[发明专利]用于加速带电粒子的加速器和加速器的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于加速带电粒子的加速器，且涉及一种运行此类加速器的方法。此类加速器除了别的之外可使用在医疗技术中等，特别地使用在放射治疗中，其中为产生治疗射线，需要将带电粒子，例如电子、质子或其他带电离子加速。带电例子例如可用于产生X轫致辐射或直接用于照射目标物体。

背景技术

为此已知所谓的“dielectric wall accelerator”(具有介质壁的加速器的英语)，也简称为DWA。此类加速器通常是无铁芯的感应粒子加速器，所述加速器包括通常带有多个延迟线的包(Paket)，且其工作方式基于电磁波在延迟线内的不同的时延。电磁波信号在延迟线内传播的基本原理例如在A.D.Blumlein的US 2,465,840中公开。

在加速器中，在多个延迟线或时延线(Leifzeitleitung)内导入电流脉冲。延迟线的几何布置和通过电流脉冲产生的电磁波产生了随时间变化的磁场或磁通量的变化，这-取决于延迟线的几何布置-在一个位置(例如射线管内部)产生了加速电势。此电势用于将带电粒子加速。

此类粒子加速器从US 5,757,146中已知。作为延迟线的包，在该发明中使用了盘形平板电容器对的堆。在此，一个电容器对包括两个盘形的平板电容器。平板电容器的高度和电容器板之间的电介质选择为使得电磁冲击波在电容器对的一个电容器内比另一个电容器内明显传播得更快。根据由A.D.Blumlein所公开的延迟线，此类电容器对也被称为非对称Blumlein或Blumlein模块。

盘形电容器对的堆或Blumlein模块在此围绕中心管布置。每个第二电容器板与另一个电容器板相反，处于正电势。在静态情况中，电容器分别交替地产生相反的电场，所述电场在堆的内部，即沿中心管平衡。如果现在将电容器板在外周短路连接，则在电容器对之间径向向内传播了电磁冲击波。通过指向中心的冲击波在每个第二电容器内的更快的传播速度，在每个第二电容器内的冲击波前(Stoβwellenfront)在如下时刻到达中心管，在该时刻，在另一个电容器内的冲击波前仍在向内传播的途中且尚未到达中心管。因此，产生了电磁场的态势(Konstellation)，它在一定时间沿着管在堆的中心产生电势。由电容器对产生的电势在理想情况中等于电容器板的充电电压的二倍，且该电势一直存在，直至更慢的冲击波也到达中心管。此时间段可用于将带电粒子沿管加速。冲击波在延迟线的输出处-在此情况中在内管处-被反射。这也由于不同的时延而在不同的时刻发生。

在Nunnally等人的文献“High electric field，high current packaging of SiC Photo-Switches”中公开了碳化硅半导体开关，使用该开关通过在半导体内的光致放电实现了开关的快速闭合。此外，此类开关允许了高电流强度，且在断开状态中所述开关容许高的电场。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种加速器，所述加速器实现了有效的运行且允许廉价的制造。此外，本发明要解决的技术问题是，给出用于运行加速器的方法，所述方法实现了廉价的加速器的有效运行。

上述技术问题通过根据权利要求1的加速器解决，以及通过根据权利要求8的用于运行加速器的方法解决。有利的扩展在从属权利要求的特征中给出。

根据本发明的用于加速带电粒子的加速器包括至少两个具有不同延迟的延迟线，其中至少两个延迟线具有输入侧，用于产生加速电势的电磁波可导入其内，其中借助于波可在输出侧上产生加速电势。在这种意义上，加速器是感应加速器。此外，延迟线的输入侧设计为用于反射电磁波，其中输出侧上的加速电势可至少部分地通过在输入侧反射的波产生。

导入延迟线中的一个内的波在延迟线中传播，且在延迟线端部处遇到输出侧。波在该输出侧上被反射且又传播回输入侧。由于在两个延迟线内不同的延迟，同时导入的波在一个延迟线内比在另一个延迟线内更早被反射。电磁波的态势在输出侧上在一定时间段内产生了加速电势，所述加速电势被利用以将带电粒子加速。

延迟线在此一般地理解为可在输入侧将电磁波导入其中的结构，所述电磁波向输出侧传播。特别地，延迟线可具有带有电容器板的电容器状结构，在所述电容器板之间布置了电介质。电容器状结构例如可具有盘状构造，或也具有另外的构造，例如长的矩形、螺旋状缠绕的长结构等。加速器通常具有多个延迟线，使用所述延迟线通过利用不同的延迟产生加速电势。