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1、(10)申请公布号 CN 104335685 A (43)申请公布日 2015.02.04 CN 104335685 A (21)申请号 201280073623.0 (22)申请日 2012.06.01 H05H 7/00(2006.01) H05H 9/00(2006.01) G21K 1/087(2006.01) (71)申请人 西门子公司 地址 德国慕尼黑 (72)发明人 P.S.阿普塔克 P.比斯利 O.海德 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 卢江 刘春元 (54) 发明名称 用于使带电粒子偏转的偏转板和偏转设备 (57) 摘要 用于使带电粒子。
2、偏转的偏转板具有凹进部。 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.12.01 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2012/060348 2012.06.01 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/178282 DE 2013.12.05 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 (10)申请公布号 CN 104335685 A CN 104335685 A 1/1 页 2 1. 用于使带电粒子偏转的偏转板 （210） ， 其中所述偏转板。
3、 （210） 具有凹进部 （300） 。 2. 根据权利要求 1 所述的偏转板 （210） ， 其中所述偏转板 （210） 被构造为基本上平坦的板。 3. 根据前述权利要求之一所述的偏转板 （210） ， 其中所述凹进部 （300） 被构造为孔洞。 4. 根据权利要求 1 或 2 之一所述的偏转板 （210） ， 其中所述凹进部 （300） 被构造为槽缝。 5. 根据前述权利要求之一所述的偏转板 （210） ， 其中所述凹进部 （300） 居中地布置在所述偏转板 （210） 中。 6. 根据前述权利要求之一所述的偏转板 （210） ， 其中所述偏转板 （210） 具有导电材料、 尤其是金属。 。
4、7. 用于使带电粒子偏转的偏转设备 （130） ， 其中所述偏转设备 （130） 具有根据前述权利要求之一所述的第一偏转板 （210） 。 8. 根据权利要求 7 所述的偏转设备 （130） ， 其中所述偏转设备 （130） 具有根据权利要求 1 至 6 之一所述的第二偏转板 （220） 。 9. 根据权利要求 8 所述的偏转设备 （130） ， 其中所述偏转板 （210， 220） 根据权利要求 2 来构造， 其中所述第一偏转板 （210） 和所述第二偏转板 （220） 垂直于第二空间方向 （102） 定向， 其中所述第一偏转板 （210） 和所述第二偏转板 （220） 在所述第二空间方向 。
5、（102） 上彼 此间隔。 10. 根据权利要求 9 所述的偏转设备 （130） ， 其中所述偏转设备 （130） 具有第三偏转板 （230） 和第四偏转板 （240） ， 其中所述第三偏 转板 （230） 相对于所述第一偏转板 （210） 在垂直于所述第二空间方向 （102） 的第三空间方 向 （103） 上偏移， 其中所述第四偏转板 （240） 相对于所述第二偏转板 （220） 在所述第三空间方向 （103） 上偏移。 11. 根据权利要求 10 所述的偏转设备 （130） ， 其中所述偏转设备 （130） 被构造为使在所述第三空间方向 （103） 上移动的带电粒子朝 所述第二空间方向 （。
6、102） 偏转。 权 利 要 求 书 CN 104335685 A 2 1/4 页 3 用于使带电粒子偏转的偏转板和偏转设备 技术领域 0001 本发明涉及一种根据权利要求 1 所述的用于使带电粒子偏转的偏转板以及一种 根据权利要求 7 所述的用于使带电粒子偏转的偏转设备。 背景技术 0002 已知通过电场和 / 或磁场来使移动的带电粒子偏转。同样已知通过将电压施加到 导电板上来生成电场。 发明内容 0003 本发明的任务在于， 提供一种改进的用于使带电粒子偏转的偏转板。该任务通过 具有权利要求 1 所述的特征的偏转板来解决。本发明的另一任务在于， 提供一种改进的用 于使带电粒子偏转的偏转设备。
