具有機電馬達的粒子加速器以及操作和制造該粒子加速器的方法技術

本發明專利技術涉及具有機電馬達的粒子加速器以及操作和制造該粒子加速器的方法。具體而言，一種粒子加速器(102)，包括配置成在加速腔(206)內沿著期望的路徑引導帶電粒子的電場系統(106)和磁場系統(108)。粒子加速器還包括位于加速腔內的機械裝置(280、282)。機械裝置配置成被選擇性地移動至加速腔內的不同位置。粒子加速器還包括機電(EM)馬達(290、292)，該機電馬達(290、292)具有連接構件(456)和可操作地聯接至該連接構件的壓電元件(512)。連接構件可操作地附接至機械裝置。當壓電元件被激活時，EM馬達驅動連接構件，從而移動機械裝置。

【技術實現步驟摘要】
具有機電馬達的粒子加速器以及操作和制造該粒子加速器的方法
本文中描述的專利技術的實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內的可移動的機械裝置的粒子加速器。
技術介紹
諸如回旋加速器的粒子加速器可以具有各種工業應用、醫學應用以及研究應用。例如，粒子加速器可以用于產生放射性同位素(也被稱為放射性核)，該放射性同位素具有醫學治療、成像和研究中的用途，以及非醫學相關的其它應用。產生放射性同位素的系統典型地包括具有圍繞加速腔的磁軛(magnetyoke)的回旋加速器。回旋加速器可以包括彼此隔開的相對的極頂(poletop)。電場和磁場可以在加速腔內產生，以沿著極之間的螺旋狀軌道使帶電粒子加速并引導帶電粒子。為了產生放射性同位素，回旋加速器形成帶電粒子的粒子束，并將粒子束引導至加速腔之外并向著具有靶材料的靶系統。在一些情況下，靶系統可以位于加速腔的內側。粒子束入射到靶材料上，從而產生放射性同位素。在粒子加速器的運轉期間，可能期望使用加速腔內的各種機械裝置。例如，可能期望移動箔材(foil)保持器，該箔材保持器保持從帶電粒子剝離電子的箔材。也可能期望移動診斷探針，以沿著期望路徑的不同部分測試粒子束。然而，這些和其它的機械裝置必須能夠在加速腔的環境內運轉。在粒子加速器的運轉期間，加速腔可能被抽空，并且，大的磁場可能存在于其中。在一些情況下，機械裝置中的磁性構件可能干擾用于引導帶電粒子的磁場。此外，大量的輻射可能沿著限定了加速腔的內表面而存在。除了與環境相關的以上關注以外，加速腔內的機械裝置可能需要大量的空間并難以操作，或者可能缺乏高水平的精度。另外，加速腔內的機械裝置能夠機械地聯接至真空腔外側的電磁致動器/馬達。這些馬達不能在加速腔的高磁場中有效地運轉，并且也能夠干涉在其中被很好地限定的磁場。同樣，利用通過真空進給裝置而延伸的機械構件，可以將電磁馬達相互連接至加速腔內側的機械裝置。然而，這些機械構件和真空進給裝置增加了粒子加速器的復雜性。因而，需要一種在加速腔中具有機械裝置的粒子加速器，該機械裝置比已知的機械裝置更小，成本更低，且/或更容易操作。還需要降低對操作或維護該粒子加速器的個人的輻射暴露的粒子加速器和方法。還通常需要便于操作且/或維護粒子加速器的備選裝置和/或對輻射暴露不敏感的備選裝置。
技術實現思路
根據一個實施例，提供了一種粒子加速器，該粒子加速器包括配置成在加速腔內沿著期望的路徑引導帶電粒子的電場系統和磁場系統。粒子加速器還包括位于加速腔內的機械裝置。機械裝置配置成被選擇性地移動至加速腔內的不同位置。粒子加速器還包括機電(EM)馬達，該機電馬達具有連接構件和可操作地聯接至該連接構件的壓電元件。連接構件可操作地附接至機械裝置。當壓電元件被激活時，EM馬達驅動連接構件。根據另一實施例，提供了一種操作具有加速腔的粒子加速器的方法。該方法包括在加速腔中提供帶電粒子的粒子束。粒子束由粒子加速器沿著期望的路徑引導。該方法還包括在加速腔內選擇性地移動機械裝置。機械裝置由機電(EM)馬達移動，該機電馬達包括連接構件和可操作地聯接至該連接構件的壓電元件。連接構件可操作地附接至機械裝置。當壓電元件被激活時，EM馬達驅動連接構件。在又一實施例中，提供了一種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內沿著期望的路徑引導帶電粒子的電場系統和磁場系統。該方法包括將機械裝置定位在加速腔內。機械裝置配置成被選擇性地移動至加速腔內的不同位置。該方法還包括將機電(EM)馬達可操作地聯接至機械裝置。EM馬達具有連接構件和可操作地聯接至該連接構件的壓電元件。連接構件可操作地附接至機械裝置，其中，EM馬達配置成當壓電元件被激活時驅動連接構件，從而移動機械裝置。附圖說明圖1是根據一個實施例的粒子加速器的框圖。圖2是根據一個實施例的粒子加速器的示意側視圖。圖3是可以與根據一個實施例的粒子加速器一起使用的一部分軛和極區段的透視圖。圖4是圖3中的軛和極區段的放大圖，更加詳細地顯示了剝離組件。圖5是圖3中的軛和極區段的放大圖，更加詳細地顯示了診斷探針組件。