 120 dient dazu, den kontinuierlichen Teilchenstrahl 115 in diskrete Teilchenpakete 125 zu unter¬ teilen. Die Teilchenpakete 125 verlassen die Paketiervorrichtung 120 in z-Richtung 103. Die Paketiervorrichtung 120 kann auch entfallen. Die Ablenkvorrichtung 130 dient dazu, einzelne Teilchenpakete 125 (oder einzelne Teilchen des kontinuierlichen Teilchenstrahls 115) selektiv gegenüber ihrer in z-Richtung 103 verlaufenden Bewegung in eine zur z-Richtung 103 senkrechte y- Richtung 102 abzulenken.
Durch die Ablenkvorrichtung 130 abgelenkte Teilchen und Teilchenpakte 125 passieren die der Ablenkvorrichtung 130 nachfolgende Blende 140 nicht oder nicht vollständig, während nicht-abgelenkte Teilchen oder Teilchenpakete 125 die Blende 140 passieren. In alternativen Ausführungsformen des Partikeltherapiegeräts 100 passieren nur durch die Ablenkvorrichtung 130 in y-Richtung 102 abgelenkte Teilchen und Teilchenpakete 125 die Blende 140 vollständig. Teilchen und Teilchenpakete 125, die die Blende 140 passiert haben, gelangen in den Teilchenbeschleuniger 150, wo sie auf eine höhere kinetische Energie von beispielsweise 80 MeV bis 250 MeV beschleunigt werden. Der Teilchenbeschleuniger 150 kann beispielsweise ein Linearbeschleuniger sein. Insbesonde- re kann es sich bei dem Teilchenbeschleuniger 150 um einen RF-Linearbeschleuniger handeln.
Figur 2 zeigt eine schematisierte Darstellung der Ablenkvorrichtung 130. Die Ablenkvorrichtung 130 weist in dieser ein- fachen Ausführungsform eine erste Ablenkplatte 210 und eine zweite Ablenkplatte 220 auf. Die erste Ablenkplatte 210 und die zweite Ablenkplatte 220 sind jeweils als flache Platten von beispielsweise rechteckiger Form ausgebildet und in Figur 2 in Schnittansicht dargestellt. Beide Ablenkplatten 210, 220 sind senkrecht zur y-Richtung 102, also parallel zur z- Richtung 103, orientiert. Die Teilchenpakete 125 bewegen sich in z-Richtung 103 mittig zwischen der ersten Ablenkplatte 210 und der zweiten Ablenkplatte 220 durch die Ablenkvorrichtung 130.
Die erste Ablenkplatte 210 und die zweite Ablenkplatte 220 bestehen aus einem elektrisch leitendem Material, beispiels- weise einem Metall, oder weisen eine Beschichtung aus elekt¬ risch leitendem Material auf. Beispielsweise kann es sich bei den Ablenkplatten 210, 220 um metallisch beschichtete Leiterplatten (PCB) handeln. Zwischen der ersten Ablenkplatte 210 und der zweiten Ablenkplatte 220 kann eine elektrische Spannung angelegt werden, um zwischen den Ablenkplatten 210, 220 ein elektrisches Feld zu generieren. Beispielsweise kann die erste Ablenkplatte 210 auf eine positives Potential und die zweite Ablenkplatte 220 auf ein negatives Potential des gleichen Betrags geladen wer¬ den. In diesem Fall stellt sich zwischen den Ablenkplatten 210, 220 ein elektrisches Feld ein, dessen Feldlinien im We¬ sentlichen in y-Richtung 102 orientiert sind. Sich in z- Richtung 103 zwischen den Ablenkplatten 210, 220 durch die Ablenkvorrichtung 130 bewegende Teilchen werden dann durch das elektrische Feld in y-Richtung 102 abgelenkt.
Ein zwischen den Ablenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 herrschendes elektrisches Feld in y-Richtung 102 weist in z-Richtung 103 ein Feldprofil Ey(z) auf, das typischerweise gaussförmig ist. Das Feldprofil kann jedoch auch eine andere Form aufweisen.
Sollen einzelne Teilchenpakete 125 aus der Folge zeitlich aufeinanderfolgender Teilchenpakete 125 selektiert und abge¬ lenkt werden, so muss eine zeitlich veränderliche elektrische Spannung an die Ablenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 120 abgelenkt werden. Die Ablenkplatten 210, 220 müssen mit kurzen Spannungspulsen beaufschlagt werden. Im einfachsten Fall wird jeder Spannungspuls so angelegt, dass seine zeitli¬ che Mitte dann auftritt, wenn die Mitte eines Teilchenpakets 125 sich in der Mitte der Ablenkplatten 210, 220 der Ablenk- Vorrichtung 130 in z-Richtung 103 befindet.
Die Teilchen der Teilchenpakete 125 bewegen sich mit einer Geschwindigkeit v in z-Richtung 103. Wird an die Ablenkplat¬ ten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 ein Spannungspuls mit einem zeitlichen Pulsverlauf V(t) angelegt, so erfahren die Teilchen eines Teilchenpakets 125 eine Geschwindigkeitsände¬ rung in y-Richtung 102, die proportional zur Faltung
C(w) = Ey(z) * V(t) ist. Hierbei ist w = z - vt die Paketposition.
Um ein Teilchenpaket 125 optimal in y-Richtung 102 auszulen- ken, sollte die Faltung C (w) eine Rechteckform aufweisen. Dann erfährt jedes Teilchen des Teilchenpakets 125 dieselbe Geschwindigkeitsänderung. Wegen des etwa gaussförmigen Feldprofils Ey(z) erfordert dies allerdings einen speziell ges¬ talteten zeitlichen Pulsverlauf V(t) des an die Ablenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 angelegten Spannungspulses .