7、。该任务通过具有权利要求 7 所述的特征的偏转设备来解 决。优选的改进方案在从属权利要求中予以说明。 0004 根据本发明的用于使带电粒子偏转的偏转板具有凹进部。有利地， 该偏转板相较 于没有凹进部的偏转板生成具有改善的空间分布的电场。 0005 在该偏转板的一种优选的实施方式中， 该偏转板被构造为基本上平坦的板。有利 地， 该偏转板于是可以简单且低成本地制造。尤其是， 该偏转板有利地可以被制造为电路 板， 例如印刷电路板。 0006 在该偏转板的一种实施方式中， 该凹进部被构造为孔洞。 有利地， 由此由该偏转板 生成的电场在孔洞的区域中被减弱。 0007 在该偏转板的另一种实施方式中， 该凹。
8、进部被构造为槽缝。 有利地， 该凹进部的该 构造也导致通过该偏转板产生的电场在该凹进部的区域中的减弱。 0008 合乎目的的是， 该凹进部居中地布置在该偏转板中。 有利地， 通过该偏转板产生的 电场的空间分布于是具有更平坦的分布。 0009 在该偏转板的一种合乎目的的实施方式中， 该偏转板具有导电材料， 尤其是金属。 有利地， 该偏转板于是可以被充电到一电势。 0010 根据本发明的用于使带电粒子偏转的偏转设备具有上述类型的第一偏转板。 有利 地， 可以利用该偏转设备来使粒子射束的带电粒子偏转。 由于有利地构造的偏转板， 可以使 用该偏转设备来选择性地使来自带电粒子的相继束的射束的各个粒子束偏。
9、转。 0011 在该偏转设备的一种优选的实施方式中， 该偏转设备具有上述类型的第二偏转 板。有利地， 在该偏转设备的偏转板之间于是可以生成电势差。 0012 在该偏转设备的一种特别优选的实施方式中， 偏转板被构造为基本上平坦的板。 在此， 第一偏转板和第二偏转板垂直于第二空间方向定向。 此外， 第一偏转板和第二偏转板 在第二空间方向上彼此间隔。 有利地， 在该偏转设备中， 电场的指向第二空间方向的分量在 垂直于第二空间方向的空间方向上近似矩形地伸展。 0013 在该偏转设备的一种改进方案中， 该偏转设备具有第三偏转板和第四偏转板。在 说 明 书 CN 104335685 A 3 2/4 页 4。
10、 此， 第三偏转板相对于第一偏转板在垂直于第二空间方向的第三空间方向上偏移。 此外， 第 四偏转板相对于第二偏转板在第三空间方向上偏移。有利地， 于是可以在第三偏转板与第 四偏转板之间施加与在第一偏转与第二偏转板之间不同的电势差。 0014 在该偏转设备的一种优选的实施方式中， 该偏转设备构造为使在第三空间方向上 移动的带电粒子朝第二空间方向偏转。有利地， 该偏转设备于是可以被用于使来自粒子射 束的各个粒子或粒子束选择性地偏转。 附图说明 0015 本发明的上面所描述的特性、 特征和优点以及其实现的方式和方法结合以下的对 实施例的描述而能够更清楚且更明白地理解， 所述实施例结合附图更详细地予以。
11、阐明。在 这里 ： 图 1 示出微粒治疗仪器的示意图 ； 图 2 示出偏转设备的示意图 ； 图 3 示出该偏转设备的板对的第一剖面 ； 图 4 示出该偏转设备的板对的俯视图 ； 图 5 示出该偏转设备的板对的第二剖面 ； 以及 图 6 示出该板对之内的场强分布的曲线图。 具体实施方式 0016 图 1 以极为示意性的图示出作为偏转设备的示范性应用的微粒治疗仪器 100。然 而， 偏转设备也可以使用在多个其他应用领域中。 本发明绝对不限于微粒治疗仪器的领域。 0017 微粒治疗仪器 100 可以被用于执行微粒治疗， 其中利用带电粒子 （微粒） 轰击患者 的患病的身体部分。带电粒子例如可以是质子。。
12、患者的疾病例如可以是肿瘤。 0018 微粒治疗仪器 100 包括沿着 z 方向 103 接连地布置的离子源 110、 聚束设备 120、 偏转设备 130、 孔板 140 和粒子加速器 150。 0019 离子源110用于产生带电粒子的射束115。 粒子射束115的粒子例如可以是质子。 粒子射束 115 的粒子沿着 z 方向 103 离开离子源 110。粒子射束 115 的粒子可以在离开离 子源 110 时例如具有 10keV 到 20keV 的能量。 0020 聚束设备 120 用于将连续的粒子射束 115 划分成离散的粒子束 125。粒子束 125 沿着 z 方向 103 离开聚束设备 1。
