s
19 708 Pages

accélérateur linéaire
Un accélérateur linéaire

la accélérateurs linéaires des particules (ou Linac, de ac lin (oreille) (Celerator)) Les structures capables d'accélérer des particules chargées[1] (protons, électrons, positrons, ions lourde, etc.), généré au moyen d'un canon à électrons thermo-ionique, un fotoiniettore ou d'autres moyens.

un Linac standard (ainsi qu'un accélérateur circulaire) Il est assemblé comme une succession de différents éléments en cascade.

Si les genres de source particules en une manière continue, la première partie de l'accélérateur sera utilisé pour la création de paquets (c.-à-petits groupes) de particules, tandis que la suivante sera utilisée pour l'accélération vraie et propre des particules.

Linear Accelerator pour Radiothérapie

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: radiothérapie.
accélérateur linéaire
Un accélérateur linéaire utilisé en radiothérapie

L'accélérateur linéaire (pour la radiothérapie) est une machine capable de produire des faisceaux d'électrons et de photons qui, convenablement collimatés, sont faits pour affecter le volume cible. Les énergies de rayonnement produites varient de 2 à 25MeV. En règle générale, pour l'équipement standard, en utilisant les énergies autour de 9,6 MeV, comme des énergies plus élevées provoquent également la production de neutrons. Dans le cas de TomoTherapy en utilisant, pour l'instant, une énergie de 6MeV.

Le dispositif est contenu dans un bunker, dans laquelle ils sont présents:

  • la table de traitement;
  • le laser de positionnement;
  • le système d'imagerie de portail;
  • le circuit de télévision et les commandes;
  • le système de suivi optique

La structure est complétée par les commandes, moniteurs et interphone, présents dans la salle de contrôle, en dehors du bunker. Le fonctionnement d'un Linac est complexe et ses principaux composants sont:

  • magnétron ou klystron: Fournit l'accélérateur d'ondes électromagnétiques;
  • Cannon d'électrons (du canon à électrons): pour obtenir un effet thermo-ionique, produit des électrons d'environ 50 keV;
  • accélérateur de section (ou guide d'ondes): à travers laquelle les produits des électrons sont accélérés de canon, d'une onde électromagnétique, pour acquérir l'énergie souhaitée.

L'élément d'accélérateur est constitué par une cavité divisée en plusieurs sections, dans lequel est situé un champ électrique oscillant à la fréquence synchrone avec le passage de paquets.

Etant donné que la disposition de la section d'accélération est orthogonale à la direction du faisceau, il est nécessaire que le pinceau d'électrons, à la fin de la phase d'accélération, est dévié par les aimants placés sur la tête. Cette procédure permet d'homogénéiser l'énergie du faisceau d'électrons, étant donné que ceux doués d'autre sortie d'énergie à partir de la trajectoire programmée et sont interceptés par les structures de blindage de la tête:

  • Cible constituée par une feuille d'or (ou de tungstène) qui, frappé par le pinceau d'électrons, émet un spectre continu de rayons X avec un maximum d'énergie égale à l'énergie des électrons;
  • Foil diffusion: avec une fonction de conversion de point d'électrons de la brosse dans un faisceau homogène de dimensions désirées, afin de le diriger vers un patient, comme une alternative aux rayons X;
  • Filtre à cône ( « filtre égaliseur ») joue un rôle important pour homogénéiser le faisceau de rayons X, à la fois en termes d'énergie à la fois en termes d'intensité. Le faisceau de rayons X, issu de la réaction de « Bremsstrahlung », est polychromatique et le spectre continu est nécessaire l'élimination du composant mou. En outre, le faisceau émis par la cible, est plus intense dans la zone centrale, moyennant quoi, un filtre plus épais dans ce domaine, il est possible de modifier le faisceau faisant intensité homogène. Dans les nouveaux modèles « vrai faisceau », ce filtre n'est plus présent.
  • Chambres: surveiller fondamentales dans la quantification de la dose délivrée (la mesure est donc indiquée dans « unité de contrôle »), à interrompre l'alimentation à la réalisation des unités de contrôle proposé, dans le contrôle de la symétrie et de l'intensité du faisceau. Ils se composent de deux chambres d'ionisation plates et parallèles (à son tour divisé en deux chambres symétriques), avec la fonction d'intercepter le faisceau de rayonnement perpendiculairement à leur axe. Le contrôle de la dose est toujours effectuée sur deux chambres moniteurs.
  • Collimateur Mobile: utiles pour la définition des champs, est composé de quatre bras (mâchoires) de plomb ayant une épaisseur adéquate de l'énergie du faisceau. Les mâchoires sont reliées les unes aux autres de telle sorte que le faisceau sortant apparaît symétrique et le centre du champ de rayonnement coïncide avec l'axe du faisceau; en outre, ils peuvent être disposés, afin d'amener le faisceau aux dimensions souhaitées, d'une manière symétrique (par opposition deux par deux par rapport à l'axe), ou asymétrique (réglable indépendamment l'un de l'autre).

Une étape supplémentaire dans ce domaine a été faite par l'entrée récente de collimateurs multilames ( « multilames-collimateur »), qui ont trouvé une large utilisation dans les techniques de « conformation », capable de moduler le profil de faisceau selon trois dimensions en l'adaptant à la forme de la cible. Le « multi-feuilles Collimateur » est placé au-dessus des mâchoires et permet la conformation seulement selon un axe

  • Limiteurs (ou applicateur) pour les électrons constituant la collimation du faisceau d'électrons des instruments. Ce sont des accessoires des systèmes de Linac qui permettent de transmettre le faisceau jusqu'à ce que la peau du patient, ce qui élimine l'inconvénient de l'instabilité de la trajectoire des électrons. Il est des dispositifs rigides, interchangeable, avec des dimensions différentes et de formes.

