Linearbeschleuniger für geladene Teilchen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen für die Therapie bestimmten Linearbeschleuniger für geladene Teilchen mit einer evakuierten Beschleunigerröhre mit Wänden aus nichtferromagnetischem Material, mit einer Einrichtung zur Beschleunigung der geladenen Teilchen in Vorwärtsrichtung, wobei die Teilchen Strahlungspulse mit vorgebbarer Pulsfrequenz bilden, und mit einem die Beschleunigerröhre vakuumdicht abschließenden Austrittsfenster für die beschleunigten Teilchen.

[0002] Beschleuniger für geladene Teilchen, vorwiegend Elektronen-, gelegentlich auch Protonenbeschleuniger, werden hauptsächlich in der medizinischen Strahlentherapie, seltener dagegen für Zwecke der Strahlendurchleuchtung und Sterilisation von Proben aller Art, benützt. Sie erzeugen einen eng gebündelten Strahl beschleunigter geladener Teilchen. Elektronenbeschleuniger, meist Linearbeschleuniger, seltener Kreisbeschleuniger (Betatrons), werden jedoch auch dazu verwendet, um Röntgenstrahlung mit einem dem Elektronenstrahl ausgesetzten Target zu erzeugen. Diese meist sehr harte Röntgenstrahlung wird wiederum meist zur medizinischen Strahlentherapie, gelegentlich aber auch zur Sterilisation von Proben aller Art verwendet.

[0003] Die Beschleunigung der geladenen Teilchen erfolgt im Inneren einer evakuierten Beschleunigerröhre. Zur Applikation müssen die geladenen Teilchen oder aber die Röntgenstrahlung des dem Teilchenstrahl ausgesetzten Targets muß durch ein die Beschleunigerröhre vakuumdicht abschließendes Austrittsfenster nach außen gelangen. Das Austrittsfenster besteht im allgemeinen aus einer dünnen Metallfolie. Der Strahl geladener Teilchen besitzt bei gängigen Elektronenbeschleunigern Energie von etwa 4 MeV. Beim Auftreffen des Teilchenstrahls auf der Metallfolie werden Sekundärelektronen aus der Metallfolie herausgeschlagen. Außerdem wird das Austrittsfenster an der Auftreffstelle des Teilchenstrahls erwärmt. Ein Teil der Sekundärelektronen tritt nach rückwärts gerichtet, d. h. ins Innere der Beschleunigerröhre hinein, aus dem Material des Strahlenaustrittsfensters aus. Diese Sekundärelektronen werden im elektrischen Feld der Beschleunigerröhre nach rückwärts beschleunigt und treffen mit der vollen Beschleunigungsenergie auf das dem Austrittsfenster gegenüberliegende Ende der Beschleunigungsröhre auf. Dort erzeugen sie wiederum Sekundärelektronen und vor allem harte Röntgenstrahlung. Zur Abschirmung derselben ist eine starke und schwere Strahlenschutzkleidung auch dieses Endes der Beschleunigungsröhre erforderlich. Schließlich besteht bei hoher Strahlleistung auch die Gefahr des Überhitzens des Austrittsfensters am Auftreffpunkt des Teilchenstrahls. Dies führt zu einer Steigerung der Erzeugungsrate der Sekundärelektronen und ist in Extremfällen auch mit der Gefahr des Durchschmelzens des Austrittsfensters mit der Folge der Zerstörung der Beschleunigerröhre verbunden.

[0004] Für die Therapie bestimmte Linearbeschleuniger der eingangs genannten Art sind auf dem Markt erhältlich.

[0005] Ein Beschleuniger für geladene Teilchen, insbesondere für Elektronen, mit einer evakuierten Beschleunigerröhre, einer Einrichtung zur Beschleunigung der geladenen Teilchen in Vorwärtsrichtung und mit einem Austrittsfenster für die Teilchen ist aus der US-A-3 222 558 bekannt. Das Endstück der Beschleunigerröhre verbreitert sich, und das Austrittsfenster ist langgestreckt ausgebildet. In dieser Literaturstelle ist angegeben, daß es gebräuchlich sei, beim Anfang des sich verbreiternden Endstücks magnetische Ablenkspulen anzuordnen, um den Strahl mit hoher Frequenz über die (schmale) Fensterbreite und mit niedriger Frequenz über die (größere) Fensterhöhe zu rastern. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Strahlverteilung auf dem zu bestrahlenden Produkt und zu einer Vergrößerung der Fläche, die vom Strahl bestrichen wird. Abgesehen davon, daß es sich hierbei nicht um ein Therapiegerät handelt, muß festgehalten werden, daß in dieser Druckschrift über die genaue Konstruktion der magnetischen Ablenkeinheit nichts ausgesagt ist.

