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KR20160108133A - Method for generating proton beam using a laser - Google Patents

Method for generating proton beam using a laser Download PDF

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KR20160108133A
KR20160108133A KR1020160005579A KR20160005579A KR20160108133A KR 20160108133 A KR20160108133 A KR 20160108133A KR 1020160005579 A KR1020160005579 A KR 1020160005579A KR 20160005579 A KR20160005579 A KR 20160005579A KR 20160108133 A KR20160108133 A KR 20160108133A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
proton beam
electrons
laser
chamber
proton
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020160005579A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정문연
박형주
조원배
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
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    • H05H3/06—Generating neutron beams
    • G—PHYSICS
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Abstract

A method of generating a proton beam using a laser comprises providing electrons inside a chamber, irradiating a laser to the electrons, condensing the electrons, and emitting a proton beam to the condensed electrons. The laser is a pulse laser in several femtoseconds (fs) to hundreds of picoseconds (ps). The proton beam passes through the condensed electrons; thereby being able to provide the proton beam with high energy.

Description

레이저를 이용한 양성자 빔의 발생 방법{METHOD FOR GENERATING PROTON BEAM USING A LASER}METHOD FOR GENERATING PROTON BEAM USING A LASER BACKGROUND OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 양성자 빔 발생 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 고에너지 양성자 빔 발생 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a proton beam generating method, and more particularly, to a high energy proton beam generating method.

양성자 빔은 의료 분야에서 사용된다. 특히, 양성자 빔은 암 치료 분야에서 유용하게 사용된다. 예를 들어, 양성자 빔은 인체 내부로 침투하여, 종양을 효과적으로 제거할 수 있다. 이때, 양성자 빔의 에너지가 클수록 치료 효과도 커질 수 있다. Proton beams are used in the medical field. In particular, proton beams are useful in the field of cancer therapy. For example, the proton beam can penetrate into the human body, effectively removing the tumor. At this time, the larger the energy of the proton beam, the greater the therapeutic effect.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고에너지를 가지는 양성자 빔을 제공하는 것에 있다. A problem to be solved by the present invention is to provide a proton beam having a high energy.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 개시에 한정되지 않는다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above disclosure.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 레이저를 이용한 양성자 빔의 발생 방법은 챔버 내에 전자들을 제공하는 것; 상기 전자들에 레이저를 조사하여, 상기 전자들을 밀집시키는 것; 및 상기 밀집된 전자들을 향해 양성자 빔을 방출하는 것을 포함하되, 상기 레이저는 수 펨토초(fs) 내지 수백 피코초(ps) 펄스(pulse) 레이저이고, 상기 양성자 빔은 상기 밀집된 전자들 사이를 통과하는 레이저를 이용할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of generating a proton beam using a laser, comprising: providing electrons in a chamber; Irradiating the electrons with a laser to densify the electrons; And emitting a proton beam toward the densely packed electrons, wherein the laser is a few femtoseconds (fs) to a few hundred picoseconds (ps) pulse laser, the proton beam passing through the densely packed electrons Can be used.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 높은 농도로 밀집된 전자 구름이 제공될 수 있다. 양성자를 전자 구름을 향해 방사하면, 양성자는 전자 구름에 의해 가속될 수 있다. 가속된 양성자는 높은 에너지를 가진 상태이므로, 고에너지를 가지는 양성자가 제공될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a dense electron cloud can be provided at a high concentration. When a proton is emitted toward the electron cloud, the proton can be accelerated by the electron cloud. Since the accelerated proton is in a state of high energy, a proton having high energy can be provided.