Les structures énumérées jusqu'à présent (à l'exception du canon à électrons, des guides d'ondes, le magnétron et limiteurs), sont contenus dans l'en-tête qui abrite, entre autres choses, deux dispositifs: le champ lumineux et le télémètre qui, bien que non prendre part à l'élaboration du faisceau, ils sont essentiels pour le positionnement du patient et pour la bonne administration de la thérapie.

Une dernière mention est pour les soi-disant composants auxiliaires:

  • Pompe à vide (pompe à ions positifs): maintient en permanence le vide dans la section d'accélération, même lorsque l'unité (10-6 Atm);
  • du système de refroidissement fermé: fabriqué avec de l'eau filtrée refroidie à partir des conduites d'eau en milieu urbain à travers un échangeur de chaleur (fonctionnement T = 26-29 ° C).
  • collimateur multilames (Multi-Feuille-Collimateur)

MLC L » est l'une des innovations les plus récentes et pertinentes qui viennent avec des centres de radiothérapie modernes. Cette surveillance, de haute technologie, nous permet d'amener le faisceau de rayonnement, va remplacer les écrans moulés fabriqués à bas point de fusion d'alliage (T 70) et peut être monté à l'intérieur de la tête de cylindre, au-dessus des collimateurs primaires, ou en externe ajouté sur les accessoires porte-support, selon le modèle. Il se compose de paires de lamelles opposées, mobiles et indépendants, situés sur deux supports, à son tour, des meubles et connues. Le nombre de pales et leur épaisseur varie en fonction de modèles et leur profil est normalement « rainure et languette » (langue et le palais), afin de minimiser la perte de rayonnement à travers la jonction de deux lattes adjacentes. L'ensemble de l'opération de pièce électronique et mécanique est commandé par un ordinateur qui envoie des commandes à partir de la console à la MLC et reçoit des informations sur la position de chaque lame, au moyen de deux systèmes de commande.

L'élément d'accélérateur est constitué par une cavité divisée en plusieurs sections, dans lequel est situé un champ électrique oscillant à la fréquence synchrone avec le passage de paquets.

accélérateur linéaire
Schéma d'un accélérateur linéaire. Voir le texte pour des explications.

ici champs électromagnétiques Les accélérateurs sont alimentés à travers un guide d'ondes qui transmet la puissance fournie par un klystron ou magnétron.

Notez la longueur différente de la cavité (l'effet est exagérée sur la figure): ce fait est simplement expliqué, alors que les particules acquièrent plus d'énergie qu'ils augmentent leur vitesse.

Si l'onde de l'accélérateur doit être synchronisé avec le passage des particules à travers les espaces entre les cavités[2] il est clair que les cavités doivent être beaucoup plus longtemps parce que la vitesse est élevée, afin de permettre aux particules de rester en phase avec l'onde (qui a une fréquence fixe). De toute évidence, car il existe une vitesse limite supérieure (la vitesse de la lumière), la cavité, à partir d'un certain moment-là, ils sont de longueur constante.

En pratique, étant donné que les électrons atteignent rapidement la vitesse de la lumière, la différence de longueur de la cavité sont les deux ou trois premiers, les autres sont de longueur constante. La section de la longueur différente de ladite cavité est bunker et, en plus d'accélérer les électrons, aussi il a pour tâche de former les paquets de particules.

D'autres éléments de base d'un Linac ils sont aimants permanent, tel que quadripôles, dont la tâche est la mise au point transversale de l'emballage de particule similaire à celle effectuée par une lentille dans un système optique.

applications

La tâche d'un Linac Historiquement, il est de créer un faisceau apte à être injecté dans un accélérateur circulaire (dans lequel les collisions pour obtenir des études physiques de haute énergie), ou dans les anneaux de stockage (par ex. pour lumière synchrotron).

Plus récemment, le Linac sont utilisés à des fins médicales, telles que le traitement du cancer. Le faisceau d'électrons produit dans le mode d'accélérateur peut être utilisé pour le traitement direct ou d'atteindre une cible, afin de produire des rayons X Les rayons X sont utilisés pour traiter les tumeurs profondes, compte tenu de leur pouvoir de pénétration élevé, tandis que le faisceaux d'électrons pour le traitement des tumeurs superficielles, étant donné les propriétés de renoncer à leur énergie de manière uniforme dans des tissus épais de quelques centimètres.

Des paires de accélérateurs linéaires de l'énergie sont directement utilisées pour générer des collisions de particules, par exemple dans SLAC.

Haute Linac d'intensité sont utilisés comme amorces pour le laser à électrons libres.

notes

  1. ^ La force électrique agit uniquement sur les particules chargées: la force électrique de particules neutres est rien, donc ils ne peuvent pas être accéléré.
  2. ^ Le champ électrique à l'intérieur de la cavité est égale à zéro, car ils sont constitués par un conducteur: il est connu que le champ électrique à l'intérieur d'un conducteur est toujours nul, pour lequel l'accélération a lieu dans l'espace entre les cavités.

Articles connexes

D'autres projets