[0006] In der DE-A-2 040 158 ist ein Verfahren zur Vergrößerung der Abgabeleistung eines Elektronenbeschleunigers beschrieben, durch welches das Risiko einer Fensterüberhitzung verringert wird. Hierbei erfolgt die Steuerung der Richtung des Elektronenstrahls durch vier elektromagnetische Abtastspulen, die um 90° gegeneinander versetzt außerhalb des Beschleunigungsbehälters angeordnet sind. Der Elektronenstrahl wird auf dem Austrittsfenster auf einer geschlossenen rechteckförmigen Bahn abgelenkt. Dies erfordert eine verhältnismäßig aufwendige Steuerungseinrichtung.

[0007] Aus der CH-A-363 272 schließlich ist ein Elektronenbeschleuniger bekannt, bei dem ein durch ein Hauptablenksystem abgelenkter Elektronenstrahl eine Beschleunigungsröhre durchläuft. Die Erwärmung wird hier auf das ganze Austrittsfenster verteilt, indem man dem Elektronenstrahl zusätzlich einer Querablenkung senkrecht zur Hauptablenkung unterwirft. Dabei wird davon ausgegangen, daß elektromagnetische Wicklungen nicht anwendbar sind. Statt dessen weist das Querablenksystem zwei in Serie geschaltete, in entgegengesetzter Richtung stromdurchflossene Leiter auf, die im Innern der Röhre an gegenüberliegenden Seiten und parallel zur Achse derselben angebracht sind. Eine solche Lösung erfordert kostspielige Durchführungen für die beiden Leiter, wenn sich keine Vakuumprobleme einstellen sollen.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearbeschleuniger der eingangs genannten Art kleiner, leichter und sicherer zu bauen und zugleich den Strahlenschutz sowie die Betriebssicherheit zu verbessern.

[0009] Bei einem Linearbeschleuniger der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Nähe des Austrittsfensters eine an sich bekannte elektromagnetische Vorrichtung zur wiederholten Ablenkung des Strahls geladener Teilchen angeordnet ist, daß die Vorrichtung drei Magnetspulen umfaßt, daß die drei Magnetspulen gegeneinander um 120° versetzt um den Strahl geladener Teilchen herum am äußeren Umfang der aus nicht-ferromagnetischem Material bestehenden Wände der Beschleunigerröhre angeordnet sind, wobei sich die Achsen der drei Magnetspulen in einem gemeinsamen, auf der Symmetrieachse der Beschleunigerröhre gelegenen Punkt schneiden, und daß die drei Magnetspulen an einem Drehstromnetz angeschlossen sind, dessen Frequenz niedriger ist als die erwähnte Pulsfrequenz der Strahlungspulse, wodurch die Vorrichtung ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, daß den Auftreffpunkt des Strahls der geladenen Teilchen auf dem Austrittsfenster kreisförmig ablenkt.

[0010] Diese elektromagnetische Vorrichtung hat den Vorteil, daß auch die am Austrittsfenster emittierten thermischen Sekundärelektronen abgelenkt werden. Sie werden jedoch in Folge ihrer geringeren Energie ungleich stärker abgelenkt als die beschleunigten Primärelektronen. Dies hat zur Folge, daß die vom Austrittsfenster emittierten Sekundärelektronen auf die das Austrittsfenster umgebende Wandung der Beschleunigerröhre abgelenkt werden, während die beschleunigten Primärelektronen gleichzeitig eine nur ganz geringe Ablenkung erfahren. Die auf die Wandung der Beschleunigerröhre auftreffenden Sekundärelektronen können nun nicht mehr nach rückwärts beschleunigt werden und keine Röntgenquanten mehr an dem dem Austrittsfenster gegenüberliegenden Ende der Beschleunigerröhre auslösen. Daher können die Strahlenschutzmaßnahmen in diesem Bereich weitgehend vermindert werden. Außerdem vergrößert sich so im zeitlichen Mittel die Auftrefffläche der beschleunigten Elektronen auf dem Austrittsfenster, so daß die lokale thermische Belastung vermindert wird. Dadurch wird sowohl die Ausbeute an Sekundärelektronen vermindert und als Nebeneffekt auch die maximale thermisch zulässige Strahlleistung erhöht.

