Устройство для облучения объекта тяжелыми заряженнб1ми частицами и формирования в нем

Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от ав свидетельствааявлено 28.Х 11.1970 ( 1605161/26-25) М, Кл. С 211 1/00 6 211 3/04с присоединением заявки осударственный комитетСовета Министров СССРао делам изобретенийи открытий риоритет публиковало 22,Х,1973, БюллетеньДК 621.039(088 Дата опублик ния описания 29.111.197 Авторизобретения. Ломанов аявител УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ОБЪЕКТА ТЯЖЕЛЫМ ЗАРЯЖЕННЫМИ ЧАСТИЦАМИ И ФОРМИРОВАНИЯ В Н ДОЗНОГО ПОЛЯИзобретение относится вания дозного поля пучка ных частиц, например п быть использовано при лу дицине.По возможностям созд пучок протонов обладает имуществом перед пучкам го излучения и электронов деленного пробега протоно го максимума (пик Брэгга техникетяжелыхотонов,евой тера фор миро аряжен может ии в мепредлагаемом приводом для щей через рамяющсй цснтрынаправлению ния дозных полеи существенным пре и электромагнитно ввиду строго опре в и наличия дозно ) в конце пробега В = с(/ - х)Известны устройства для облучения объекта и формирования в нем равномерного дозного поля заданной глубины. Эти устройства содержат источник частиц и гребенчатый фильтр, который состоит из ряда параллельных вольфрамовых стержней, укрепленных в общей качающейся рамке. Расчет профиля такого стержня производят на ЭВМ путем варьирования формы профиля до совпадения рассчитанного дозного поля с заданным.Однако такой расчет достаточно сложен, а при использовании известного устройства под каждый заданный вариант дозного поля необходимо устанавливать специальные фильтры, так как изменение дозного поля требует новой криволинейной поверхности вольфрамовых стержней, изготовить которые возможно только в заводских условиях,Цель изобретения - обеспечение возможности варьирования глубинной протяженностиполя заданной формы без изменения формыстержней,5 Цель достигается тем, что вустройстве рамка снабженаповорота вокруг оси, проходяку параллельно прямой, соединстержней, и перпендикулярно10 распространения пучка,На фиг. 1 приведен график постросния профиля стержня гребенчатого фильтра, используемого в предлагаемом устройстве; на фиг.2 - эквивалентные формы профиля; на фиг.15 3 - вид гребенчатого фильтра со стороны пучка; на фиг. 4 - поперечный разрез фильтрана фиг. 3.Кривая 1 на фиг. 1 изображаст требуемоедознос распределение. При торможении пср 20 воначального пучка протонов в облучасмомобъекте поглощенная доза 0 возрастает сглубиной х в соответствиями с кривой 2 Брэгга,которая, за исключением короткой областирсзкого спада после пика Брэгга, обычно мо 25 жет быть описана зависимостью где Р - пробег протонов, с и р - постояннь0 коэффициенты, Можно произвести простУХ= а(1 - р) КХ/МХ,5 10 15 го 30 35 40 построение, которое для произвольной точкиХ определяется равенством где а - отрезок, равный ширине воздушного зазора между стержнями гребенчатого фильтра. Равенство определяет кривую 3, которую с достаточной для целей лучевой терапии точностью можно заменить ломаной линией АВС, Фигура АВСЕ является одним из вариантов профиля стержня. Несколько других вариантов показаны на фиг. 2 (направленис пучка протонов показано стрелками), Эти профили эквивалентны профилю АВСЕ па фиг. 1 при соответствующих размерах Ь и д в перпендикулярном к пучку направлении.Размеры 1 и т вдоль пучка протонов должны быть изменены обратно пропорционально относительной линейной тормозной способности материала стержней,Ряд профилей 4, 5, 6 стержня гребенчатого фильтра выбран в виде ступенчатого прямоугольника, что отвечает наибольшей простоте изготовления. Одним из частных случаев является ступенчатый треугольник 7, который приблизительно совпадает с криволинейным профилем на фиг. 1. Выбор материала для изготовления стержней фильтра также диктуется требованием простоты изготовления: вместо применяемого ранее вольфрама можно использовать, например, лсгко оорабатываемый дюралюминий.Края стержней любой формы являются полупрозрачными для пучка протонов, так как при прохождении значительных толщин в материале стержня траектории протонов искривляются и часть протонов выходит в воздушный промежуток. Вносимая этим обстоятельством неточность может быть исправлена экспериментально путем подбора ширины воздушного зазора между стержнями фильтра.Стержни 8 гребенчатого фильтра устанавливают в единой рамке 9, одинаково ориснтирующей их по отношению к пучку. Рачку смещают на полшага гребенки, образованной стержнями, с помощью электромагнитов в направлении, указанном стрелкой. Таким образом, получают равномерное распределение лозы в поперечном сечении пучка. Рамка может поворачиваться на некоторый угол вокруг оси 10, перпендикулярной к пучку (фиг. 3 и 4). При таком повороте все размеры 1 грофиля стержня, направленные вдоль пучка, растягиваются обратно пропорционально косинусу угла поворота. Такое же растяжение испытывает и дозное распределение по глубине, что соответствует изменению масштаба по горизонтальной оси на фиг. 1. При повороте необходимо подбирать также пробег протонов, изменяя энергию пучка на ускорителе, или просто путем подбора толщины поглотитсля на пути пучка. Осуществляемая таким ооразом регулировка позволяет плавно изменять протякенность области облучения без изменения характера Лозного распрсдслсния. Прсдмст изобретения1, Устройство для облучения обьекта тяжелыми заряженными частицами и формирования в нем дозного поля, содержащее иточник частиц и гребенчатый фильтр, набранный из закрепленных в рамке параллельных стержней, профиль которых обеспечивает рассчитанное дознос распределение, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возмсжности варьирования глубинной протяженное;и поля без изменения формы стержней, рамка снабжена приводом для поворота вокруг оси, про. ходящей через рамку параллельно прямой, соединяющей центры стержней, и перпендикулярно к направлению распространения пучка,2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стержни, из которых набран фильтр, имеют прямоугольное сечение и ориентирова. ны под углом к оси вращения.405131 и ставитель С, Лихтехред Е. Борисова Редакт лов ПодписноССР Тираж 523ета Совета Министровий и открытийская наб., д. 4/5 пография, пр. Сапунов аказ 673/17 Изд,2071 ЦНИИ ПИ Государственного коми по делам изобретен Москва, Ж, Рауш