다만, 본 발명의 효과는 상기 개시에 한정되지 않는다. However, the effect of the present invention is not limited to the above disclosure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 빔 조사 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 빔 조사 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 빔의 발생 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 구름의 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of a proton beam irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a proton beam illuminator according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of generating a proton beam according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method of generating an electron cloud according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 기술적 사상의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명 기술적 사상은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. In order to fully understand the structure and effect of the technical idea of the present invention, preferred embodiments of the technical idea of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various forms and various modifications may be made. It is to be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상의 이상적인 예시도인 블록도, 단면도, 및/또는 순서도를 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 다양한 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다. The same reference numerals denote the same elements throughout the specification. The embodiments described herein will be described with reference to block diagrams, sectional views, and / or flowcharts, which are ideal illustrations of the technical spirit of the present invention. In the drawings, the thickness of the regions is exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific types of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention. Although various terms have been used in the various embodiments of the present disclosure to describe various elements, these elements should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 빔 조사 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of a proton beam irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 챔버(100), 전자 발생 장치(200), 레이저 발생 장치(300), 및 양성자 발생 장치(400)가 제공될 수 있다. 챔버(100)는 양성자 빔이 에너지를 얻는 영역을 포함할 수 있다. 전자 발생 장치(200)는 챔버(100) 내에 전자들을 제공할 수 있다. 전자들은 챔버(100) 내에 밀집될 수 있다. 레이저 발생 장치(300)는 챔버(100) 내에 레이저를 조사할 수 있다. 레이저는 챔버 내에 전자들을 밀집시킬 수 있다. 양성자 발생 장치(400)는 챔버(100) 내에 양성자 빔을 제공할 수 있다. 양성자 빔은 양성자들을 포함할 수 있다. 양성자 빔은 양성자 발생 장치(400)로부터 밀집된 전자들을 향해 방출될 수 있다. Referring to FIG. 1, a chamber 100, an electron generating device 200, a laser generating device 300, and a proton generating device 400 may be provided. The chamber 100 may include a region where the proton beam acquires energy. The electron generating device 200 may provide electrons in the chamber 100. Electrons can be concentrated in the chamber 100. The laser generator 300 can irradiate the laser within the chamber 100. [ The laser can densify electrons in the chamber. The proton generator 400 may provide a proton beam within the chamber 100. The proton beam may include protons. The proton beam can be emitted from the proton generator 400 toward the dense electrons.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 빔 조사 장치의 단면도이다. 설명의 간결함을 위하여, 양성자 빔 조사 장치의 측벽은 선으로 표현된다. 즉, 양성자 빔 조사 장치의 측벽의 두께는 도시되지 않는다. 2 is a cross-sectional view of a proton beam illuminator according to an embodiment of the present invention. For the sake of brevity, the side walls of the proton beam irradiating device are represented by lines. That is, the thickness of the side wall of the proton beam irradiating device is not shown.

도 2를 참조하면, 챔버(100)가 제공될 수 있다. 일 예에서, 챔버(100)는 진공일 수 있다. 챔버(100)는 후술될 제2 양성자 빔(420)이 생성되는 영역을 제공할 수 있다. 챔버(100)는 제2 양성자 빔(420)을 챔버(100)의 외부로 방출하는 조사부(110)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 2, a chamber 100 may be provided. In one example, the chamber 100 may be a vacuum. The chamber 100 may provide a region in which a second proton beam 420, which will be described later, is generated. The chamber 100 may include an irradiation unit 110 that emits the second proton beam 420 to the outside of the chamber 100.

챔버(100) 내에 전자들(210)을 제공하는 전자 발생 장치(200)가 제공될 수 있다. 일 예에서, 전자 발생 장치(200)는 챔버(100)의 외벽의 일부에 연결될 수 있다. 예를 들어, 전자 발생 장치(200)는 챔버(100)의 외벽으로부터 챔버(100)의 외부를 향해 돌출될 수 있다. 일 예에서, 전자 발생 장치(200)는 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 장치일 수 있다. 예를 들어, ECR 플라즈마 장치는 마이크로 웨이브가 방사되는 챔버 내에 수소 가스(H2)를 제공하여 전자를 생성할 수 있다. 일 예에서, 전자 발생 장치(200)는 레이저를 이용한 전자 발생 장치일 수 있다. 예를 들어, 레이저를 이용한 전자 발생 장치는 타겟에 레이저를 조사하여 전자를 생성할 수 있다. 이때, 상기 타겟은 박막 타겟 또는 수소 가스 타겟일 수 있다. An electron generating device 200 may be provided that provides the electrons 210 within the chamber 100. In one example, the electron generating device 200 may be connected to a portion of the outer wall of the chamber 100. For example, the electron generating device 200 may protrude from the outer wall of the chamber 100 toward the outside of the chamber 100. In one example, the electron generator 200 may be an Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma device. For example, an ECR plasma device can generate hydrogen by providing hydrogen gas (H 2 ) in the chamber in which the microwave is emitted. In one example, the electron-generating device 200 may be an electron-generating device using a laser. For example, an electron-generating device using a laser can generate electrons by irradiating the target with a laser. At this time, the target may be a thin film target or a hydrogen gas target.