[0011] Da die Vorrichtung den Strahl geladener Teilchen kreisförmig ablenkt, hat dies zur Folge, daß das ablenkende Feld stets ungleich Null ist und daß am Austrittsfenster erzeugte Sekundärelektronen zu keinem Zeitintervall nach rückwärts beschleunigt werden können. Außerdem wird so die Auftrefffläche des Teilchenstrahls auf dem Fenster bei geringstmöglicher Ablenkkraft vergrößert. Das wechselnde Magnetfeld läßt sich anders als ein ablenkendes elektrisches Feld außerhalb der Beschleunigerröhre erzeugen und ohne Durchführungen oder sonstige Einbauten im Innern der Beschleunigerröhre im Inneren der Beschleunigerröhre zu Wirkung bringen.

[0012] Eine besonders zweckmäßige Konstruktion ergibt sich, wenn die elektromagnetische Vorrichtung nach einer Weiterbildung der Erfindung an demjenigen Ende der Beschleunigerröhre angeordnet ist, das dem Austrittsfenster zugewandt ist. Dies hat den Vorteil, daß sie sich in unmittelbarer Nähe des Entstehungsortes der Sekundärelektronen befindet und daß sie die Sekundärelektronen noch vor dem Durchlaufen des ersten Hohlraumresonators der Beschleunigerröhre, d. h. mit der geringstmöglichen Energie, an die Wand der Beschleunigerröhre ablenkt. Hierdurch können die ablenkenden Kräfte besonders klein gehalten werden, und es wird die Ablenkung des Strahls beschleunigter Teilchen - der Primärstrahlung also - klein gehalten.

[0013] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Beschleunigerröhre,

Fig. einen Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig.1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf den Auftreffpunkt des Strahls geladener Teilchen auf das Austrittsfenster bei ausgeschalteten und eingeschalteten Magnetspulen,

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Auftreffpunkt des Strahls geladener Teilchen auf das Austrittsfenster bei einer einzigen eingeschalteten Magnetspule,

Fig. eine Schaltanordnung für die Magnetspulen der Fig. 2 und

Fig. 6 eine Schaltanordnung zur Änderung der an den drei Spulen der Fig. 2 anliegenden Spannung.

[0014] Die Fig. 1 und 2 zeigen in stark schematisierter Darstellung einen Linearbeschleuniger 1, wie er für medizinische Zwecke verwendet wird. Seine Beschleunigerröhre 2 trägt an ihrem einen Ende eine Teilchenquelle 4 und an ihrem anderen Ende ein Strahlenaustrittsfenster 8. Von der Teilchenquelle 4 werden im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels Elektronen ins Innere der Beschleunigungsröhre 2 emittiert. Diese Elektronen werden durch die im Innern der Beschleunigerröhre erzeugten elektrischen Felder beschleunigt. Zu diesem Zweck besteht die Beschleunigerröhre aus einer Reihe von aneinandergekuppelten Hohlraumresonatoren 5, an die, in hier nicht weiter dargestellter Weise, eine elektromagnetische Welle, sei es als stehende oder als Wanderwelle, angekuppelt wird. Die Beschleunigerröhre 2 eines Linearbeschleunigers ist im wesentlichen rotationssymmetrisch und besitzt eine gerade Symmetrieachse 6. Sie ist evakuiert. Eine solche Beschleunigerröhre ist beispielsweise unter der Typenbezeichnung »Los Alamos« bekannt.

[0015] Die durch die Teilchenquelle 4, einer Glühkathode mit nachgeschalteter Vorbeschleunigungsstrecke (nicht dargestellt), in die Beschleunigerröhre 2 eingeschossenen Elektronen werden längs der Symmetrieachse 6 der Beschleunigerröhre 2 im Takt der angekuppelten Hochfrequenz beschleunigt. Auf das Austrittsfenster 8 trifft daher ein gepulster Elektronenstrahl auf. Das Austrittsfenster besteht aus einer dünnen Metallfolie, die die Beschleunigerröhre vakuumdicht abschließt. Die Metallfolie soll bei Teilchenbeschleunigern möglichst dünn sein, um den Teilchenstrahl so wenig wie möglich zu schwächen. Der auf das Strahlenaustrittsfenster auftreffende Elektronenstrahl hat einen Durchmesser von ca. 0,5 mm. In den Fig. 3 und 4 ist der Auftreffpunkt des nicht abgelenkten Elektronenstrahls auf das Austrittsfenster mit 10 bezeichnet.

