Anläggningen för protonterapi

Detaljerad information om:


Protonkällan

Protoner är atomkärnorna i det kemiska elementet väte. Fysiskaliskt uttryckt omger en skalelektron en proton som ett moln. Protoner är elektriskt positiva, elektroner elektriskt negativt laddade. I källan separeras dessa båda laddningsbärare av vätgas i en het plasma, och protonerna "sugs ut" genom elektriska fält, d.v.s. de extraheras. Källan, egenutvecklad vid HZB för strålbehandlingen, är världsunik i sin klass. Den levererar en uttalat excellent strålstabilitet och dessutom en god protonintensitet.



Föracceleratorn

Efter källan bringas protonerna som kommer ur plasman stegvis upp till energi med vilken de kan tränga igenom upp till 3 cm mjukvävnad. Som föraccelerator används en Van-de-Graaff-generator med en högsta spänning på 5½ miljoner volt, som levererar protonstrålar med extremt god energiskärpa.

Första nivån av partikelaccelerationen. På toppen av Van-de-Graaff-generator i den röda kåpan syns jonkällan. Van-de-Graaff har här öppnats för underhåll.




Huvudacceleratorn

Här accelereras protonerna i elektriska växelfält för att få sin slutliga energi på 68 miljoner elektronvolt, något som motsvarar ca halva ljushastigheten. Huvudacceleratorn är en s.k. sektorcyklotron med två högfrekvenssystem för energiupptagning stegvis av protonerna och fyra magneter för strålbrytning, varvid protonerna leds in på en bana runt cyklotronens mitt. Därför kallar man den ibland för "cirkelaccelerator" även om protonerna rör sig i spiralbanor.

Protonerna från Van-de-Graaff-föracceleratorn skjuts in i närheten av centrum, och bringas där till sin första, snäva omloppsbana. Varje magnet bryter av strålen 90 grader, så att den beskriver en slinga och därigenom alltid löper igenom de båda högfrekvenssystemen. Genom accelerationen av protonerna i det elektriska växelfältet ökar banradien i cyklotronen tills att strålen når fram till utgångsstället (extraktionspunkten). På extraktionssidan leds protonstrålen ut ur cyklotronen och leds till sist mot bestrålningsrummet.

Andra nivån av partikelaccelerationen. I sektorcyklotronen accelereras protonerna från föracceleratorn till ca halva ljushastigheten. De fyra brytmagneterna (bruna block) och de bägge högfrekvenssystemen (gula) svarar för att protonstrålen i cyklotronen ligger kvar på sin beräknade bana.




Exakt teknik. Protonerna leds obromsade i ett nästan lufttomt rum till behandlingsstället.Därvid måste de tillryggalägga en vägsträcka på en kilometer från genereringen fram till tillämpningen, utan att beröra strålningselementens innerväggar.