Навигация
Сравнительная характеристика ускорителей и изотопных установок
36240
знаков
0
таблиц
0
изображений
2.1 Сравнительная характеристика ускорителей и изотопных установок.
Таблица 1. : Установки для получения излучений и частиц большой энергии, применяющиеся в лучевой терапии.
|Тип установки |Генерируемые |Метод ускорения и область |
| |частицы |использования |
|Бетатрон |Электроны | Электроны ускоряются на круговой|
| | |орбите при помощи изменяющегося |
| | |магнитного поля и удерживаются на |
| | |орбите возрастающим магнитным полем. |
| | |Установки, дающие электроны с |
| | |энергией от 15 до 25 Мэв, |
| | |используются в лучевой терапии. |
| Синхротрон | Электроны, | Частицы удерживаются на круговой |
| |протоны |орбите с помощью нарастающего |
| | |магнитного поля и ускоряются при |
| | |помощи ВЧ - резонансного промежутка. |
| | |Синхротроны, ускоряющие электроны до |
| | |энергий 25…70 Мэв, используются в |
| | |лучевой терапии. |
| Линейный |Электроны | Электроны ускоряются на строго |
|ускоритель | |прямолинейном пути с помощью |
| | |движущейся ВЧ радиоволны. |
| | |Установки, дающие электроны с |
| | |энергией от 2 до 45 Мэв, используются|
| | |в лучевой терапии. |
| |Электрон, | Высокое напряжение |
|Электростатическ|протоны, |поддерживается путем перенесения |
|ий генератор |(-частицы, |электрических зарядов от потенциала |
| |дейтроны |земли до высокого конечного |
| | |напряжения с помощью быстро |
| | |движущейся изоляционной ленты. |
| | |Генераторы, дающие электроны с |
| | |энергией 2…4 Мэв, используются в |
| | |лучевой терапии. |
| Резонансный | Электроны | Высокое напряжение получается |
|трансформатор | |вследствие использования настроенного|
| | |контура, состоящего из емкости и |
| | |индуктивности. |
| | |Установки, дающие электроны с |
| | |энергией 2 Мэв, используются в |
| | |лучевой терапии. |
| Изотопные |(-Лучи |Со60 и Со137 обычно используются как |
|установки | |источник (-лучей в лучевой терапии. |
Изотопные установки также включены в таблицу 1. В этих установках источником излучения является радиоактивный изотоп, испускающий проникающие (-лучи.
3.Линейный ускоритель.
В ускорителях для получения пучка частиц с энергиями, превышающими несколько Мэв, используют принцип многократного ускорения.
3.1 Принцип генерирования излучений высоких энергий.
Реальный прогресс в ускорении частиц наступил с применением высокочастотных генераторов, которые позволили осуществлять ускорение частиц переменным электрическим током. Принцип работы подобного ускорителя изображен на рис.1
Рис.1 Схема линейного ускорителя.
В хорошо откачанной ускорительной камере последовательно вдоль ее оси
располагаются цилиндрические полые электроды. Нечетные электроды (1, 3, 5 и
т.д.) соединены с одним полюсом высокочастотного генератора, четные
электроды - с другим. Размеры электродов, зазоры между ними и частота
высокочастотного генератора подобраны таким образом, что частицы на любом
участке между соседними электродами оказываются в ускоряющем электрическом
поле. Например, частица, получив ускорение на участке между электродами
1 и 2, пройдя электрод 2, попадет на участок, на котором к этому времени
также действует ускоряющее поле в направление электрода 3. Для того чтобы
частицы во всех зазорах оказывались в режиме ускорения, они должны
двигаться в такт с изменением электрического поля. Поэтому при постоянном
напряжении и частоте высокочастотного генератора длины следующих друг за
другом цилиндрических электродов (т.е. участков на которых ускорение не
происходит) относятся как квадратные корни последовательного ряда чисел.
Требование к последовательному увеличению длины цилиндрических электродов
связано с сохранением синфазного ускорения частиц по мере увеличения их
кинетической энергии. Кинетическая энергия частицы с зарядом Z , прошедшей
разность потенциалов U , равна где v-скорость частицы.
При этом чем меньше масса частицы, тем длиннее должна быть ускорительная камера и больше частота высокочастотного генератора. Линейные укорители нашли практическое применение в медицине после того, как были разработаны достаточно мощные генераторы сантиметрового диапазона ( магнетроны и клистроны ).
