новая папка / 4006422

4006422-Desc-ru var ctx = "/emtp"; The translation is almost like a human translation. The translation is understandable and actionable, with all critical information accurately transferred. Most parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable, with most critical information accurately transferred. Some parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable to some extent, with some critical information accurately transferred. The translation is not entirely understandable and actionable, with some critical information accurately transferred, but with significant stylistic or grammatical errors. The translation is absolutely not comprehensible or little information is accurately transferred. Please first refresh the page with "CTRL-F5". (Click on the translated text to submit corrections)

Patent Translate Powered by EPO and Google

French

German

  Albanian

Bulgarian

Croatian

Czech

Danish

Dutch

Estonian

Finnish

Greek

Hungarian

Icelandic

Italian

Latvian

Lithuanian

Macedonian

Norwegian

Polish

Portuguese

Romanian

Serbian

Slovak

Slovene

Spanish

Swedish

Turkish

  Chinese

Japanese

Korean

Russian

      PDF (only translation) PDF (original and translation)

Please help us to improve the translation quality. Your opinion on this translation: Human translation

Very good

Good

Acceptable

Rather bad

Very bad

Your reason for this translation: Overall information

Patent search

Patent examination

FAQ Help Legal notice Contact УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ US4006422A[]

Изобретение относится к линейным ускорителям и, в частности, к линейным ускорителям, в которых пучок частиц проходит через ускорительную секцию в одном направлении, разворачивается и проходит через ускорительную секцию в другом направлении. This invention relates to linear accelerators and in particular to linear accelerators in which the beam of particles is passed through the accelerating section in one direction, turned around and passed through the accelerating section in the other direction. В последние годы ускорители электронов все чаще вытесняют обычные устройства @60Co для лечения рака, поскольку тормозное излучение фотонов является более проникающим; также возможно лечение электронным лучом; интенсивность излучения и поле могут быть выше, более определенными и не затухать, а радиационная опасность относительно незначительна или отсутствует, когда машина выключена. In recent years, electron accelerators have been supplanting conventional @60 Co units for cancer therapy with increasing frequency since the photon bremsstrahlung radiation is more penetrating; electron beam radiation treatment is also possible; the radiation intensity and field can be higher, more defined and does not decay, and there is relatively little or no radiation hazard when the machine is off. Линейные ускорители чаще всего используются для ускорения частиц, таких как электроны, однако в области медицины предпочтительнее иметь компактную систему, которая вписывается в терапевтическую раму, чем-то похожая на обычную вращающуюся систему @60Co. Для достижения больших выигрышей в энергии на относительно небольшом ускорительном участке разработаны линейные ускорители, в которых пучок многократно проходит через ускорительный участок в одном направлении. Linear accelerators are most commonly used to accelerate the particles such as electrons, however in the medical field it is preferred to have a compact system which will fit into a therapy frame somewhat similar to a conventional rotating @60 Co system. To achieve high energy gains in a relatively small accelerating section, linear accelerators have been developed in which the beam is repeatedly passed through the accelerating section in one direction. Одна такая система описана в патенте США No. № 3 349 335, озаглавленный «Средства ускорителя электронов со средствами для многократного прохождения исходного электрона через ускоритель», выданный М. К. Кроули-Миллингу в октябре. 