[发明专利]改进的能量调制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种粒子能量调节设备，用于可变化地改变穿过该粒子能量调节设备的粒子束的粒子的能量，该粒子能量调节设备具有至少一个可变化的能量变化装置。此外，本发明涉及一种用于粒子能量调节设备的调整值校正装置，所述粒子能量调节设备用于可变化地改变穿过该粒子能量调节设备的粒子束的粒子的能量。最终，本发明还涉及一种用于确定校正值的方法，所述校正值尤其是应用于粒子能量调节设备和/或应用于以上描述类型的调整值校正装置。

背景技术

在此期间在不同的技术领域中实施对物体的照射。在此根据具体的使用要求使用不同类型的照射方法以及不同类型的辐射。因此，在有些技术领域中要求，对物体平面地或立体地并且在此尽可能均匀地进行照射。这例如是下述情况：材料应被硬化或以其它方式改变。在此期间例如也对于食品技术领域常见的是，利用特定的辐射类型使食品可长久保存。

在其它技术领域中也必要的是，以特定的、预先限定的、典型特别高的剂量来照射待照射的物体的特定局部区域。而物体的其余部分通常应不被照射或尽可能少地照射。对此的一个示例是利用电磁辐射(有时延及到X射线范围)以及成像掩模来对微处理器或其它微结构或纳米结构进行结构化。

在此，待施加到相应的结构中的剂量不仅能够在两个维度上结构化，而且也能够在所有三个空间方向上结构化。通过三维的结构化例如可能的是，直接和立即照射位于待照射的本体内部的体积区域，而本体(尤其是其外壳)无需必须被损坏或打开。

此外，待照射的本体(或位于待照射的本体内部的、待照射的体积区域)不仅可以是静态的本体或不可移动的本体。然而，在实践中常常发生下述问题：待照射的本体或待照射的本体的一部分(尤其是待照射的目标体积区域)可移动。该移动并不限于本身刚性的本体相对于外部坐标系移动。而且还可能的是，待照射的本体的不同区域发生位移。这不必一定仅涉及平移运动。而且，也可设想其它类型的改变，例如尤其是旋转运动和密度改变。

为了能够照射这种(有时本身)可移动的本体，使用所谓的四维照射方法。在此，所述四维照射方法总归是随时间变化的三维照射方法(以时间作为第四维度)。这种材料照射方法的示例能够在材料学领域中找到，例如在制造高度集成的构件(尤其是微处理器和/或存储器芯片)时以及在制造微结构的和纳米结构的机械装置时。

在此期间使用这种三维或四维照射方法的另一技术领域存在于医疗技术领域中。在此通常也必要的是，以尽可能高的剂量对身体内的特定体积区域(例如肿瘤)进行加载，而周围的(健康的)组织应尽可能少地或优选基本上不被剂量加载。当周围的组织是所谓的关键组织，例如是敏感器官(作为OAR的专业术语的英语为：“Organ AtRisk”)时，这尤其适用。在此，其例如能够是脊髓、血管或神经节。尤其是在照射可移动的目标体积时，存在各种问题，其中一些问题还未解决或不能满意地解决。

原则上存在多种解决方案。专门针对扫描方法的应用尤其讨论三种特殊途径。在此是指所谓的重新扫描方法、选通方法以及跟踪方法。

在重新扫描方法中，待照射的本体经过大量照射过程。因此，利用移动的本体(或待照射的目标区域)的循环重复的运动图案，在统计平均值中实现目标体积的足够高的照射。

在选通方法中，只有当待照射的体积区域处于相对窄地限定的运动相位时，才进行对目标本体的有效照射。而在其它时间点不进行照射。

目前，尤其是跟踪方法被视为是特别有前途的。在此，最终受照射作用的区域(例如布拉格峰(Bragg-Peak)的区域)根据目标本体的待照射的体积区域的运动而运动。

所有三种方法的共同之处在于，粒子束(更精确地说：粒子的主要作用区)都必须在所有三个空间维度上遍历(扫描)。为了能够实现在z方向(基本上平行于粒子束的方向)上的扫描，在此必需改变粒子的能量。

实现这一点的可能性在于，以可变化的方式操控粒子加速器本身，使得所述粒子以不同的能量射出。在此成问题的是，粒子能量的变化在此仅能够相对缓慢地进行。在同步加速器中，例如至今为止在最佳情况下可能的是，将粒子能量从一个提取周期到下一个提取周期改变。因而在此导致约10秒范围的能量调整时间。尤其对于跟踪方法而言，这种调整时间是过长的进而是不适宜的。但是即使对于重新扫描方法和选通方法而言，在这样长的调整时间的情况下也会导致很大程度的对辐射时间的不必要的损耗。