3.2 Устройство линейного ускорителя.
Линейные ускорители можно использовать для ускорения заряженных частиц всех видов. Особые трудности до сих пор возникали при ускорении электронов, так как для этого требовалась очень длинная ускорительная камера и релятивистский прирост массы сказывается уже при относительно малых энергиях. Поэтому в современных линейных ускорителях отказались от конструкций с цилиндрическими электродами и перешли к резонансным ускорителям с бегущей волной. При достаточно высокой частоте генератора, а следовательно, малой длине волны (((5r, где r-внутренний диаметр ускорительной камеры ) в ускорительной камере возбуждается высокочастотное электрическое поле с бегущей волной. Вектор электрического поля направлен параллельно оси камеры, а магнитные силовые линии образуют концентрические окружности. Для уменьшения фазовой скорости бегущей волны ускорительная камера разделяется дисками с концентрическими отверстиями. Пространство между двумя соседними дисками представляет собой объемный резонатор. Таким образом, фазовая скорость снижается в зависимости от емкости и индуктивности резонаторов. Фазовая скорость бегущей волны везде должна быть равной скорости электронов, которые все время должны находиться вблизи бегущей волны и двигаться в такт с ней.
В ускорителях электронов, во избежания рассеяния частиц, в процессе работы должен поддерживаться высокий вакуум. Хотя конструкция электронов уже обеспечивает фокусировку пучка, в большинстве современных ускорителей устанавливают дополнительные фокусирующие устройства типа электромагнитных линз, используемых в электронной оптике. В большинстве электронных ускорителей, предназначенных для медицинских целей, генерирование тормозного рентгеновского излучение осуществляется путем торможения потока ускоренных частиц о мишень из платины или другого тяжелого материала. Пучок ускоренных электронов можно вывести из ускорительной камеры через тонкое окно. Для лучевой терапии можно уже сегодня изготавливать линейные ускорители с энергией десятки Мэв сравнительно небольших размеров. Линейные ускорители генерируют поток частиц высокой плотности и поэтому позволяют получить значительные мощности дозы. Линейные ускорители в отличие от генератора Ван-де-Граафа генерируют импульсное излучение с большой скажностью, так как современные высокочастотные генераторы, питающие ускоритель, могут работать только в импульсном режиме.
В настоящее время для лучевой терапии используются линейные ускорители на энергии 4,6,8,15,и 45 Мэв.
Наибольшее распространение получил линейный ускоритель на 4 Мэв.
Благодаря применению принципа бегущей волны ускоритель может быть создан
столь небольшим , что головка для излучения может быть выполнена подвижной
и для возможности ротационного облучения.
Установки на 8 и 15 Мэв имеют такую большую длину ускорительных камер, что они уже не могут выполняться подвижными.
В Приложении 1 приведены схемы и диаграммы к линейному ускорителю на
Похожие работы
... , разрезал его вдоль оси и раздвинул половинки (их сейчас называют дуантами). Эту разрезанную банку надо вложить между полюсами электромагнита, а в ее центре поместить источник не особенно быстрых заряженных частиц, подчиняющихся законам ньютоновской механики. В постоянном магнитном поле они станут закручиваться и двигаться по инерции по окружностям фиксированного радиуса (разумеется, в камере ...
... Изучение элементарных частиц и их взаимодействий представляет прямой (возможно единственный) путь к пониманию фундаментальных законов природы. Информация об элементарных частицах получается либо в результате экспериментов с космическими лучами, либо с помощью построенных ускорителей. В зависимости от типа ускоряемых частиц различают протонные и электронные ускорители. Кроме того, ускорители ...
... . Что касается «сжатия» окружности диска и нарастающего во времени «смещения» друг относительно друга смежных кольцевых слоев диска, то их принципиально не может существовать. У интерпретаторов парадокса Эренфеста не все в порядке со «здравым смыслом». Преобразование Лоренца нельзя применять формально (догматически), не сообразуясь с физикой анализируемых процессов (со здравым смыслом). 6. ...
... ; 4 — регистрирующая аппаратура; 5 — командный блок; 6 — вспомогательная аппаратура; 7 — блок измерений; 8 — блок питания. Радиационное испытание ЭС. Испытание проводят с целью проверки работоспособности и сохранения внешнего вида ЭС в соответствии с НТД (требования ТЗ и ТУ) во время и после воздействия радиации. Испытание проводят в электрических режимах, оговоренных в стандартах и программах ...
0 комментариев