챔버(100) 내에 레이저 빔(310)를 조사하는 레이저 발생 장치(300)가 제공될 수 있다. 구체적으로, 레이저 빔(310)은 전자들(210)을 향해 조사될 수 있다. 일 예에서, 레이저 발생 장치(300)는 챔버(100)의 외벽의 다른 일부에 연결될 수 있다. 예를 들어, 레이저 발생 장치(300)는 챔버(100)의 외벽으로부터 챔버(100)의 외부를 향해 돌출될 수 있다. 일 예에서, 레이저 발생 장치(300)는 챔버(100) 내에 펄스(pulse)형 레이저를 조사할 수 있다. 예를 들어, 레이저 발생 장치(300)는 챔버(100) 내에 수 펨토초(fs) 내지 수백 피코초(ps) 동안 발진되는 레이저 펄스를 조사할 수 있다. 일 예에서, 레이저 빔(310)은 레이저 파동의 진폭이 가우스 함수를 따르는 가우스 빔(Gaussian Beam) 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 레이저 빔(310)은 바깥부분에서 중심부분으로 갈수록 세기가 셀 수 있다. 레이저 빔(310)은 챔버(100) 내에 초점(미도시)을 가질 수 있다. 이때, 레이저 빔(310)의 초점 주위로 전자들(210)이 밀집될 수 있다. 밀집된 전자들(210)은 전자 구름(220)으로 정의될 수 있다. 즉, 전자 구름(220)은 전자들(210)이 밀집된 상태일 수 있다.A laser generator 300 for irradiating the laser beam 310 within the chamber 100 may be provided. Specifically, the laser beam 310 may be irradiated toward the electrons 210. In one example, the laser generating device 300 may be connected to another part of the outer wall of the chamber 100. For example, the laser generating apparatus 300 may protrude from the outer wall of the chamber 100 toward the outside of the chamber 100. In one example, the laser generating device 300 may irradiate a pulsed laser into the chamber 100. For example, the laser generating apparatus 300 may irradiate laser pulses in the chamber 100 that are oscillated for several femtoseconds (fs) to hundreds of picoseconds (ps). In one example, the laser beam 310 may have a Gaussian beam shape in which the amplitude of the laser wave follows a Gaussian function. Accordingly, the intensity of the laser beam 310 can be counted from the outer portion to the central portion. The laser beam 310 may have a focus (not shown) in the chamber 100. At this time, the electrons 210 may be concentrated around the focal point of the laser beam 310. Dense electrons 210 may be defined as electron clouds 220. That is, the electron cloud 220 may be a state where the electrons 210 are concentrated.

