Les particules chargées pour la médecine (1/3) : production

Le cyclotron

Mis au point par Ernest Lawrence dans les années 30, le cyclotron permet l’accélération de particules chargées. Les particules sont soumises à la force de Lorentz :

F = q(E + v x B)

Cette force contient deux composantes : le champ électrique E qui accélère les particules et le champ magéntique B qui modifie leurs trajectoires.

Dans un cyclotron le faisceau est courbé par un champ magnétique dans des électrodes appelées "Dees" et accéléré dans le gap entre les életrodes par un champ électrique alternatif. La trajectoire résultante est une spirale. Après un certains nombres de tours, les particules ont atteint l’énergie maximum, elles sont alors extraites de la machine.

Le transport du faisceau

Il est effectué par une série d’aimants réalisants différentes opérations :

• Les aimants dipôlaires courbent la trajectoire du faiseau. Ils sont utilisés pour diriger le faisceau.

  

• Les aimants quadrupôlaires focalisent le faiseau. Ils ont la particularité de focaliser dans une direction et de défocaliser dans l’autre. L’espace entre deux quadrupôles permet d’obtenir un effet focalisant dans les deux directions.

  

• Les hexapôles corrigents les defauts de chromaticité (des particules avec des énergies différentes sont focalisées à des endroits différents) dûs à la focalisation par les quadrupôles.

  Illustration chromaticité !

Ajustement en énergie

Un dégradeur constitué d’un disque d’épaisseur variable en rotation permet d’ajuster l’énergie.

Dispersion en énergie

Un système de fentes permet de diminuer la dispersion en énergie.

Le profileur de faisceau

Il fournit une mesure de la position et de la distribution du faiseau. Les profileurs sont présents à plusieurs endroits des lignes.