13、20。聚束设备 120 也可以取消。 0021 偏转设备 130 用于将各个粒子束 125（或连续的粒子射束 115 的各个粒子） 选择 性地相对于其沿着 z 方向 103 伸展的移动朝垂直于 z 方向 103 的 y 方向 102 偏转。 0022 通过偏转设备 130 偏转的粒子和粒子束 125 不或不完全通过跟随偏转设备 130 的 孔板 140， 而未被偏转的粒子和粒子束 125 通过孔板 140。在微粒治疗仪器 100 的替代的 实施方式中， 仅通过偏转设备 130 朝 y 方向 102 偏转过的粒子和粒子束 125 完全通过孔板 140。 0023 已通过孔板 140 的粒子和粒子。
14、束 125 到达粒子加速器 150 中， 在那里其被加速到 较高的例如 80MeV 到 250MeV 的动能。粒子加速器 150 例如可以是线性加速器。尤其是， 粒 子加速器 150 可以是 RF 线性加速器。 说 明 书 CN 104335685 A 4 3/4 页 5 0024 图 2 示出偏转设备 130 的示意图。在图 2 中所示的实施方式中， 偏转设备 130 包 括六个用于使带电粒子的粒子束 125 偏转的偏转板。详细地， 偏转设备 130 在所示的实施 方式中包括第一偏转板210、 第二偏转板220、 第三偏转板230、 第四偏转板240、 第五偏转板 250 和第六偏转板 26。
15、0。 0025 第一偏转板 210 和第二偏转板 220 形成第一板对 201。第三偏转板 230 和第四偏 转板 240 形成第二板对 202。第五偏转板 250 和第六偏转板 260 形成第三板对 203。在其他 实施方式中， 偏转板 230 也可以具有少于三个的板对 201、 202、 203 或多于三个的板对 201、 202、 203。 0026 板对 201、 202、 203 沿着 z 方向 103 接连地布置。每个板对 201、 202、 203 的两个相 应的偏转板在 z 方向 103 上并且在垂直于 y 方向 102 和 z 方向 103 的 x 方向 102 上位于分 别。
16、共同的位置处并且在 y 方向 102 上彼此间隔。粒子串 125 在 z 方向 103 上在板对 201、 202、 203 的两个相应的偏转板之间伸展。 0027 偏转板 210、 220、 230、 240、 250、 160 具有导电的材料， 优选地金属。偏转板 210、 220、 230、 240、 250、 160 例如可以被构造为具有金属涂层的电路板。 0028 在板对 201、 202、 203 的偏转板之间可以分别生成电势差并且因此生成电场， 以便 将粒子束 125 的在 z 方向 103 上移动的粒子朝 y 方向 102 偏转。例如， 第一板对 201 的第 一偏转板 210。
17、 可以被置于正电压上， 并且第一板对 201 的第二偏转板 220 可以被置于同样 数值的负电压上。在不同的板对 201、 202、 203 中产生的电势差可以彼此不同。为了仅将按 快速的时间顺序相继的粒子束 125 中的各个粒子束 125 朝 y 方向 102 偏转， 必须将时间上 短的电压脉冲施加到偏转板 210、 220、 230、 240、 250、 260 上。 0029 如果偏转板 210、 220、 230、 240、 250、 260 被构造为封闭的平面板， 则在板对 201、 202、 203 中生成的电场的指向 y 方向 102 的分量在 z 方向 103 上具有高斯状分布。
18、。然而更 有利的是， 电场的指向 y 方向 102 的分量的分布在 z 方向 103 上在板对 201、 202、 203 之内 遵循近似的矩形函数。 0030 为了近似于电场的指向 y 方向 102 的分量的该优选空间分布， 偏转设备 130 的偏 转板 210、 220、 230、 240、 250、 260 分别具有凹进部。这随后借助图 3 至图 5 予以阐明， 所述 图示出第一板对 201 的图示。其余的板对 202、 203 优选地与第一板对 201 相同地被构造。 0031 图 3 示出第一板对 201 的第一剖面。第一剖面在此垂直于 z 方向 103 伸展。第一 板对 201 的。