챔버(100) 내에 제1 양성자 빔(410)을 방출하는 양성자 발생 장치(400)가 제공될 수 있다. 구체적으로, 제1 양성자 빔(410)은 전자 구름(220)을 향해 방출될 수 있다. 일 예에서, 양성자 발생 장치(400)는 챔버(100)의 외벽의 또 다른 일부에 연결될 수 있다. 예를 들어, 양성자 발생 장치(400)는 챔버(100)의 외벽으로부터 챔버(100)의 외부를 향해 돌출될 수 있다. 일 예에서, 양성자 발생 장치(400)는 전자 구름(220)을 향해 제1 양성자 빔(410)을 방출할 수 있다. 제1 양성자 빔(410)은 전자 구름(220)과 제1 양성자 빔(410) 사이의 인력에 의해 가속될 수 있다. 제1 양성자 빔(410)과 전자 구름(220) 사이의 거리가 좁을수록, 제1 양성자 빔(410)과 전자 구름(220) 사이의 인력은 클 수 있다. 제1 양성자 빔(410)은 전자 구름(220)에 도달할 때가지 가속되어, 전자 구름(220)을 통과할 수 있다. 제1 양성자 빔(410)은 전자 구름(220)을 통과하여, 제2 양성자 빔(420)이 될 수 있다. 제2 양성자 빔(420)은 제1 양성자 빔(410)보다 큰 에너지를 가질 수 있다. 제2 양성자 빔(420)은 조사부(110)를 통해 챔버(100)의 외부로 조사될 수 있다.A proton generating device 400 may be provided that emits a first proton beam 410 within the chamber 100. Specifically, the first proton beam 410 may be emitted toward the electron cloud 220. In one example, the proton generator 400 may be coupled to another portion of the outer wall of the chamber 100. For example, the proton generator 400 may protrude from the outer wall of the chamber 100 toward the outside of the chamber 100. In one example, the proton generator 400 may emit a first proton beam 410 toward the electron cloud 220. The first proton beam 410 may be accelerated by attraction between the electron cloud 220 and the first proton beam 410. The narrower the distance between the first proton beam 410 and the electron cloud 220, the greater the attracting force between the first proton beam 410 and the electron cloud 220. The first proton beam 410 is accelerated until it reaches the electron cloud 220 and can pass through the electron cloud 220. [ The first proton beam 410 may pass through the electron cloud 220 and become the second proton beam 420. The second proton beam 420 may have a greater energy than the first proton beam 410. The second proton beam 420 may be irradiated to the outside of the chamber 100 through the irradiation unit 110.

본 발명의 개념에 따르면, 레이저 빔(310)에 의해 형성된 전자 구름(220)이 제공될 수 있다. 전자 구름(220)의 밀도가 높을수록 제1 양성자 빔(410)과 전자 구름(220) 사이의 인력이 강할 수 있다. 제1 양성자 빔(410)과 전자 구름(220) 사이의 인력이 강할수록, 제1 양성자 빔(410)이 전자 구름(220)까지 이동하는 동안 가지는 에너지는 커질 수 있다. 제1 양성자 빔(410)이 전자 구름(220)을 통과할 때의 에너지가 제2 양성자 빔(420)의 에너지이므로, 제2 양성자 빔(420)이 갖는 에너지는 커질 수 있다. 일 예에서, 전자 구름(220) 내의 전자들(210)은 고밀도로 밀집될 수 있다. 예를 들어, 전자 구름(220) 내의 서로 바로 인접한 전자들(210) 사이의 거리는 고체 내의 원자들 사이의 거리보다 더 좁을 수 있다. 전자 구름(220)의 크기는 수 마이크로미터(μm)일 수 있다. 이때, 전자 구름(220) 내의 전자들(210)이 챔버(100) 내에 만드는 전기장의 크기는 고체 타겟과 레이저를 이용해서 만드는 전기장의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 전자 구름(220) 내의 전자들(210)은 약 1017 V/m 이상의 크기를 가지는 전기장을 챔버(100) 내에 형성할 수 있다. 고밀도의 전자 구름(220)을 통해, 고에너지를 갖는 제2 양성자 빔(420)이 발생될 수 있다. According to the concept of the present invention, an electron cloud 220 formed by a laser beam 310 may be provided. The higher the density of the electron cloud 220, the stronger attraction between the first proton beam 410 and the electron cloud 220 may be. The greater the attractive force between the first proton beam 410 and the electron cloud 220 the greater the energy that the first proton beam 410 has during its travel to the electron cloud 220. [ The energy of the second proton beam 420 can be large because the energy when the first proton beam 410 passes through the electron cloud 220 is the energy of the second proton beam 420. [ In one example, the electrons 210 in the electron cloud 220 can be densely packed. For example, the distance between electrons 210 immediately adjacent to each other in the electron cloud 220 may be narrower than the distance between atoms in the solid. The size of the electron cloud 220 may be several micrometers ([mu] m). At this time, the size of the electric field generated by the electrons 210 in the electron cloud 220 in the chamber 100 may be larger than the size of the electric field created using the solid target and the laser. For example, the electrons 210 in the electron cloud 220 may form an electric field in the chamber 100 having a magnitude of at least about 10 17 V / m. Through a high density electron cloud 220, a second proton beam 420 with high energy can be generated.

