Imprimer au format PDF

LINAC, partie3 : magnétron, klystron, tête de l'accélérateur linéaire,
modificateurs de faisceaux
Magnétron et klystron
Le magnétron
Magnétron
En 1920, Albert W. Hull découvre le magnétron dans le laboratoire de General Electric à Schenectady, à
New-York. En 1929, Kinjiro Okabe a repris le magnétron et divise l'anode en deux, ce qui permet d'avoir des
hautes énergies. En 1940, une première version d'un magnétron scellée voit le jour.
Le magnétron est un dispositif qui produit des micro-ondes. Les électrons sont émis par la cathode par effet
thermoïonique, qui est négative et qui est chauffée par un filament tungstène. Ils sont ensuite mis en mouvement et
ils sont attirés par l?anode, qui est positive (les cavités de groupement) et elles se trouvent en périphérie du
magnétron. Dans le magnétron, il y a un champ magnétique à l?intérieur qui fait dévier les électrons par un
mouvement de rotation cycloïdale complexe. Le champ magnétique est créé par deux aimants qui sont placés à
chaque extrémité du tube. S?il n?y avait pas d?aimants, les électrons iraient directement sur l?anode, car les
électrons négatifs seraient attirés par l?anode positive. Le magnétron est aussi appelé un oscillateur puisque le
mouvement des électrons fait une oscillation du champ électrique, il utilise des énergies de 12 Mev ou moins.
Le klystron
Klystron
Le klystron a été inventé en 1937 à l'université Stanford par les frères Russel et Sigurd Varian. Une nouvelle
version a été inventée pas Robert Sutton.
Le klystron est un dispositif qui produit des micro-ondes, il est aussi appelé amplificateur d?ondes. Il possède trois
grandes parties, le canon à électrons qui émet des électrons en chauffant un filament de tungstène et ils sont émis
par effet thermoïonique. Les particules négatives vont ensuite dans une cavité de groupement où règne un champ
électrique. Dans cette cavité, certains électrons sont accélérés tandis que d?autres sont ralentis par le champ
électrique pour arriver à ce que les particules négatives aient tous la même vitesse. Ensuite, les électrons passent
dans une autre cavité, qui est une cavité résonnante. Les électrons en repoussent d?autres, d?une grille à l'autre et
un courant est produit. Dans les cavités, les particules négatives cèdent un petit peu de leur énergie, donc ils ont
moins d?énergie lorsqu?ils arrivent au bout du klystron, dans le collecteur. L?énergie des électrons est alors
recueillie dans le collecteur[1].
Tête de l'accélérateur
[2]
Lorsque les particules chargées arrivent à la tête du LINAC, ceux-ci sont déjà accélérés[3]. Ils doivent par la suite
passer par plusieurs composantes situées dans la tête de l'accélérateur linéaire.
Linac3
LINAC, partie3 : magnétron, klystron, tête de l'accélérateur linéaire, modificateurs de faisceaux 1