24, 1967. Этот ускоритель обеспечивает многократное увеличение энергии частиц, однако луч следует по пути, который относительно широк по сравнению с размером ускорительных секций. One such system is described in U.S. Pat. No. 3,349,335 entitled "Electron Accelerator Means with Means for Repeatedly Passing the Initial Electron through the Accelerator" which issued to M. C. Crowley -- Milling on Oct. 24, 1967. This accelerator provides a multiple energy gain to the particles, however the beam follows a path which is relatively broad compared to the size of the accelerating sections. Поэтому целью настоящего изобретения является создание компактного ускорителя. It is therefore an object of this invention to provide an accelerator which is compact. Еще одной целью настоящего изобретения является создание ускорителя с высокой выходной мощностью и высоким шунтирующим сопротивлением. A further object of this invention is to provide an accelerator having a high energy output and high shunt impedance. Еще одной целью настоящего изобретения является создание ускорителя, в котором возможны изменения энергии без изменения системы высокочастотного привода. Yet another object of this invention is to provide an accelerator in which energy variations are possible without varying the rf drive system. Еще одной целью настоящего изобретения является создание ускорителя, который прост и экономичен в изготовлении. A further object of this invention is to provide an accelerator which is simple and economical to construct. Эти и другие задачи обычно достигаются в ускорителе, работающем в режиме стоячей волны, который имеет ряд резонансных ячеек, объединенных в единую ускоряющую структуру. Структура управляется источником ВЧ. Внеосевая система инжекции, использующая магнитное или электрическое отклонение, может быть использована для инжекции пучка в один конец ускорительной конструкции, либо источник может быть установлен на оси ускорителя, при этом он имеет кольцевую геометрию диска. Отражающая магнитная система, которая является ахроматической, изохронной и не увеличивающей, установлена на другом конце ускоряющей конструкции, так что расстояние между отражателем и ускоряющей структурой может варьироваться. Пучок частиц ускоряется при первом проходе через ускоряющую структуру, разворачивается и в некоторой степени ускоряется при втором проходе в зависимости от относительной фазы сгустка частиц к ВЧ-полям на втором проходе. Энергия выходящего луча может быть изменена за счет перемещения рефлектора относительно ускоряющей конструкции, изменения магнитных полей в рефлекторе или того и другого. These and other objects are generally achieved in an accelerator operating in the standing wave mode which has a series of resonant cells formed into a single accelerating structure. The structure is driven by an rf source. An injection system that is off-axis and uses magnetic or electric deflection can be used to inject a beam into one end of the accelerating structure, or a source can be mounted on the accelerator axis by making it of annular disk geometry. A reflecting magnet system which is achromatic, isochronous and non-magnifying is mounted at the other end of the accelerating structure such that the distance between the reflector and the accelerating structure may be varied. The beam of particles is accelerated during the first pass through the accelerating structure, turned around and accelerated to some degree during the second pass depending on the relative phase of the particle bunch to the rf fields in the second pass. The energy in the emerging beam may be altered by moving the reflector relative to the accelerating structure, by altering the magnetic fields in the reflector or both. На рисунках: In drawings: ИНЖИР. 1 показан типичный линейный ускоритель с боковой связью предшествующего уровня техники, работающий в режиме π/2. FIG. 1 illustrates a typical side-coupled prior art linear accelerator operated in the .pi./2 mode. ИНЖИР. 2 схематично показаны поля в ускоряющей структуре, имеющей (а) бипериодическую цепочку резонаторов, (б) осевую связь и (в) боковую связь, FIG. 2 schematically illustrates the fields in an accelerating structure having (a) a biperiodic resonant cavity chain, (b) on-axis coupling and (c) side coupling, ИНЖИР. 3 схематично показан линейный ускоритель в соответствии с данным изобретением, FIG. 3 schematically illustrates the linear accelerator in accordance with this invention, ИНЖИР. 4 представляет собой график, показывающий характеристики двухпроходной ускорительной системы в соответствии с настоящим изобретением. FIG. 4 is a graph showing characteristics for a double pass accelerator system in accordance with this invention. ИНЖИР. 