이하에서, 순서도를 참조하여 고에너지를 갖는 양성자 빔의 발생 방법이 설명된다.Hereinafter, a method of generating a proton beam having a high energy will be described with reference to a flowchart.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 빔의 발생 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 구름의 발생 방법을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 내용과 실질적으로 동일한 것을 설명되지 않는다.3 is a flowchart illustrating a method of generating a proton beam according to an embodiment of the present invention. 4 is a view for explaining a method of generating an electron cloud according to an embodiment of the present invention. For brevity of description, substantially the same as that described with reference to Figs. 1 and 2 is not described.

도 2 및 도 3을 참조하면, 챔버(100) 내에 전자들(210)이 제공될 수 있다.(S110) 일 예에서, 전자들(210)은 진공 챔버(100) 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 전자들(210)은 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 장치 또는 레이저를 이용한 전자 발생 장치를 통해 챔버(100) 내에 제공될 수 있다. 구체적으로, ECR 플라즈마 장치는 수소 가스(H2)에 마이크로웨이브를 방사하여 양성자를 생성할 수 있고, 레이저를 이용한 전자 발생 장치는 타겟(박막 타겟 또는 가스 타겟)에 레이저를 조사하여 전자를 생성할 수 있다. 일 예에서, 전자들(210)은 챔버(100) 내에 고루 분포할 수 있다. 2 and 3, electrons 210 may be provided in the chamber 100. (S110) In one example, electrons 210 may be provided in the vacuum chamber 100. For example, the electrons 210 may be provided in the chamber 100 through an electron cyclotron resonance (ECR) plasma device or an electron generating device using a laser. Specifically, the ECR plasma apparatus can generate a proton by radiating a microwave to hydrogen gas (H 2 ), and an electron generating apparatus using a laser generates electrons by irradiating a laser beam to the target (thin film target or gas target) . In one example, the electrons 210 may be evenly distributed within the chamber 100.

챔버(100) 내에 레이저 빔(310)을 조사하여, 전자들(210)을 밀집시킬 수 있다.(S120) 일 예에서, 레이저 빔(310)은 펄스(pulse)형으로 발진될 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔(310)은 수 펨토초(fs) 내지 수백 피코초(ps) 동안 발진될 수 있다. 일 예에서, 레이저 빔(310)은 레이저 파동의 진폭이 가우스 함수를 따르는 가우스 빔(Gaussian Beam) 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 레이저 빔(310)의 폭은 레이저 빔(310)의 초점(미도시) 근처에서 좁아질 수 있다. 전자들(210)은 레이저 빔(310)의 폭이 좁은 영역에서 밀집될 수 있다. 이하, 전자들(210)의 밀집에 대해 자세히 설명된다.The laser beam 310 may be irradiated in the chamber 100 to densify the electrons 210. S120 In one example, the laser beam 310 may be oscillated in a pulse form. For example, the laser beam 310 may oscillate for several femtoseconds (fs) to hundreds of picoseconds (ps). In one example, the laser beam 310 may have a Gaussian beam shape in which the amplitude of the laser wave follows a Gaussian function. Accordingly, the width of the laser beam 310 can be narrowed near the focal point (not shown) of the laser beam 310. The electrons 210 can be concentrated in a narrow region of the laser beam 310. [ Hereinafter, the dense of the electrons 210 will be described in detail.