[0016] Die beschleunigten Elektronen verlassen das Austrittsfenster 8 als Elektronenstrahl 12. Die Elektronen haben im Ausführungsbeispiel eine Energie von 4 MeV. Dieser austretende Elektronenstrahl 12 kann auch auf ein im Bedarfsfall in seinen Weg gebrachtes Target 13 auftreffen, um Röntgenstrahlenimpulse zu erzeugen. In der Strahlentherapie werden entweder der austretende Elektronenstrahl 12 oder die vom Target emittierten Röntgenstrahlen eingesetzt.

[0017] Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist eine magnetische Ablenkvorrichtung 14, 16, 18 zur wiederholten Ablenkung des Strahls an der Beschleunigerröhre in einer Ebene unmittelbar vor dem Strahlenaustrittsfenster 8 angeordnet. Die Wandung der Beschleunigerröhre besteht im Ausführungsbeispiel aus nicht ferromagnetischem Material, vorzugsweise aus Kupfer. Die Wirkung einer solchen Ablenkvorrichtung besteht darin, daß sie die vom Austrittsfenster aus ins Innere der Beschleunigerröhre 2 austretenden Sekundärelektronen gegen die Wandung der Beschleunigerröhre ablenkt. Außerdem vergrößert sie über die Zeit gemittelt die Auftrefffläche 10 der beschleunigten Elektronen auf das Austrittsfenster und vermindert so dessen örtliche thermische Belastung. In den Fig. 3 und 4 ist in vergrößerter Darstellung die durch periodische Ablenkung im Zeitmittel vergrößerte Auftrefffläche 10a des Teilchenstrahls auf dem Austrittsfenster 8 eingezeichnet.

[0018] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 besitzt die magnetische Ablenkvorrichtung drei Magnetspulen 14, 16, 18. Damit diese ihr veränderliches Magnetfeld so nah wie möglich an der Auftrefffläche der Elektronen auf das Austrittsfenster zur Wirkung bringen, sind diese Magnetspulen an der Außenseite der Beschleunigerröhre in Strahlenrichtung etwas vor dem Strahlenaustrittsfenster 3 angeordnet. Die drei Magnetspulen sind um 120° gegeneinander um die Symmetrieachse 6 der Beschleunigerröhre 2 und damit zugleich auch um den längs der Symmetrieachse beschleunigten Elektronenstrahl versetzt angeordnet. Die drei Symmetrieachsen 24, 26, 28 der Magnetspulen 14,16,18 sind senkrecht zur Richtung des Elektronenstrahls ausgerichtet. Sie treffen sich in einem gemeinsamen Punkt auf der Symmetrieachse der Beschleunigerröhre.

[0019] Die Magnetspulen 14, 16, 18 sind an Wechselspannung angeschlossen. Als Wechselspannungsquelle eignet sich am besten Drehstrom. So wie das in der Fig. 5 gezeigt ist, können die Magnetspulen an den Polen U, V und W der Drehstromquelle angeschlossen werden. Bei eingeschaltetem Strom erzeugt jede der drei Spulen ein Magnetfeld, das eine rechtwinklig zur Symmetrieachse der Beschleunigerröhre gerichtete Kraftkomponente besitzt. Das magnetische Feld der Magnetspule 14 ist in der Fig. 2 herausgezeichnet und mit 25 bezeichnet. Die Fig. 2 läßt erkennen, daß die Magnetspulen 14, 16 und 18 des Ausführungsbeispiels, an den kreisförmigen Umfang der Beschleunigerröhre 2 angepaßt sind. Auf diese Weise wird ein besserer Übergang des magnetischen Feldes als mit geraden Spulen erreicht. Magnetspulen ohne Kern haben sich gut bewährt.

