[发明专利]磁场再生器

说明书

示例性粒子加速器包括下列部件：电压电源，给空腔提供射频(RF)电压，以加速来自等离子体柱的粒子，所述空腔具有磁场以使从所述等离子体柱加速的粒子在所述空腔内沿轨道移动；引出通道，接收从所述等离子体柱加速的粒子，并从所述空腔输出接收的粒子；以及再生器，在所述空腔内提供磁场凸起，从而改变从所述等离子体柱加速的粒子的连续轨道，使得最终，粒子输出至所述引出通道。所述磁场为至少6特斯拉，所述磁场凸起为至多2特斯拉。

本申请是申请号为201380062113.8、申请日为2013年9月27日、发明名称为“磁场再生器”的发明专利的分案申请。

相关申请的交叉引用

在此要求于2012年9月28日提交的美国临时申请No.61/707,590的优先权，该美国临时申请No.61/707,590的内容作为引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及一种用在粒子加速器中的磁场再生器。

背景技术

粒子治疗系统使用加速器以产生用于治疗诸如肿瘤的病痛的粒子束。在操作中，在磁场的存在下，粒子在空腔内的轨道上加速，并通过引出通道(extraction channel)从空腔中离开。磁场再生器在空腔外部附近产生磁场凸起(magnetic field bump)，以扭曲一些轨道的间距和角度，使得它们朝向引出通道移动，并最终进入引出通道。磁场再生器通常是增强现有磁场的铁磁装置。

迄今，粒子加速器使用比较低的磁场(例如约2特斯拉)操作。在这种情况下，由磁场再生器产生的磁场凸起可从内部磁场“吮吸”大量磁通量。这相对于背景2特斯拉磁场在空腔中产生磁场孔。该孔通常通过如下方式而填充，将日益更小的径向相邻磁场再生器结合在空腔中，以增加日益更小的磁场凸起来代替由在前磁场再生器产生的对应孔。使用日益更小的磁场再生器实施前述磁场校正在以比较低的磁场操作的系统中是困难的。

发明内容

示例性粒子加速器包括如下：电压电源，给空腔提供射频(RF)电压以加速来自等离子体柱的粒子，其中，空腔具有磁场以使从等离子体柱加速的粒子在空腔内沿轨道移动；引出通道，接收从等离子体柱加速的粒子，并从空腔输出接收的粒子；以及再生器，在空腔内提供磁场凸起，从而改变从等离子体柱加速的粒子的连续轨道，使得最终，粒子输出到引出通道。磁场为至少4特斯拉或6特斯拉，磁场凸起为至多2特斯拉。示例性粒子加速器可包括下列特征的一个或多个(单独或组合)。

再生器可包括与等离子体柱相距一径向距离的铁磁装置。再生器可包括单个铁磁装置或多个铁磁装置(例如，可以有多个本文所述类型的铁磁结构，其构造并布置成产生磁场凸起和/或使磁场凸起成型)。铁磁结构可以包括钢。磁场可以为至少4特斯拉或8特斯拉，磁场凸起可以为至多2特斯拉。

再生器可具有不规则的横截面形状，其设计成产生具有特定形状和/或幅度的磁场凸起。不规则的横截面形状可具有位于再生器的面向空腔的部分上的角特征，其中，角特征包括含两个表面的非正交交叉的边缘。

引出通道可包括将进入引出通道的粒子与留在空腔中的粒子分开的隔膜。再生器可构造成粒子轨道的间距和角度使粒子轨道中的大部分粒子穿过隔膜进入引出通道中。穿过隔膜的粒子轨道可包括相对于等离子体柱的一系列粒子半径。

示例性质子治疗系统包括前述粒子加速器和台架，同步回旋加速器安装在台架上。台架可相对于患者位置旋转。质子基本上从同步回旋加速器直接输出到患者位置。粒子加速器可以是同步回旋加速器。

示例性粒子加速器包括如下：粒子源，给包含磁场的空腔提供离子化等离子体的脉冲；电压电源，给空腔提供射频(RF)电压，以从等离子体柱向外加速粒子，其中，从等离子体柱加速的粒子在空腔内沿轨道行进；引出通道，接收来自空腔的粒子轨道，以从粒子加速器输出；以及再生器，在空腔内提供磁场凸起，以使粒子轨道成型，而将粒子轨道引导至引出通道。示例性粒子加速器可包括下列特征的一个或多个(单独或组合)。