1 показан типичный линейный ускоритель 1, который включает в себя ускоряющую секцию 2, состоящую из ряда ускоряющих полостей 3. Ускоряющая секция 2 возбуждается СВЧ-источником 4, например клистроном-усилителем или магнетроном, соединенным с секции 2 волноводом 5 с СВЧ-окном 6. Стоячая волна создается через ускоряющую секцию 2 полостями связи 7. Источник заряженных частиц 8 генерирует и вводит пучок 9 частиц, таких как электроны, в один конец ускоряющей секции 2 вдоль ее оси. Эти частицы группируются и ускоряются полями стоячих волн по мере их прохождения через ускоряющую секцию 2 и выхода из ускорителя через окно 10. Затем луч может быть направлен на цель, чтобы обеспечить тормозное излучение, или полностью пропустить цель для лучевой терапии электронным пучком. Вакуумный насос 11, показанный на фиг. 1, используется для откачки источника частиц 8 и ускорительной секции 2. FIG. 1 illustrates a typical linear accelerator 1 which includes an accelerating section 2 made up of a number of accelerating cavities 3. The accelerating section 2 is excited by a microwave source 4, such as a klystron amplifier or magnetron, connected to section 2 by a waveguide 5 with a microwave window 6. A standing wave is established through the accelerating section 2 by the coupling cavities 7. A source of charged particles 8 generates and injects a beam 9 of particles such as electrons into one end of the accelerating section 2 along its axis. These particles are bunched and accelerated by the standing wave fields as they move through the accelerating section 2 and exit the accelerator via window 10. The beam may then be directed to a target so as to provide bremsstrahlung radiation or miss the target completely for electron beam radiation therapy. A vacuum pump 11, shown in FIG. 1, is used to evacuate the particle source 8 and accelerating section 2. Хотя показана боковая связь, могут использоваться и другие формы связи по энергии, такие как резонаторы связи, расположенные в форме блина между резонаторными полостями 3. Though side-coupling is shown, other forms of energy coupling, such as coupling cavities pancaked between resonant cavities 3, may be used. В публикации «Линейные структуры высоких энергий со стоячей волной» Е. А. Кнаппа и др. Обзор научных инструментов, Vol. 39, В номере 7, июль 1968 г., обсуждаются различные структуры стоячих волн и уникальные свойства режима работы .pi/2 в приложениях резонансных ускорителей. Поскольку собственные функции в режиме .pi./2 равны Xn @(n/2) = cos (n.pi./2)e@j@.omega. о@т (1) In the publication "Standing Wave High Energy Linear Structures" by E. A. Knapp et al. The Review of Scientific Instruments, Vol. 39, Number 7, July 1968, various standing wave structures and the unique properties of the .pi./2 mode of operation in resonant accelerator applications are discussed. Since the eigenfunctions in the .pi./2 mode areXn @(n/2) = cos (n.pi./2)e@j@.omega. o@t (1) где Xn — амплитуда, четные полости имеют амплитуду . ±. 1 нечетные полости имеют амплитуду 0, и имеется .pi. фазовый сдвиг между соседними четными полостями. Это показано в ускоряющей секции 20 на фиг. 2 (а), где направление поля в полостях 21 показано стрелками 22. Вышеупомянутая ускорительная секция 20 не была бы очень эффективной в качестве ускорителя, поскольку половина ускорительной секции не обеспечивает передачу энергии пучку частиц. Однако было обнаружено, что пока все резонаторы настроены на одну и ту же несвязанную резонансную частоту, геометрия резонатора может измениться. Это показано на фиг. 2(b), в котором ускоряющая секция 23 включает четные (ускоряющие) полости 24 и нечетные (соединяющие) полости 25 со стрелками 22, обозначающими направление поля. where Xn is an amplitude, the even cavities have an amplitude of . ±. 1, the odd cavities have an amplitude of 0, and there is a .pi. phase shift between adjacent even cavities. This is shown in the accelerating section 20 in FIG. 2 (a) wherein the direction of the field in the cavities 21 are represented by arrows 22. The above accelerating section 20 would not be very efficient as an accelerator since half of the accelerating section provides no energy transfer to the beam of particles. However it has been found that as long as all of the cavities are tuned to the same uncoupled resonant frequency, the cavity geometry may be changed. This is shown in FIG. 2 (b) wherein the accelerating section 23 includes even (accelerating) cavities 24 and odd (coupling) cavities 25 with arrows 22 representing the direction of the field. Еще одна конфигурация, показанная на фиг. 2(c) представляет собой боковую ускоряющую секцию, описанную относительно фиг. 1. В этой конфигурации ускоряющей секции 26 ускоряющие полости 27 расположены рядом друг с другом, при этом соединительные полости 28 расположены полностью вне пути луча, но соединены с ускоряющими