19、第一偏转板 210 和第二偏转板 220 在 x 方向 101 上具有宽度 301。宽度 301 例 如可以为 4mm。偏转板 210、 220 在 y 方向 102 上分别具有厚度 302。厚度 302 例如可以为 0.1 mm。第一偏转板 210 和第二偏转板 220 在 y 方向 102 上彼此具有距离 312。距离 312 例如可以为 6 mm。 0032 图 4 示出在与 y 方向 102 相反的观察方向上第一板对 201 的第一偏转板 210 的俯 视图。在图 4 中不可见的第二偏转板 220 优选地与第一偏转板 210 相同地被构造。在 z 方 向 103 上， 第一偏转板 21。
20、0 具有长度 303， 该长度例如可以为 4 mm。 0033 此外， 第一偏转板 210 具有矩形的孔洞 300。孔洞 300 居中地布置在第一偏转板 210 中。在 x 方向 101 上， 孔洞 300 具有孔洞宽度 311， 该孔洞宽度例如可以为 1mm。在 z 方 向 103 上， 孔洞 300 具有孔洞长度 313， 该孔洞长度例如同样可以为 1mm。 0034 如果第一偏转板 210 被构造为金属涂覆的电路板， 则在金属涂层中构造孔洞 300 说 明 书 CN 104335685 A 5 4/4 页 6 就足够了。 0035 代替居中布置的孔洞 300， 第一偏转板 210 也可以。
21、具有非居中布置的孔洞。 0036 代替孔洞 300， 第一偏转板 210 也可以具有连贯的槽缝， 该槽缝将第一偏转板 210 划分为两个部分。该槽缝例如可以在 x 方向 101 上或在 z 方向 103 上定向。如果第一偏转 板 210 被构造为金属涂覆的电路板， 则在金属涂层中构造槽缝就足够了。分成两部分的偏 转板 210 的两个区段于是可以被布置在共同的电路板上。 0037 图 5 示出第一板对 201 的偏转板 210、 220 的第二剖面。该剖面在图 5 中垂直于 x 方向 101 实现。 0038 图 6 以曲线图 600 示出在板对 201、 202、 203 之内得出的空间场强分。
22、布。在曲线图 600 的水平轴线上绘制了在板对 201、 202、 203 的区域中的 z 方向 103。在曲线图 600 的垂 直轴线上绘制了电场强度的指向 y 方向 102 的分量 601。 0039 第一场分布 610 说明电场强度在 y 方向 102 上在板对 201、 202、 203 的上偏转板与 下偏转板之间的中心的分布。可识别的是， 第一场分布 610 相对于高斯状分布更强烈地近 似于矩形函数。对矩形函数的该近似通过设置在偏转板 210、 220、 230、 240、 250、 260 中的孔 洞 300 实现。 0040 第二场分布 620 说明电场强度在 y 方向 102 。
23、上在与板对 201、 202、 203 的另一偏转 板相比在 y 方向 102 上更接近一个偏转板的位置处的分布。可识别的是， 第二场分布 620 在板对 201、 202、 203 的中心在 z 方向 103 上凸形地被构造。 0041 尽管本发明详细地通过优选的实施例被进一步举例说明和描述， 但本发明并不受 公开的例子所限制。其他变型方案可以由本领域技术人员由此推导出， 而不离开本发明的 保护范围。 说 明 书 CN 104335685 A 6 1/5 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104335685 A 7 2/5 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 104335685 A 8 3/5 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 104335685 A 9 4/5 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 104335685 A 10 5/5 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 104335685 A 11 。