cyclotron

Le cyclotron est un accélérateur de particules qui utilise l'action combinée d'un champ électrique et d'un champ magnétique, afin d'accélérer et de confiner les particules dans un espace restreint.

Le principe du cyclotron a été découvert en 1929 par E. O. LAWRENCE aux USA. Un cyclotron se compose d’un électro-aimant à pôles circulaires, dans l’entrefer duquel se loge une boite métallique qui est la chambre d'accéleration. Celle-ci est maintenue sous vide par des pompes à vide. La chambre contient deux électrodes creuses en forme de " D ", les " DEE ". Est appliquée entre celles-ci une tension alternative haute fréquence. En son centre se trouve une source fournissant des ions, le plus souvent positifs : Protons, ect... Sous l’action combinée du champ électrique alternatif présent entre les " DEE ", et du champ magnétique , les ions décrivent une trajectoire en spirale du centre jusqu’au bord des pôles. Les ions tournent à vitesse angulaire constante, celle, correspondant à la fréquence du champ électrique Celui-ci les accélère lors de leur passage entre les " DEE ". Ils parcourent ainsi plusieurs centaines de tours, avant d’être extraits de l’accélérateur. L’extraction s’effectue lors du passage des ions, entre les électrodes d’un canal électrostatique situé au bord des pôles, un peu avant la zone, où le champ magnétique commence à décroître. Les ions sont ainsi défléchis vers l’extérieur de l’électro-aimant, et des éléments magnétiques (aimants...) les conduisent jusqu’aux cibles situées à quelques dizaines de mètres de l’accélérateur.

 

Un électro-aimant de cyclotron au Laurence Hall of Science. Les parties noires sont en acier et se prolongent sous terre. Les bobines de l'aimant sont situées dans les cylindres blancs. La chambre à vide se situerait dans l’espace horizontal entre les pôles de l'aimant.

Un cyclotron est un accélérateur de particules d’environ 6 m3, pouvant permettre la production de quatre radioéléments : l’oxygène 15 (15O), le carbone 11 (11C), l’azote 13 (13N), et le fluor 18 (18F).

Le fluor 18 (isotope à demi-vie courte : 109 minutes) permet de fabriquer du fluorodésoxyglucose (FDG), qui va s'accumuler dans les zones cancéreuses, consommant beaucoup de glucose. On peut détecter ces zones cancéreuses à l'aide d'un Tep-Scan.

 


Constitution d'un cyclotron :

- deux électrodes en forme de D (dee).
- un générateur haute fréquence relié aux "dees".
- un dispositif pour faire le vide poussé dans le cyclotron.
- un dispositif envoyant des particules ionisées au centre du cyclotron.
- un électro-aimant créant un champ magnétique intense.
- un canal d'extraction au bout duquel se trouve la cible.

 

 

 

 

 

 


Bornes + et - alternatives 

 



Cible

 



Branchement vers la Pompe à vide

 

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