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국립 암 센터 치료용 가속기를 위한 빔라인의 광학계 연구
황지광,김은산,이세병,황왕신,현상헌 한국물리학회 2013 새물리 Vol.63 No.4
The proton accelerator which was constructed in 2007 at the NCC (National Cancel Center) consists of an ion source for high-intensity proton beams, a cyclotron for acceleration of the proton beam produced by the ion source up to 230 MeV, an energy degrader to decrease the energy of the proton beams to provide the required energy, an energy selection section to decrease the energy spread, a beam transport line for the transport of the beam to the gantry, and a gantry for adjusting the beam distribution so as to be suitable for treatment. A high-stability proton accelerator is required for cancel therapy. If high-stability beams are to be achieved,the beams must have an accurate energy, a small energy spread and a small beam size at exit of the gantry. To achieve a high-stability beam,we investigated of the specifications for a beam line which consisted of a quadrupole and a dipole magnet, and we simulated the design of the beam line that could produce a round beam with a beam size of 2 mm rms at the exit of the gantry. 암 치료를 목적으로 2007년 완공된 국립 암센터의 치료용 양성자가속기는 양성자를 만들어내는 이온원과 이온원에서 발생된 양성자를 230MeV의 에너지까지 가속시키는 사이클로트론, 가속된 양성자의 에너지를원하는 에너지로 만들기위한 에너지 감속재 (Degrader), 빔의 에너지퍼짐도를 줄이기 위한 에너지 선택구간, 낮은 에너지 퍼짐도를 가지는양성자 빔을 갠트리 (Gantry)까지 전송해주는 빔 전송라인, 전송 된양성자 빔을 치료의 목적에 알맞게 해주는 갠트리구간 등으로 이루어져있다. 이러한 가속기에서 만들어진 양성자 빔을 환자에게 조사하여 암치료에 이용하기 위해서는 높은 안정성이 요구된다. 빔의 높은 안정성을얻기 위해서는 발생되는 양성자 빔 에너지를 정확하게 알아야하며 동시에낮은 에너지 퍼짐도를 가지져야 하고, 갠트리의 출구에서 가능한 작은 빔사이즈를 만드는 것이 좋다. 우리는 앞에서 말한 빔의 높은 안정성을성취하기 위하여 갠트리 최종단에서 가능한 작은 사이즈를 가지는 양성자빔 생산을 위한 양성자 가속기의 빔 라인의 사극자석 및 이극자석이만들어 내는 광학적 특성의 조사와 이를 이론적으로 설명하기위한시뮬레이션을 수행하여 갠트리 최종단에서 2 mm rms 빔 사이즈를 가지는원형 빔을 생성 할 수 있는 광학 격자를 설계하였다.
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