[0020] Mit Hilfe der drei Magnetspulen 14, 16 und 18 wird ein Drehfeld erzeugt. Unter der Voraussetzung, daß die drei Spulen dieselbe Dimension haben und vom selben Drehstrom durchflossen werden, wird der Elektronenstrahl kreisförmig um den Auftreffpunkt der Symmetrieachse 6 auf dem Strahlenaustrittsfenster 8 herum verschoben. Dies wird in der Fig. 3 gezeigt. Dort ist in vergrößerter Darstellung sowohl die Auftrefffläche 10 des Elektronenstrahls bei abgeschalteten Magnetspulen als auch die Auftrefffläche 10a des kreisförmig abgelenkten Elektronenstrahls auf dem Austrittsfenster bei eingeschalteten Magnetspulen dargestellt. Wird nur eine der drei Magnetspulen 14, 16, 18 eingeschaltet, so wird nur eine lineare Verschiebung des Auftreffpunkts des Elektronenstrahls auf dem Austrittsfenster erreicht, so wie das in Fig. 4 gezeigt wird.

[0021] Es ist auch möglich, daß die drei Magnetspulen in unterschiedlichem Abstand von der Beschleunigerröhre 2 anzuordnen sind, wenn beispielsweise an einer Stelle andere Bauelemente an der Beschleunigerröhre befestigt sind. In solch einem Fall kann das gleichmäßige Drehfeld dadurch erreicht werden, daß die eine, weiter entfernte Spule über einen Anpassungstransformator an eine höhere Spannung gelegt wird. Ein solcher Anpassungstransformator 30 in Dreieckschaltung ist in der Fig. 6 dargestellt. Er dient dazu um den Magnetspulenstrom bei unterschiedlichen Windungszahlen oder unterschiedlichem Windungsdurchmesser so einzustellen, daß das magnetische Feld trotz unterschiedlicher Spulenabmessungen und/oder Spulenabstand im Innern der Beschleunigerröhre gleich groß ist. Auch wenn die eine Spule zum Beispiel aus Platzgründen kleiner gehalten werden muß als die andere Spule, dann kann dies durch eine entsprechende Einstellung des Stromes durch diese Spule ausgeglichen werden. Der Transformator 30 ist auf einer Seite an die Anschlüsse U, V, W einer Drehstromversorgung und auf der anderen Seite an der oder die Magnetspulen angeschlossen. Am einfachsten ist es, hierzu den Drehstrom aus dem öffentlichen Netz zu verwenden.

[0022] Wenn die Elektronen mit einer Pulsfrequenz von 300 Impulsen pro Sekunde beschleunigt werden und die Netzfrequenz des Drehstromes 50 oder 60 Hz beträgt, so dreht sich der Auftreffpunkt 15 auf dem Kreis 10a etwa 50 oder 60mal pro Sekunde. Dabei werden während einer einzigen Umdrehung fünf bis sechs Elektronenimpulse auf das Strahlenaustrittsfenster auftreffen. Das führt dazu, daß die thermische Energie, die beim Aufprallen der Elektronen auf das Strahlenaustrittsfenster erzeugt wird, sich auf einem wesentlich größeren Querschnitt verteilt. So läßt sich beispielsweise die ursprüngliche Auftrefffläche von 0,5 mm² auf 2 mm² vergrößern. Das hat zur Folge, daß auch die örtliche Aufheizung und damit die Emission von Sekundärelektronen selbst vermindert wird. Als Nebeneffekt wird außerdem die Gefahr eines Durchbrennens des Strahlenaustrittsfensters verringert.

[0023] Während die Primärelektronen auf Energien von etwa 4 MeV beschleunigt werden und nur sehr geringfügig durch das kreisförmige Magnetfeld abgelenkt werden, haben die Sekundärelektronen niedrigere, sog. thermische Energie. Sie würden ohne die Spulen 14, 16, 18 längs der Symmetrieachse der Beschleunigerröhre in entgegengesetzter Richtung auf die Elektronenquelle 4 zu beschleunigt werden und dort beim Auftreffen auf die dortige Wandung, bzw. in der Wandung eingesetzten Teilchenquelle 4, energiereiche Röntgenstrahlen erzeugen. Dies würde ihrerseits wiederum eine aufwendige, schwere und platzbeanspruchende Abschirmung erforderlich machen. Diese unerwünschte nach Rückwärts gerichtete harte Röntgenstrahlung ist in der Fig. 1 mit 44 bezeichnet. Die Magnetfelder der eingeschalteten Magnetspulen 14,16,18 lenken aber diese am Austrittsfenster noch langsamen thermischen Elektronen aus ihrer ursprünglichen Richtung ab und lassen sie gegen die inneren Wände der Beschleunigerröhre stoßen. Auf diese Weise kann der Aufwand für die Strah- lenabschirmun^g deutlich vermindert werden.