圖6是軛和極區段的放大圖，顯示了根據一個實施例的RF調諧組件。圖7是可以用在各種實施例中的機電(EM)馬達的分解圖。圖8是圖7的EM馬達的透視圖。圖9顯示了一個壓電元件的運動。圖10是可以用在各種實施例中的致動組件的說明性的圖。部件列表100同位素產生系統102粒子加速器103加速腔104離子源系統106電場系統108磁場系統110真空系統112粒子束114靶系統115提取系統116靶材料117束通道118控制系統120靶位置122冷卻系統200回旋加速器202磁軛204軛體206加速腔208側面210側面212頂端214底端220水平平臺228軛區段230軛區段231上部232中面236中心軸線238中心區域241空間區域243空間區域248極250極252極頂254極頂255壁表面260磁體組件264磁體線圈266磁體線圈268磁體線圈空腔270磁體線圈空腔272腔壁274腔壁276真空泵280-282機械裝置290-292EM馬達293-295連接構件320打開側空腔321環部322內壁表面324配合表面330軛區段331-334隆起(hill)336-339凹處(valley)340，342RF電極341，343空心D盒(dee)344中心345，347芯柱(stem)349束通道350極354極頂370RF電極系統371-372攔截面板402剝離組件404箔材保持器406可旋轉臂408近端410遠端411外周邊412剝離箔材414緊固裝置416夾緊機構418緊固裝置420EM馬達422纜或線424致動組件426連接構件440診斷探針組件442底座支撐件444軸部件446束探測器447標簽或標記448遠側支撐件450EM馬達452纜或線454致動組件456連接構件458近端460RF裝置462EM馬達464電容板466底座延伸件470軸線502EM馬達504拉伸彈簧506輥507保持器508驅動棒510致動組件511外殼512壓電元件514壓電陶瓷雙壓電晶片516，518層520遠端530致動組件532轉子534定子536壓電元件540軸線具體實施方式正如本文中使用的，以單數形式敘述并用詞語“一”或“一個”進行的元件或步驟應當理解為不排除多個所述的元件或步驟，除非明確地闡述了這種排除。此外，“一個實施例”的提及并不意圖被解釋為排除也并入了所敘述的特征的另外的實施例的存在。此外，除非明確闡述為相反情況，否則，“包括”或“具有”具有特定性質的一個元件或多個元件的實施例可以包括不具有那個性質的另外的這種元件。圖1是根據一個實施例形成的同位素產生系統100的框圖。系統100包括粒子加速器102，該粒子加速器102具有若干子系統，包括離子源系統104、電場系統106、磁場系統108以及真空系統110。粒子加速器102可以是，例如回旋加速器，或者更具體地，等時性回旋加速器。粒子加速器102可以包括加速腔103。加速腔103可以由粒子加速器的外殼或其它部分限定，并具有抽空的狀態或狀況。圖1所示的粒子加速器至少具有位于加速腔103中的子系統104、106、108及本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
2010.12.23 US 12/9772081.一種粒子加速器(102)，包括：電場系統(106)和磁場系統(108)，配置成在加速腔(206)內沿著期望的路徑引導帶電粒子；機械裝置(280、282)，位于所述加速腔內，所述機械裝置配置成被選擇性地移動至所述加速腔內的不同位置；以及機電(EM)馬達(290、292)，包括連接構件(456)和可操作地聯接至所述連接構件的壓電元件(512)，所述連接構件可操作地附接至所述機械裝置，其中，當所述壓電元件被激活時，所述機電馬達驅動所述連接構件，從而移動所述機械裝置；所述機電馬達(290、292)基本上由非磁性材料構成。2.根據權利要求1所述的粒子加速器(102)，其特征在于，所述磁場系統(108)包括隔著所述加速腔(206)而彼此相對的一對極頂(252、254)；所述機械裝置(280、282)在所述極頂之間延伸。3.根據權利要求2所述的粒子加速器(102)，其特征在于，所述機電馬達(290、292)安裝至其中一個所述極頂(252、254)，或者鄰接于其中一個所述極頂。4.根據權利要求1所述的粒子加速器(102)，其特征在于，所述機械裝置(280、282)配置成被移動至所述期望的路徑中，使得所述帶電粒子入射到其上。5.根據權利要求4所述的粒子加速器(102)，其特征在于，所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：T·埃里克松，B·霍姆格倫，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：