도 4를 참조하면, 레이저 빔(310) 내에서 운동하는 전자(210)가 제공될 수 있다. 전자(210)에 레이저 빔(310)이 조사되어, 전자(210)는 폰더로모티브 힘(ponderomotive force)(또는 로렌츠 힘(Lorentz force))을 받을 수 있다. 전자(210)는 폰더로모티브 힘을 통해 레이저 빔(310)의 진행 방향으로 이동하며 회전하는 나선 운동(212)을 할 수 있다. 일 예에서, 복수의 전자들(210)이 레이저 빔(310) 내에 제공되어, 레이저 빔(310) 내에서 나선 운동(212)을 할 수 있다. 이때, 전자들(210)은 레이저 빔(310)의 폭이 좁은 영역에서 밀집될 수 있다. 레이저 빔(310)의 세기가 셀수록 전자들(210)의 밀도는 높을 수 있다. 일 예에서, 서로 바로 인접한 전자들(210) 사이의 거리는 고체 내의 원자 사이의 거리보다 좁을 수 있다. 밀집된 전자들(210)은 전자 구름(220)으로 정의될 수 있다. Referring to FIG. 4, electrons 210 that move within the laser beam 310 may be provided. The electron beam 210 is irradiated with a laser beam 310 so that the electron 210 can be subjected to a ponderomotive force (or Lorentz force) with the ponder. The electrons 210 may move in the direction of movement of the laser beam 310 through the motive force to the fondant and may make a helical motion 212 that rotates. In one example, a plurality of electrons 210 may be provided in the laser beam 310 to make the spiral motion 212 within the laser beam 310. At this time, the electrons 210 can be concentrated in a narrow region of the laser beam 310. As the intensity of the laser beam 310 increases, the density of the electrons 210 may be higher. In one example, the distance between the electrons 210 immediately adjacent to each other may be narrower than the distance between the atoms in the solid. Dense electrons 210 may be defined as electron clouds 220.

도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 제1 양성자 빔(410)을 전자 구름(220)을 향해 조사하여, 제2 양성자 빔(420)이 발생될 수 있다.(S130) 제1 및 제2 양성자 빔들(410, 420)의 각각은 양성자들을 포함할 수 있다. 제1 양성자 빔(410)은 전자 구름(220) 내에 포함된 전자들(210)과 제1 양성자 빔(410) 사이의 인력에 의해 전자 구름(220) 방향으로 가속될 수 있다. 제1 양성자 빔(410)이 가속됨에 따라, 제1 양성자 빔(410)의 에너지가 높아질 수 있다. 따라서, 제1 양성자 빔(410)은 전자 구름(220)에 가까워짐에 따라, 제1 양성자 빔(410)이 갖는 에너지가 높아질 수 있다. 제1 양성자 빔(410)은 전자 구름(220)을 통과하여, 제2 양성자 빔(420)이 될 수 있다. 즉, 제2 양성자 빔(420)은 제1 양성자 빔(410)보다 큰 에너지를 가질 수 있다. 제2 양성자 빔(420)은 조사부(110)를 통해 챔버(100) 밖으로 조사될 수 있다.Referring again to Figures 2 and 3, a first proton beam 410 may be irradiated toward the electron cloud 220 to generate a second proton beam 420 (S130). The first and second protons Each of the beams 410, 420 may comprise protons. The first proton beam 410 may be accelerated in the direction of the electron cloud 220 by attraction between the electrons 210 contained in the electron cloud 220 and the first proton beam 410. As the first proton beam 410 is accelerated, the energy of the first proton beam 410 can be increased. Thus, as the first proton beam 410 approaches the electron cloud 220, the energy of the first proton beam 410 can be high. The first proton beam 410 may pass through the electron cloud 220 and become the second proton beam 420. That is, the second proton beam 420 may have greater energy than the first proton beam 410. The second proton beam 420 may be irradiated out of the chamber 100 through the irradiation unit 110.

