Устройство для облучения объекта тяжелыми заряженнб1ми частицами и формирования в нем

 

405l3l

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 28.Х11.1970 (№ 1605161/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 22.Х.1973. Бюллстснь № 44

Дата опубликования описания 29.III.1974

М. Кл. С 21k 1/00

G 21f 3/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

УДК 621.039(088.8) Автор изобретения

М. Ф. Ломанов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ОБЪЕКТА ТЯЖЕЛЫМИ

ЗАРЯЖЕННЫМИ ЧАСТИЦАМИ И ФОРМИРОВАНИЯ В НЕМ

ДОЗНОГО ПОЛЯ

a = с(/ — х) —, 1

Изобретение относится к технике формирования дозного поля пучка тяжелых заряженных частиц, например протонов, и может быть использовано при лучевой терапии в медицине.

По возможностям создания дозных полей пучок протонов обладает существенным преимуществом перед пучками электромагнитного излучения и электронов ввиду строго определенного пробега протонов и наличия дозного максимума (пик Брэгга) в конце пробега.

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 и оля 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 протяженности поля заданной формы без изменения формы стержней.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве рамка снабжена приводом для поворота вокруг оси, проходящей через рамку параллельно прямой, соединяющей цснтры стержней, и перпендикулярно к направлению

10 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 фильтра на фиг. 3.

Кривая 1 на фиг. 1 изображаст требуемое дознос распределение. При торможении пср20 воначального пучка протонов в облучасмом объекте поглощенная доза D возрастает с глубиной х в соответствиями с кривой 2 Брэгга, которая, за исключением короткой области рсзкого спада после пика Брэгга, обычно мо25 жет быть описана зависимостью где R — пробег протонов, с и р — постоянные

30 коэффициенты, Можно произвести простое

40Я31

УХ= а (1 — р) КХ/МХ, 5

)5

40 построение, которое для произвольной точки

Х 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). Зти профили эквивалентны профилю АВСЕ па фиг. 1 при соответствующих размерах b u d в перпендикулярном к пучку направлении.

Размеры l u m 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 дозы в поперечном сечении пучка. Рамка мо>кст поворачиваться на некоторый угол вокруг оси 10, перпендикулярной к пучку (фиг. 3 и

4). При таком повороте все размеры 1грофиля 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 протя>кенность области облучения без изменения характера дозного распрсдслсния.

Предмет изобретения

1. Устройство для облучсния объекта тя>келыми заряженными частицами и формирования в нем дозного поля, содержащее и точник 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 о.:и, проходящей через рамку параллельно прямой, соединяющей центры стержней, и пе рпендикулярно к направлению распространения пучка, 2. Устройство по п. 1, отличаюцее<,я тем, что стержни, из которых набран фильтр, HivIcIoT прямоугольное сечение и ориентированы под углом к оси вращения.

405131

Фиа 4

Составитель С, Лихтеров

Техред Е. Борисова Корректор В. Жолудева

Редактор И. Орлова

Типография, пр. Сапунова, д. 2

Заказ 673!17 Изд. № 2071 Тираж 523 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475