Figur 3 zeigt ein Pulsdiagramm 300 mit einem ersten zeitlichen Pulsverlauf V(t) . Auf einer horizontalen Achse 301 ist die Paketposition w aufgetragen. Auf einer vertikalen Achse ist eine Spannung 302 des an die Ablenkplatten 210, 220 ange- legten Spannungspulses bzw. eine Feldstärke 303 einer in y-
Richtung 102 weisenden Komponente eines sich zwischen den Ablenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 ergebenden elektrischen Feldes aufgetragen. Eine erste Kurve 310 stellt das näherungsweise gausförmige statische Feldprofil 310, also das Feldprofil Ey(z), dar. Eine zweite Kurve 320 stellt einen rechteckigen zeitlichen Pulsverlauf V(vt) eines Spannungspulses dar, der an die Ab¬ lenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 angelegt wird. Der Spannungspuls wird so an die Ablenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 angelegt, dass seine zeitliche Mitte dann auftritt, wenn die Mitte eines Teilchenpakets 125 sich in der Mitte der Ablenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 in z-Richtung 103 befindet.
Eine dritte Kurve 330 zeigt die sich ergebende Faltung C (w) . Erkennbar weist diese Faltung 330 keine angenäherte Rechteck¬ form auf. Daher gibt sich keine günstige Ablenkung eines die Ablenkvorrichtung 130 durchlaufenden Teilchenpakets 125. Der Rechteckpuls 320 weist keinen günstigen zeitlichen Pulsverlauf auf.
Ein besserer zeitlicher Pulsverlauf V(t) eines an die Ablenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 anzulegenden Spannungspulses kann durch Inversion der gewünschten Faltung C (w) ermittelt werden, also beispielsweise durch Inversion einer rechteckförmigen Faltung C (w) . Der zeitliche Pulsverlauf V(t) wird dadurch so ermittelt, dass die Faltung C (w) die ge¬ wünschte Form, beispielsweise eine Rechteckform oder eine an¬ genäherte Rechteckform, aufweist. Eine Inversion der Faltung kann beispielsweise durch lineare Optimierung, durch quadratische Optimierung, durch lineare Regularisierung oder durch ein anderes Näherungsverfahren erfolgen. Das Verfahren der linearen Optimierung bietet den Vorteil, dass es eine Berücksichtigung weiterer Randbedingun- gen, etwa eine Berücksichtigung einer maximalen Amplitude des Spannungspulses V(t) oder eine Berücksichtigung einer maxima¬ len Steigung (Spannungsänderung) des Spannungspulses V(t), ermöglicht . Figur 4 zeigt ein weiteres Pulsdiagramm 400. Auf der horizontalen Achse 301 ist wiederum die Paketposition w aufgetragen. Auf der vertikalen Achse des Pulsdiagramms 400 ist wiederum die Spannung 302 des zeitlichen Pulsverlaufs V(vt) des an die Ablenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 angelegten Spannungspulses und die Feldstärke 303 der in y-Richtung 102 weisenden Komponente des sich zwischen den Ablenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 ergebenden elektrischen Felds dargestellt.
Eine erste Kurve 410 zeigt den Verlauf des statischen Feld¬ profils Ey ( z ) . Eine zweite Kurve 420 zeigt einen zeitlichen Pulsverlauf
V(vt) eines durch lineare Regularisierung ermittelten Spannungspulses. Der Spannungspuls wird so an die Ablenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 angelegt, dass seine zeit¬ liche Mitte dann auftritt, wenn die Mitte eines Teilchenpa- kets 125 sich in der Mitte der Ablenkplatten 210, 220 der Ablenkvorrichtung 130 in z-Richtung 103 befindet.
Eine dritte Kurve 430 stellt den Verlauf der Faltung C (w) des statischen Feldprofils 410 und des zeitlichen Pulsverlaufs 420 dar. Erkennbar weist die Faltung 430 eine wesentlich rechteckigere Form auf als die Faltung 330 des Pulsdiagramms 300 der Figur 3. Somit ist der zeitliche Pulsverlauf 420 des Spannungspulses V(vt) wesentlich geeigneter, um Teilchenpake¬ te 125 durch die Ablenkvorrichtung 130 abzulenken.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus ab- geleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Ermitteln eines zeitlichen Pulsverlaufs (420) eines Spannungspulses,
wobei der Spannungspuls dazu vorgesehen ist, an eine Ablenkvorrichtung (130) zum Ablenken geladener Teilchen angelegt zu werden,
wobei die Ablenkvorrichtung (130) ausgebildet ist, ein elektrisches Feld mit einem räumlichen Feldprofil (310, 410) zu generieren,
wobei die Ablenkvorrichtung (130) dazu vorgesehen ist, von geladenen Teilchen mit einer festgelegten Geschwindigkeit durchlaufen zu werden,
wobei der Pulsverlauf (420) so ermittelt wird, dass eine Faltung (430) des Pulsverlaufs mit dem Feldpro¬ fil (310, 410) eine gewünschte Form aufweist.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
wobei der Pulsverlauf (420) durch Inversion der Fal- tung (430) ermittelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2,
wobei die Inversion durch lineare Optimierung erfolgt .
Verfahren gemäß Anspruch 2,
wobei die Inversion durch quadratische Optimierung erfolgt .
Verfahren gemäß Anspruch 2,
wobei die Inversion durch lineare Regularisierung folgt .
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pulsverlauf (420) so ermittelt wird, dass die Faltung (430) des Pulsverlaufs mit dem Feldprofil (310, 410) eine näherungsweise rechteckige Form auf¬ weist.
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