полостями. Стрелки 22 снова указывают направление поля. Эта конфигурация оптимизирует эффективность линейного ускорителя, на которую указывает эффективный шунтирующий импеданс, определяемый как: ##EQU1## A further configuration which is shown in FIG. 2 (c) is the side-coupled accelerating section described with respect to FIG. 1. In this configuration of the accelerating section 26, the accelerating cavities 27 are adjacent one another with the coupling cavities 28 positioned completely off of the beam path, but coupled into the accelerating cavities. Arrows 22 again indicating the field direction. This configuration optimizes the efficiency of the linear accelerator which is indicated by the effective shunt impedance, defined as: ##EQU1## Обращаясь теперь к фиг. 3 будет описан линейный ускоритель по данному изобретению, в котором может быть получена до двух раз большая выходная энергия при той же рассеиваемой РЧ-мощности однопроходных ускорителей, описанных выше. Как видно из уравнения импеданса шунта (2), это эквивалентно увеличению эффективного импеданса шунта в четыре раза. Хотя предпочтительный вариант осуществления описан в терминах возбуждения в режиме π/2, можно использовать другие моды стоячей волны, такие как 2π. /3,.pi./3 и т. д. Referring now to FIG. 3, the linear accelerator of this invention will be described in which up to twice the output energy can be obtained for the same rf power dissipation by the single pass accelerators described above. As can be seen from the shunt impedance equation (2), it is equivalent to increasing the effective shunt impedance by a factor of four. Though the preferred embodiment is described in terms of .pi./2 mode excitation, other standing wave modes may be used such as 2.pi. /3,.pi./3, etc. Ускоритель 30, показанный на фиг. 3 состоит из ускоряющей секции 31, имеющей ряд ускоряющих полостей 32, соединенных между собой соединительными полостями 33. Поле стоячей волны в моде π/2 возбуждается в ускоряющей секции 31 источником СВЧ 35 посредством волновода 34, так что четные полости 32 имеют амплитуду . ±. 1, а соединительные полости 33 с нечетными номерами имеют амплитуду 0. Пучок частиц 36, таких как электроны, генерируется источником 37 и вводится в один конец ускоряющей секции 31 с помощью магнитного или электрического дефлектора 38. Наконец, поворотный рефлектор 30, установленный на другом конце ускоряющей секции 31, используется для отражения луча 36 на себя так, что он возвращается через ускоряющую секцию и выходит через выходное окно 40. The accelerator 30 shown in FIG. 3 consists of an accelerating section 31 having a series of accelerating cavities 32 side coupled by coupling cavities 33. A standing wave field in the .pi./2 mode is excited in the accelerating section 31 by a microwave source 35 by means of a waveguide 34, such that even numbered cavities 32 have an amplitude . ±. 1 and odd numbered coupling cavities 33 have an amplitude 0. A beam of particles 36 such as electrons, is generated by source 37 and injected into one end of the accelerating section 31 by means of a magnetic or electric deflector 38. Finally a turnaround or reflector 30 mounted at the other end of the accelerating section 31 is used to reflect the beam 36 upon itself such that it returns through the accelerating section and exits through an exit window 40. Ускорительная секция 31 может быть соединена сбоку, как показано на фиг. 3, однако было обнаружено, что конструкция ускорителя с использованием блинчатых соединителей, соответствующая конфигурации, показанной на фиг. 2(b), несмотря на то, что эффективный шунтирующий импеданс немного ниже, чем у эквивалентной системы с боковой связью, его легче настроить, изготовить и смонтировать в небольшом пространстве. Кроме того, хотя на фиг. 3, было определено, что предпочтительно иметь отдельные ячейки, которые имеют увеличенную длину от конца, в который частицы вводятся впервые. Ширина первых ячеек довольно быстро увеличивается, в то время как ширина остальных относительно постоянна. Таблица 1 ниже иллюстрирует один пример такой ускоряющей секции на частоте S-диапазона, имеющей 31 ускоряющую ячейку с входной энергией 41,5 кэВ. Выходные энергии рассчитаны для фазово-стабильных частиц. ТАБЛИЦА 1______________________________________Входная энергия 41,5 кэВЧастота 3000 МГц___________________________________________ПАРАМЕТРЫ ОТДЕЛЬНЫХ ЯЧЕЙКИ ЭНЕРГИЯ ВЫХОДА Длина ЯЧЕЙКА (МэВ) (М)______________________________________1 ,282 ,02862 ,612 ,04133 ,969 ,04574 1,336 ,04755 1,708 .04836 2,084 .04887 2,461 .04918 2,839 .04939 3,218 .049410 3,597 .049511 3,977 .049612 4,357 . 