인체를 대상으로 빔을 조사하는 의료용 가속기는 치료 계획에 맞는 안정적인 빔을 필요로 한다. 여기서 안정적인 빔은 정해진 인출 시간 동안 빔의 위치와 에너지가 일정하고 정밀도가 높은 빔을 의미한다. 최종적으로 원하는 빔을 얻기 위해서는 이온원에서 선형 가속구간, 싱크로트론 링, HEBT와 조사장치에 이르기까지 모든 부분에서 빔의 에너지와 상태를 조절하기 위한 방법들을 적용해야 한다. 본 논문에서는 그 중에서 싱크로트론 가속기 링에서의 인출에 대한 이론적인 이해와 ...
인체를 대상으로 빔을 조사하는 의료용 가속기는 치료 계획에 맞는 안정적인 빔을 필요로 한다. 여기서 안정적인 빔은 정해진 인출 시간 동안 빔의 위치와 에너지가 일정하고 정밀도가 높은 빔을 의미한다. 최종적으로 원하는 빔을 얻기 위해서는 이온원에서 선형 가속구간, 싱크로트론 링, HEBT와 조사장치에 이르기까지 모든 부분에서 빔의 에너지와 상태를 조절하기 위한 방법들을 적용해야 한다. 본 논문에서는 그 중에서 싱크로트론 가속기 링에서의 인출에 대한 이론적인 이해와 시뮬레이션에 대한 방법들을 알아보고자 한다. 의료용 중입자 가속기에서는 싱크로트론 링에서 빔을 인출하는 여러 방식들 가운데 저속 인출 방식을 사용한다. 저속 인출 방식이란 링에서 빔을 느린 속도로 인출 시키는 방식이고, 빔이 링을 수십 턴에서 많게는 수만 턴 이상 순환하는 동안 인출된다. 그러기 위해서는 빔의 입자들을 천천히 궤도 바깥쪽으로 이동시켜야 하는데 대표적으로 육극자석에 의한 3차 공명현상을 적용하는 방법이 있다. 3차 공명 현상만을 적용한 인출방법은 인출 시간 동안 지속적으로 일정한 입자를 인출하지 못하기 때문에 RF knockout 인출 방식을 추가적으로 적용한다. 본 논문에서는 우선 3차 공명현상을 이용한 빔 인출과 RF knockout 인출 방식의 개념과 이론을 알아보았다. 다음으로 3차 공명 현상을 이용한 인출과 RF knockout방식을 적용한 인출을 winagile과 madx을 통해서 구현하고 의료용 가속기에서의 인출 조건을 어떻게 만족 시킬 수 있는지 연구하였다.
인체를 대상으로 빔을 조사하는 의료용 가속기는 치료 계획에 맞는 안정적인 빔을 필요로 한다. 여기서 안정적인 빔은 정해진 인출 시간 동안 빔의 위치와 에너지가 일정하고 정밀도가 높은 빔을 의미한다. 최종적으로 원하는 빔을 얻기 위해서는 이온원에서 선형 가속구간, 싱크로트론 링, HEBT와 조사장치에 이르기까지 모든 부분에서 빔의 에너지와 상태를 조절하기 위한 방법들을 적용해야 한다. 본 논문에서는 그 중에서 싱크로트론 가속기 링에서의 인출에 대한 이론적인 이해와 시뮬레이션에 대한 방법들을 알아보고자 한다. 의료용 중입자 가속기에서는 싱크로트론 링에서 빔을 인출하는 여러 방식들 가운데 저속 인출 방식을 사용한다. 저속 인출 방식이란 링에서 빔을 느린 속도로 인출 시키는 방식이고, 빔이 링을 수십 턴에서 많게는 수만 턴 이상 순환하는 동안 인출된다. 그러기 위해서는 빔의 입자들을 천천히 궤도 바깥쪽으로 이동시켜야 하는데 대표적으로 육극자석에 의한 3차 공명현상을 적용하는 방법이 있다. 3차 공명 현상만을 적용한 인출방법은 인출 시간 동안 지속적으로 일정한 입자를 인출하지 못하기 때문에 RF knockout 인출 방식을 추가적으로 적용한다. 본 논문에서는 우선 3차 공명현상을 이용한 빔 인출과 RF knockout 인출 방식의 개념과 이론을 알아보았다. 다음으로 3차 공명 현상을 이용한 인출과 RF knockout방식을 적용한 인출을 winagile과 madx을 통해서 구현하고 의료용 가속기에서의 인출 조건을 어떻게 만족 시킬 수 있는지 연구하였다.
Medical accelerators for irradiating the beams to the human body require stable beams for treatment planning. Conditions of the stable beams will have a constant position, stable current and high precision during planned extraction time. At all part of the accelerator that contains ion source, linea...
Medical accelerators for irradiating the beams to the human body require stable beams for treatment planning. Conditions of the stable beams will have a constant position, stable current and high precision during planned extraction time. At all part of the accelerator that contains ion source, linear accelerator, synchrotron ring, HEBT and irradiation device, it should apply to the method for adjusting the currents and condition of the beam. In this thesis, I research on extraction at synchrotron ring. Since the specific purpose of a patient treatment, the heavy ion medical accelerator uses slow extraction system among some extraction methods. Slow extraction method is the way to extract beams slowly during the circulation time in the synchrotron ring as many as tens of thousands turns. In order to satisfy that condition, beam should be moved from the center toward the outer orbit. There is a method using third-order resonance by sextupole magnet. Because it is not enough to satisfy extraction condition using resonance extraction method, RF knockout system is required for stable extraction. In this thesis, I describe beam extraction theory for using third-order resonance method and RF knockout method, and research resonance and RF knockout extraction through simulation with winagile and madx. Finally, I evaluate the method which can satisfy the condition of extraction in medical accelerators.
Medical accelerators for irradiating the beams to the human body require stable beams for treatment planning. Conditions of the stable beams will have a constant position, stable current and high precision during planned extraction time. At all part of the accelerator that contains ion source, linear accelerator, synchrotron ring, HEBT and irradiation device, it should apply to the method for adjusting the currents and condition of the beam. In this thesis, I research on extraction at synchrotron ring. Since the specific purpose of a patient treatment, the heavy ion medical accelerator uses slow extraction system among some extraction methods. Slow extraction method is the way to extract beams slowly during the circulation time in the synchrotron ring as many as tens of thousands turns. In order to satisfy that condition, beam should be moved from the center toward the outer orbit. There is a method using third-order resonance by sextupole magnet. Because it is not enough to satisfy extraction condition using resonance extraction method, RF knockout system is required for stable extraction. In this thesis, I describe beam extraction theory for using third-order resonance method and RF knockout method, and research resonance and RF knockout extraction through simulation with winagile and madx. Finally, I evaluate the method which can satisfy the condition of extraction in medical accelerators.
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