[发明专利]具有机电马达的粒子加速器以及操作和制造该粒子加速器的方法

说明书

技术领域

本文中描述的发明的实施例通常涉及粒子加速器，并且，更加特定地，涉及具有位于加速腔内的可移动的机械装置的粒子加速器。

背景技术

诸如回旋加速器的粒子加速器可以具有各种工业应用、医学应用以及研究应用。例如，粒子加速器可以用于产生放射性同位素(也被称为放射性核)，该放射性同位素具有医学治疗、成像和研究中的用途，以及非医学相关的其它应用。产生放射性同位素的系统典型地包括具有围绕加速腔的磁轭(magnet yoke)的回旋加速器。回旋加速器可以包括彼此隔开的相对的极顶(pole top)。电场和磁场可以在加速腔内产生，以沿着极之间的螺旋状轨道使带电粒子加速并引导带电粒子。为了产生放射性同位素，回旋加速器形成带电粒子的粒子束，并将粒子束引导至加速腔之外并向着具有靶材料的靶系统。在一些情况下，靶系统可以位于加速腔的内侧。粒子束入射到靶材料上，从而产生放射性同位素。

在粒子加速器的运转期间，可能期望使用加速腔内的各种机械装置。例如，可能期望移动箔材(foil)保持器，该箔材保持器保持从带电粒子剥离电子的箔材。也可能期望移动诊断探针，以沿着期望路径的不同部分测试粒子束。然而，这些和其它的机械装置必须能够在加速腔的环境内运转。在粒子加速器的运转期间，加速腔可能被抽空，并且，大的磁场可能存在于其中。在一些情况下，机械装置中的磁性构件可能干扰用于引导带电粒子的磁场。此外，大量的辐射可能沿着限定了加速腔的内表面而存在。除了与环境相关的以上关注以外，加速腔内的机械装置可能需要大量的空间并难以操作，或者可能缺乏高水平的精度。另外，加速腔内的机械装置能够机械地联接至真空腔外侧的电磁致动器/马达。这些马达不能在加速腔的高磁场中有效地运转，并且也能够干涉在其中被很好地限定的磁场。同样，利用通过真空进给装置而延伸的机械构件，可以将电磁马达相互连接至加速腔内侧的机械装置。然而，这些机械构件和真空进给装置增加了粒子加速器的复杂性。

因而，需要一种在加速腔中具有机械装置的粒子加速器，该机械装置比已知的机械装置更小，成本更低，且/或更容易操作。还需要降低对操作或维护该粒子加速器的个人的辐射暴露的粒子加速器和方法。还通常需要便于操作且/或维护粒子加速器的备选装置和/或对辐射暴露不敏感的备选装置。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种粒子加速器，该粒子加速器包括配置成在加速腔内沿着期望的路径引导带电粒子的电场系统和磁场系统。粒子加速器还包括位于加速腔内的机械装置。机械装置配置成被选择性地移动至加速腔内的不同位置。粒子加速器还包括机电(EM)马达，该机电马达具有连接构件和可操作地联接至该连接构件的压电元件。连接构件可操作地附接至机械装置。当压电元件被激活时，EM马达驱动连接构件。

根据另一实施例，提供了一种操作具有加速腔的粒子加速器的方法。该方法包括在加速腔中提供带电粒子的粒子束。粒子束由粒子加速器沿着期望的路径引导。该方法还包括在加速腔内选择性地移动机械装置。机械装置由机电(EM)马达移动，该机电马达包括连接构件和可操作地联接至该连接构件的压电元件。连接构件可操作地附接至机械装置。当压电元件被激活时，EM马达驱动连接构件。

在又一实施例中，提供了一种制造具有加速腔的粒子加速器的方法。粒子加速器包括配置成在加速腔内沿着期望的路径引导带电粒子的电场系统和磁场系统。该方法包括将机械装置定位在加速腔内。机械装置配置成被选择性地移动至加速腔内的不同位置。该方法还包括将机电(EM)马达可操作地联接至机械装置。EM马达具有连接构件和可操作地联接至该连接构件的压电元件。连接构件可操作地附接至机械装置，其中，EM马达配置成当压电元件被激活时驱动连接构件，从而移动机械装置。

附图说明

图1是根据一个实施例的粒子加速器的框图。

图2是根据一个实施例的粒子加速器的示意侧视图。

图3是可以与根据一个实施例的粒子加速器一起使用的一部分轭和极区段的透视图。

图4是图3中的轭和极区段的放大图，更加详细地显示了剥离组件。

图5是图3中的轭和极区段的放大图，更加详细地显示了诊断探针组件。

图6是轭和极区段的放大图，显示了根据一个实施例的RF调谐组件。

图7是可以用在各种实施例中的机电(EM)马达的分解图。

图8是图7的EM马达的透视图。

图9显示了一个压电元件的运动。

图10是可以用在各种实施例中的致动组件的说明性的图。

部件列表