049713 4.738 .049714 5.119 .049715 5.499 .049816 5.880 .049817 6.262 .049818 6.643 .049819 7.0924 .0924 . 20 7.405 .049921 7.787 .049922 8.168 .049923 8.550 .049924 8.931 .049925 9.313 .049926 9.695 .0499 tb>27 10.076 .049928 10.458 .049929 10.840 .049930 11.221 .049931 11.603 .0499___________________________________________ The accelerating section 31 may be of the sidecoupled type as shown in FIG. 3, however it has been found that an accelerator structure using pancake couplers, following the configuration of FIG. 2 (b), although having an effective shunt impedance slightly lower than an equivalent side coupled system, is easier to tune, fabricate and mount into a small space. In addition, although accelerating cavities of equal length are shown in FIG. 3, it has been determined that it is preferred to have individual cell lengths which are of increased length from the end into which the particles are first injected. The width of the first cells are adjusted upward quite rapidly, while the remainder are relatively constant in width. Table 1 below illustrates one example of such an accelerating section at S-band frequency having 31 accelerating cells with an input energy of 41.5 keV. The output energies are those calculated for the phase stable particles. TABLE 1______________________________________Input Energy 41.5 keVFrequency 3000 MHz______________________________________INDIVIDUAL CELL PARAMETERS ENERGY OUT LengthCELL (MeV) (M)______________________________________1 .282 .02862 .612 .04133 .969 .04574 1.336 .04755 1.708 .04836 2.084 .04887 2.461 .04918 2.839 .04939 3.218 .049410 3.597 .049511 3.977 .049612 4.357 .049713 4.738 .049714 5.119 .049715 5.499 .049816 5.880 .049817 6.262 .049818 6.643 .049819 7.024 .049820 7.405 .049921 7.787 .049922 8.168 .049923 8.550 .049924 8.931 .049925 9.313 .049926 9.695 .049927 10.076 .049928 10.458 .049929 10.840 .049930 11.221 .049931 11.603 .0499______________________________________ Источником возбуждения может быть, например, магнетрон или клистрон, работающий в S-диапазоне. Предпочтительно, чтобы он работал в импульсном режиме из-за применений с малым средним током, когда ускоритель используется в лучевой терапии. The excitation source may be a magnetron or klystron operating at S band for example. It may preferably operate in a pulsed mode because of low mean current applications when the accelerator is used in radiation therapy. Источник 37 частиц может быть любого известного типа и показан установленным под осью ускорителя по механическим причинам и по причинам обращения с пучком. Магнитная или электрическая система 40 отклонения может отклонять луч на 90o, как показано, или на любой другой необходимый угол в зависимости от угла, под которым установлен источник 37. Однако дефлектор 40 можно исключить из ускорителя, если на оси ускорителя установить источник, имеющий геометрию кольцевого диска. The particle source 37 may be of any known type and is shown mounted below the accelerator axis for mechanical and beam handling reasons. The magnetic or electric deflection system 40 may deflect the beam 90 DEG as shown or at any other necessary angle depending on the angle at which the source 37 is mounted. However deflector 40 may be eliminated from the accelerator if a source which has an annular disk geometry is mounted on the accelerator axis. Наконец, поворотный рефлектор 39 должен быть ахроматическим, изохронным и не увеличивающим, чтобы все частицы в луче отражались обратно в ускоряющую секцию по их первоначальному пути независимо от того, различаются ли они по энергии, пути или углу входа в рефлектор. . Одна такая система отражателей описана в одновременно находящейся на рассмотрении заявке Сер. № 554,563, озаглавленный «Ахроматический изохронный отражатель магнитных частиц», поданный 3 марта 1975 г. и выданный патенту США № 554563. № 3 967 225 от 29 июня 1976 г. на имя E. A. Heighway, правопреемника Atomic Energy of Canada Limited, общего правопреемника настоящего заявления. Кроме того, рефлектор 39 может быть установлен на подвижной тележке, так что расстояние между рефлектором 39 и ускорительной секцией 31 можно регулировать вдоль оси ускорителя. Вакуум в системе можно поддерживать, устанавливая сильфон между отражателем 39 и ускорительной секцией 31. Это позволяет изменять энергию луча путем изменения фазы входа луча в ускоряющую секцию 31 для его второго прохода. Finally, the turn-around or reflector 39 must be achromatic, isochronous