본 발명의 개념에 따르면, 제1 양성자 빔(410)은 전자 구름(220)에 의해 가속될 수 있다. 전자 구름(220) 내의 전자들(210)은 고밀도로 밀집될 수 있다. 예를 들어, 전자 구름(220) 내의 서로 바로 인접한 전자들(210) 사이의 거리는 고체 내의 원자들 사이의 거리보다 더 좁을 수 있다. 이때, 전자 구름(220)의 크기는 수 마이크로미터(μm)일 수 있다. 이에 따라, 전자 구름(220) 내의 전자들(210)이 챔버(100) 내에 만드는 전기장의 크기는 고체 타겟과 레이저를 이용해서 만드는 전기장의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 전자 구름(220) 내의 전자들(210)은 약 1017 V/m 이상의 크기를 가지는 전기장을 챔버(100) 내에 형성할 수 있다. 제1 양성자 빔(410)이 전자 구름(220)까지 이동하는 동안 얻는 에너지의 크기는 전자 구름(220) 내의 전자들(210)의 밀집 정도에 따라 조절될 수 있다. 예를 들면, 전자 구름(220) 내의 전자들(210)의 밀집도가 높을 수록, 제1 양성자 빔(410)은 이 전자 구름(220)까지 이동하는 동안 얻는 에너지가 커질 수 있다. 제1 양성자 빔(410)이 전자 구름(220)을 통과할 때의 에너지가 제2 양성자 빔(420)의 에너지이므로, 제2 양성자 빔(420)이 갖는 에너지는 커질 수 있다. 고밀도의 전자 구름(220)을 통해, 고에너지를 갖는 제2 양성자 빔(420)이 발생될 수 있다. According to the concept of the present invention, the first proton beam 410 can be accelerated by the electron cloud 220. The electrons 210 in the electron cloud 220 can be densely packed. For example, the distance between electrons 210 immediately adjacent to each other in the electron cloud 220 may be narrower than the distance between atoms in the solid. At this time, the size of the electron cloud 220 may be several micrometers ([mu] m). Accordingly, the size of the electric field generated by the electrons 210 in the electron cloud 220 in the chamber 100 may be larger than the size of the electric field created using the solid target and the laser. For example, the electrons 210 in the electron cloud 220 may form an electric field in the chamber 100 having a magnitude of at least about 10 17 V / m. The magnitude of the energy that the first proton beam 410 acquires while moving to the electron cloud 220 can be adjusted according to the degree of density of the electrons 210 in the electron cloud 220. [ For example, the higher the density of the electrons 210 in the electron cloud 220, the greater the energy that the first proton beam 410 will acquire while moving to the electron cloud 220. The energy of the second proton beam 420 can be large because the energy when the first proton beam 410 passes through the electron cloud 220 is the energy of the second proton beam 420. [ Through a high density electron cloud 220, a second proton beam 420 with high energy can be generated.

본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다. The above description of embodiments of the technical idea of the present invention provides an example for explaining the technical idea of the present invention. Therefore, the technical spirit of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but various modifications and changes may be made by those skilled in the art within the technical scope of the present invention, It is clear that this is possible.

Claims (1)

챔버 내에 전자들을 제공하는 것;
상기 전자들에 레이저를 조사하여, 상기 전자들을 밀집시키는 것; 및
상기 밀집된 전자들을 향해 양성자 빔을 방출하는 것을 포함하되,
상기 레이저는 수 펨토초(fs) 내지 수백 피코초(ps) 펄스(pulse) 레이저이고,
상기 양성자 빔은 상기 밀집된 전자들 사이를 통과하는, 레이저를 이용한 양성자 빔의 발생 방법.Providing electrons in the chamber;
Irradiating the electrons with a laser to densify the electrons; And
And emitting a proton beam towards the dense electrons,
The laser is a few femtoseconds (fs) to hundreds of picoseconds (ps) pulses,
Wherein the proton beam passes between the dense electrons.
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