[0024] Der Aufwand könnte noch weiter vermindert werden, wenn statt der drei Magnetspulen nur eine Magnetspule auf der Beschleunigerröhre befestigt würde und die Emission der Teilchenquelle 4 in Abhängigkeit des Stromes durch die Magnetspule so gesteuert wird, daß sie nur bei aufgebautem Magnetfeld erfolgen kann. Es wäre auch möglich statt der von Wechselstrom durchflossenen Magnetspulen ein konstantes Magnetfeld, beispielsweise eines Permanentmagneten zu verwenden. In diesem Fall würden die Sekundärelektronen genauso abgefangen, nur würde die thermische Belastung des Strahlenaustrittsfensters nicht vermindert.

Ansprüche

1. Für die Strahlentherapie bestimmter Linearbeschleuniger (1) für geladene Teilchen, mit einer evakuierten Beschleunigerröhre (2), die Wände aus nicht-ferromagnetischem Material besitzt, mit einer Einrichtung (5) zur Beschleunigung der geladenen Teilchen in Vorwärtsrichtung, wobei die Teilchen einen Strahl aus Strahlungspulsen mit vorgebbarer Pulsfrequenz bilden, und mit einem die Beschleunigerröhre (2) vakuumdicht abschließenden Austrittsfenster (8) für die beschleunigten Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Austrittsfensters (8) eine an sich bekannte elektromagnetische Vorrichtung zur wiederholten Ablenkung des Strahls der geladenen Teilchen angeordnet ist, daß die Vorrichtung drei Magnetspulen (14, 16, 18) umfaßt, die gegeneinander um 120° versetzt um den Strahl der geladenen Teilchen herum am äußeren Umfang der aus nicht-ferromagnetischem Material bestehenden Wände der Beschleunigerröhre (2) angeordnet sind, wobei sich die Achsen (24, 26, 28) der drei Magnetspulen (14, 16, 18) in einem gemeinsamen, auf der Symmetrieachse (6) der Beschleunigerröhre (2) gelegenen Punkt schneiden, und daß die drei Magnetspulen (14, 16, 18) an einem Drehstromnetz (U, V, W) angeschlossen sind, dessen Frequenz niedriger ist als die erwähnte Pulsfrequenz der Strahlungspulse, wodurch die elektromagnetische Vorrichtung ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, das den Auftreffpunkt (15) des Strahls der geladenen Teilchen auf dem Austrittsfenster (8) kreisförmig ablenkt.

2. Linearbeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Vorrichtung an demjenigen Ende der Beschleunigerröhre (2) angeordnet ist, das dem Austrittsfenster (8) zugewandt ist.

3. Linearbeschleuniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem bezogen auf die Symmetrieachse (6) der Beschleunigerröhre (2) ungleichmäßigen Abstand der Magnetspulen (14,16,18) jedes Magnetfeld (25) dieser drei Magnetspulen (14, 16, 18) im Bereich des Austrittsfensters (8) durch Einstellung der angelegten Spannung und/oder Wahl unterschiedlicher Spulengröße auf dem gleichen Wert gehalten ist.

4. Linearbeschleuniger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen (14, 16, 18) elektrisch im Dreieck geschaltet sind (Fig. 6).

5. Linearbeschleuniger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehstromnetz (U, V, W) das öffentliche Netz mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz ist.

6. Linearbeschleuniger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen (14, 16, 18) in ihrer Gestalt der Formgebung der Beschleunigerröhre (2) angepaßt sind (Fig. 2).

