유전벽가속기

Dielectric wall accelerator
DWA 특허 스케치

유전체벽가속기(DWA)는 1990년대 후반 설계·특허된[1] 소형 선형입자가속기 개념으로 주로 유전체 물질로 구성된 튜브에서 이동 전자파를 유도해 작동한다.기존의 디스크 탑재 라이낙 시스템에 대한 주요 개념적 차이는 추가 유전체 벽과 커플러 구조에 의해 주어진다.[clarification needed]null

이 개념의 가능한 사용으로는 양성자나 이온을 이용한 외부 빔 방사선 치료(EBRT)에 적용할 수 있다.null

작전

외부 교류 전력 공급 장치는 도파관을 사용하여 가속기 튜브로 전달되는 전자파를 제공한다.전원 공급 장치는 매우 짧은 시간 동안만 켜진다(펄스 작동).[2]null

전자기 유도는 전도성 전기장을 생성하여 충전된 입자를 가속시킨다.이동 파동은 충전된 입자의 위치와 겹쳐 튜브의 진공 채널을 통과할 때 내부의 가속으로 이어진다.[2]관 안의 장은 양성자 바로 앞에 음극이고 양성자 바로 뒤에 양극이다.양성자는 양전하를 띠기 때문에 음전하를 향해 가속하며 양전하를 벗어나게 된다.전원 공급 장치는 단면의 극성을 전환하여 지나가는 양성자와 동기화 상태를 유지한다.null

건설

액셀러레이터 튜브는 250 µm 두께의 실리카 퓨즈로 만들어진다.연마 후 시트는 크롬 0.5 µm와 금 2.5 µm로 코팅된다.80여 겹의 시트를 한데 쌓아 놓고 화로에서 가열하여 한데 합쳐진다.쌓인 어셈블리는 그런 다음 속이 빈 실린더로 가공된다.퓨전 실리카는 유전체인 순수 투명 석영유리로, 이 기계가 '유전벽 가속기'로 불리는 이유다.

액셀러레이터의 조립된 모듈 중 하나의 스케치가 특허 스케치에 나타나 있다.이 모듈의 길이는 약 3cm이며 빔은 위쪽으로 이동한다.유전벽은 81번 항목으로 보인다.그것은 블룸라인이라고 불리는 맥박 형성 장치로 둘러싸여 있다.그림 8A에서 전원 공급 장치는 블룸린을 충전한다.그림 8B에서, 블럼레인을 둘러싸고 있는 실리콘 카바이드 스위치가 블럼레인의 가장자리를 단락시킨다.블럼레인에 저장된 에너지는 고전압 펄스로 유전체 벽을 향해 돌진한다.null

프로톤 테라피에서의 사용법

유전체 벽 가속기는 크기가 작고 비용 이점이 있으며 차폐 요건이 감소하기 때문에 방사선 치료에서 현재 사용되는 양성자 가속기를 대체할 가능성이 있다.null

장점과 한계

DWA는[3] 현재 양성자 치료 시스템인 비용 및 크기 비디오와 관련된 주요 문제를 다룬다.원하는 최종 빔 에너지에 따라 기존의 의료용 가속기 솔루션(사이클로트론과 소형 싱크로트론)은 큰 비용 요소와 공간 요구사항을 가질 수 있으며, 이는 DWA에 의해 우회될 수 있다.DWA에 대한 비용 추정치는 약 2000만 달러다.null

DWA는 약 100 MV/m의 가속 구배에 도달할 것으로 예상된다.[2]null

이 시스템은 핵무기 검사를 위한 실험계획법(DOE) 장치의 스핀오프다.이 시스템은 높은 에너지(예: 높은 구배 절연체) 때문에 몇 가지 새로운 진보가 필요하다.[4]넓은 대역 간극 복사유도 스위치, 약 4,000개가 필요하다.대칭 블럼라인, 일반적인 폭 1mm.null

참조

  1. ^ 1998-09-22년 발행된 미국 특허 5811944, S.E.; G.J. 카포라소; H.C. Kirbie, "향상된 디어렉트릭-월 선형 가속기"
  2. ^ a b c Jermey N. A. Matthews (Mar 2009). "Accelerators shrink to meet growing demand for proton therapy". Physics Today. 62 (3): 22–24. Bibcode:2009PhT....62c..22M. doi:10.1063/1.3099570.
  3. ^ Dai, Zhimin (2013). "Development Of The Dielectric Wall Accelerator" (PDF). Proceedings of IPAC2013, Shanghai, China. pp. 3115–3117. ISBN 978-3-95450-122-9.
  4. ^ 미국 특허 6331194, Sampayan, Stephen, 2001-12-18을 발행한 "중공 융해 실리카 절연체 실린더 제조 프로세스"

외부 링크