Der Protonenbeschleuniger COMET

Im Beschleuniger COMET wird der Protonenstrahl erzeugt. Mit diesem Strahl werden Krebspatienten behandelt.
Im Beschleuniger COMET wird der Protonenstrahl erzeugt, mit dem die Krebspatienten behandelt werden.
(Foto: Paul Scherrer Institut)

Wo kommen die Protonen her? Für die Strahlentherapie mit Protonen benutzt das PSI einen eigenen Protonenbeschleuniger, das kompakte supraleitende Zyklotron COMET (COmpact MEdical Therapy cyclotron).

Im Beschleuniger, der einen Durchmesser von 3,2 Metern hat, befindet sich eine Ionenquelle in der kontinuierlich Wasserstoffatome in Bruchteilen von Sekunden in negativ geladene Elektronen und positiv geladene Protonen zerlegt werden. Ein elektrisches Feld saugt die Protonen in das Zyklrotron, das auch als Kreisbeschleuniger bezeichnet wird. Dort rotieren die Protonen 630 Mal auf einer spiralförmigen Kreisbahn, bevor sie mit Hilfe elektischer Felder in ein Vakuumrohr extrahiert werden. Im Rohr werden die Protonen von aussen anliegenden Magneten zu einem 5 bis 7 mm breiten Strahl gebündelt und mit 61 Prozent der Lichtgeschwindigkeit rund 50 Meter weit bis an eine der Therapieanlagen geleitet.

Zum schnellen Ein- und Ausschalten des Strahls wird ein Kicker-Magnet am Ausgang des Zyklotrons verwendet. Die Schaltzeit beträgt 200 µsec vom Auslösesignal des Therapiekontrollsystems bis zum Verschwinden des Strahlsignals am Behandlungsplatz. Zusätzliche Abschaltelemente (Sicherheitsfunktion) sind die Reduktion der Zyklotron-Hochfrequenz, das Ausschalten der Ionenquelle sowie mehrere mechanische Strahlstopper.

PROSCAN
Vom Beschleuniger COMET aus gelangen die Protonen durch Vakuumrohre zu den Therapieanlagen. Für die Behandlung von tiefliegenden Tumoren werden die Anlagen Gantry 2 und Gantry 3 genutzt. Augentumore werden mit OPTIS 2 behandelt. Bei der Gantry 1 handelt es sich um eine ältere Anlage, die noch zu Forschungszwecken benutzt wird. Die Vakuumrohre sind von verschiedensten Apparaturen umgeben. Mit diesen wird der Protonenstrahl geformt, gelenkt und kontrolliert, so dass er in der gewünschten Qualität bei den Therapieanlagen ankommt.