Claims

1. A linear accelerator (1) for charged particles for X-ray therapy, with an evacuated accelerator tube (2) which possesses walls of non-ferromagnetic material, with a device (5) which serves to accelerate the charged particles in a forwards direction, the particles thereby forming a particle beam of radiation pulses with a predetermined pulse frequency, and with an outlet window (8) for the accelerated particles, which window seals the accelerator tube (2) in vacuum-tight fashion, characterised in that in the vicinity of the outlet window (8) there is arranged an electromagnetic device known per se which serves to repeatedly deflect the beam of charged particles, that the device comprises three magnetic coils (14, 16, 18) which are offset relative to one another by 120° and are arranged around the beam of charged particles at the outer periphery of the walls of the accelerator tube (2) which consist of non-ferromagnetic material, where the axes (24, 26, 28) of the three magnetic coils (14, 16, 18) intersect one another at a common point on the axis of symmetry (6) of the accelerator tube (2), and that the three magnetic coils (14, 16, 18) are connected to a three-phase mains supply (U, V, W) whose frequency is lower than the aforementioned pulse frequency of the radiation pulses, as a result of which the electromagnetic device generates a changing magnetic field which deflects the point of impact (15) of the beam of charged particles on the outlet window (8) in a circular fashion.

2. A linear accelerator as claimed in claim 1, characterised in that the electromagnetic device is arranged at that end of the accelerator tube (2) which faces towards the outlet window (8).

3. A linear accelerator as claimed in claim 1 or 2, characterised in that where the interval between the magnetic coils (14, 16, 18) is non-uniform relative to the axis of symmetry (6) of the accelerator tube (2), each magnetic field (25) of these three magnetic coils (14, 16, 18) is maintained at the same value in the region of the outlet window (8) by virtue of the setting of the connected voltage and/or the selection of a different coil size.

4. A linear accelerator as claimed in one of claims 1 to 3, characterised in that the magnetic coils (14, 16, 18) are electrically connected in a triangle (fig. 6).

5. A linear accelerator as claimed in one of claims 1 to 4, characterised in that the three-phase mains supply (U, V, W) is the public mains with a frequency of 50 or 60 Hz.

6. A linear accelerator as claimed in one of claims 1 to 5, characterised in that the form of the magnetic coils (14, 16, 18) is adapted to the shape of the accelerator tube (2) (fig. 2).

Revendications

1. Accélérateur linéaire (1) de particules chargées, qui est destiné à la radiothérapie et qui comprend un tube accélérateur (2) évacué et possédant des parois en un matériau non ferromagnétique, un dispositif (5) pour accélérer les particules chargées vers l'avant, les particules formant un faisceau à impulsions de rayonnement à fréquence de répétition des impulsions pouvant être donnée à l'avance, et une fenêtre de sortie (8) des particules accélérées obturant le tube accélérateur (2) d'une manière étanche au vide, caractérisé en ce qu'un dispositif électromagnétique, connu en soi, pour dévier de manière répétée le faisceau de particules chargées est disposé à proximité de la fenêtre de sortie (8), en ce que le dispositif comporte trois bobines d'électroaimant (14, 16, 18) qui sont disposées avec un décalage de 120° les unes des autres autour du faisceau de particules chargées sur le pourtour extérieur des parois en matériau non ferromagnétique du tube accélérateur (2), les axes (24,26, 28) des trois bobines d'électroaimant (14,16,18) se coupant en un point commun sur l'axe de symétrie (6) du tube accélérateur (2), et en ce que les trois bobines d'électroaimant sont raccordées à un réseau triphasé (U, V, W) dont la fréquence est inférieure à la fréquence de répétition des impulsions de rayonnement mentionnée, le dispositif électromagnétique produisant ainsi un champ magnétique alternant qui dévie le point d'incidence (15) du faisceau de particules chargées sur la fenêtre de sortie (8) suivant un cercle.

2. Accélérateur linéaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif électromagnétique est disposé à l'extrémité du tube de accélérateur (2) qui est du côté de la fenêtre de sortie (8).

3. Accélérateur linéaire suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans le cas où les bobines d'électroaimants (14, 16, 18) sont situées à des distances différentes, de l'axe de symétrie (6) du tube accélérateur (2), chaque champ magnétique (25) de ces trois bobines d'électroaimants (14, 16, 18) est maintenu à la même valeur dans la région de la fenêtre de sortie (8) en réglant la tension appliquée et/ou en choisissant des dimensions de bobines différentes.

4. Accélérateur linéaire suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bobines d'électroaimants (14, 16, 18) sont reliées électriquement en montage en triangle (figure 6).

5. Accélérateur linéaire suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le réseau triphasé (U, V, W) est le réseau public ayant une fréquence de 50 ou de 60 Hz.

6. Accélérateur linéaire suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la forme des bobines d'électroaimants (14, 16, 18) est adaptée à la conformation du tube accélérateur (2) (figure 2).

Zeichnung