and non-magnifying such that all particles in the beam are reflected back into the accelerating section along their original path whether they vary in energy, path or angle of entry into the reflector. One such reflector system is described in a co-pending application Ser. No. 554,563 entitled Achromatic Isochronous Magnetic Particle Reflector filed on Mar. 3, 1975 and issued to U.S. Pat. No. 3,967,225 on June 29, 1976, in the name of E. A. Heighway, assignor to Atomic Energy of Canada Limited, the common assignee with the instant application. In addition, the reflector 39 may be mounted on a moveable carriage such that the distance between the reflector 39 and the accelerating section 31 may be adjusted along the accelertor axis. The vacuum in the system may be maintained by providing a bellows between the reflector 39 and the accelerating section 31. This allows the beam energy to be altered by changing the phase of entry of the beam to the accelerating section 31 for its second pass. Энергия луча также может быть изменена путем изменения магнитного поля в отражателе 39. The beam energy may also be altered by altering the magnetic field in the reflector 39. Этот описанный выше ускоритель находит особое применение в качестве источника излучения в области медицины. Ускоренный пучок 36 можно использовать непосредственно для терапии электронным облучением или он может быть направлен на мишень (не показана) для фотонного тормозного излучения. ИНЖИР. 4 показаны характеристики двухпроходной ускорительной системы, в которой магнетрон обеспечивает возбуждение импульсной мощностью 1,9 МВт при ширине импульса 4 мкм. сек при 300 имп/с, с частотой 3ГГц, а для 1000 РММ оптимальная толщина спектра мишени более 40 см. диаметр круга 100 см. Выходная энергия в МэВ и ток пучка в мА даны в зависимости от длины ускорителя в метрах. Область слева от графика не рекомендуется для работы, так как в электронном режиме будут встречаться ускоряющие градиенты свыше 18 МэВ/м. Ускоритель длиной более 140 см должен иметь энергию более 22 МэВ. This accelerator described above finds particular use as a radiation source in the medical field. The accelerated beam 36 may be used directly for electron radiation therapy or it may be directed at a target (not shown) for photon bremsstrahlung radiation. FIG. 4 shows the characteristics of the double pass accelerator system in which a magnetron provides the excitation with pulsed power of 1.9 MW with pulse width of 4 .mu. sec at 300 pps, with a frequency of 3GHz, and for 1000 RMM optimum thickness target spectrum over a 40 cm. diameter circle at 100 cm. The output energy in MeV and the beam current in mA are given as a function of the accelerator length in meters. The region to the left of the graph is the area not recommended for operation since in the electron mode, accelerating gradients in excess of 18 MeV/m will be encountered. An accelerator of length greater than 140 cm is required to have an energy in excess of 22 MeV. Типичные положения магнита для различных выходных энергий в фотонном режиме и электронном режиме для вышеуказанной системы из 31 элемента в соответствии с настоящим изобретением приведены в таблице 2. Различные выходы энергии фотонов получаются при работе на разных расстояниях между магнитом и ускорителем и при разных градиентах, связанных с разницей в нагрузке пучка. >Мода (МэВ) (см.)___________________________________________Фотон 21 0,63Фотон 16 1,03Фотон 8 1,75Электрон 25 0,63Электрон 20 1,25Электрон 16 1,55< tb>Электрон 12 1,78Электрон 8 2,00Электрон 5 2,22___________________________________________ Typical magnet positions for different output energies in the photon mode and electron mode for the above 31 cell system in accordance with this invention are given in Table 2. The different photon energy outputs are obtained by operating at different magnet-accelerator distances and at different gradients associated with beam loading differences. TABLE 2______________________________________ Output Magnet Position Energy to a Reference PositionMode (MeV) (cm.)______________________________________Photon 21 0.63Photon 16 1.03Photon 8 1.75Electron 25 0.63Electron 20 1.25Electron 16 1.55Electron 12 1.78Electron 8 2.00Electron 5 2.22______________________________________

Please, introduce the following text in the box below Correction Editorclose Original text: English Translation: Russian

Select words from original text Provide better translation for these words

Correct the proposed translation (optional) SubmitCancel