Les aimants et électroaimants de déflexion
Elles permettent la déviation du faisceau de radiation. Un champ magnétique est crée pas les aimants ce qui
occasionnera le passage du faisceau vers la fente d'énergie. Les électroaimants eux, permettent de s'adapter selon
l'énergie utilisée. Il y a 3 types de systèmes de déviation. Le premier fait dévier le faisceau à 90°, le second à 270°
et le troisième permet une déviation en slalom.
La fente d'énergie
La fente d'énergie permet d'éliminer les électrons qui possèdent une énergie trop élevée ou trop faible. On pourra
alors dire que le faisceau est monoénergétique.
La cible
Il est important de mentionner que la cible est seulement présente lors du mode photons. La cible est faite de
tungstène ou de cuivre. Elle va permettre la production de rayons X. Lorsque le faisceau arrive à la cible, il va
avoir émission d'un rayonnement de freinage (bremsstrahlung). La cible ne doit pas surchauffer, il faut alors qu'il
ait un système de refroidissement. Il faut noter qu'avec le LINAC, la chaleur est beaucoup moins grande qu'avec un
appareil de radio diagnostique en raison de l'énergie beaucoup plus élevée des électrons qu'avec un appareil à
rayon X (radio diagnostique).
Collimateur primaire
Le collimateur primaire se retrouve dans les deux modes (photons et électrons) dans les deux cas, il est fixe.
Lorsque les rayons X sortent de la cible, ceux-ci peuvent avoir différentes directions. Le collimateur primaire va
alors les arrêter afin que les faisceaux soient dirigés vers le patient.
Filtre égalisateur
Le filtre égalisateur aussi connu sous le nom de plaque de diffusion ou bien cône égalisateur en raison de sa forme
de cône est uniquement présent pour le mode photons. Le filtre peut prendre différentes formes, dépendamment de
l'énergie utilisée. Le filtre peut être en aluminium, en acier, en tungstène ou en cuivre. Lorsque le faisceau sort du
collimateur primaire, tous les rayons X vont dans la même direction, ils sont alors focalisés. Le filtre égalisateur va
alors permettre au patient de recevoir une dose plus aplatie. Par le fait même, cela permet d'obtenir de grands
champs de traitement (40X40cm). Il va également permettre d'avoir un faisceau homogène, car après la cible, le
centre du faisceau est plus énergétique, il va alors filtrer davantage à cette place.
Système à balayage et système à diffusion
Ce constituant est seulement utilisé dans le mode électron, il est placé après le collimateur primaire, car il est
important de se rappeler qu'il n'y a pas de cible pour ce mode. Dépendamment de l'appareil, le faisceau rencontrera
un des deux systèmes (balayage ou diffusion), mais aura toujours le même effet. Comme le filtre égalisateur, il va
permettre d'avoir de plus grands champs de traitement en élargissant le faisceau d'électrons. Le système à balayage
est composé de deux paires d'électroaimants, ceux-ci vont balayer le faisceau vers deux directions
perpendiculaires. Le système à diffusion lui est composé de fines lamelles de métal. Les électrons vont passer par
diffusion simple à travers la première lamelle, et par la suite, étant donné que la seconde lamelle est plus petite, la
partie centrale du faisceau sera plus étendue.
Linac3
Les aimants et électroaimants de déflexion 2

Les chambres d'ionisation
Placées juste avant le collimateur secondaire, les deux chambres d'ionisation sont essentielles pour mesurer le
débit, réguler la dose, contrôler l'homogénéité du faisceau ainsi que la symétrie. On peut alors savoir la dose
obtenue par le patient. Il est important de posséder deux chambres d'ionisation puisqu'elles peuvent se vérifier l'une
avec l'autre, alors si une fait défaut, nous pouvons rapidement nous en apercevoir.
Mâchoires mobiles (collimateur secondaire)
Le collimateur secondaire est composé de quatre blocs de tungstène placés de façon orthogonale, ce qui crée deux
paires de mâchoires, X et Y . Pour le mode photons, les grandeurs de champs sont déterminées par ce collimateur
secondaire. Il est présent également pour le mode électrons, mais il ne déterminera pas les grandeurs de champs.
Modificateurs de faisceaux
Il y a plusieurs façons de modifier les faisceaux de radiation. Il y a les filtres, les applicateurs à électrons et les
masques à électrons. Premièrement, pour ce qui est des filtres, il en existe plusieurs sortes. Il y a les filtres
mécaniques, motorisés ou dynamiques[4]. Ils servent tous à la même chose ; éviter un surdosage aux tissus sains ou
compenser un manque de tissus.
Filtres mécanique
Les filtres mécaniques, qui se placent sous le collimateur secondaire, nécessitent de nombreuses manipulations des
technologues, ce qui est le principal désavantage de ce genre de filtre. Par contre, il y a aussi des avantages à
utiliser ce filtre, par exemple, il permet d?obtenir plusieurs angles de 15 à 60 degrés.
Filtre motorisé
Pour ce qui est du filtre motorisé, il se trouve sous les MLC de l?appareil et une seule angulation est possible. En
effet, on ne peut obtenir qu?une angulation de 60 degrés, mais la rotation du collimateur permet de modifier
l?orientation du filtre. Ce qui est pratique avec ce type de filtre, c?est que son installation est automatique,
c?est-à-dire que les technologues n?ont pas besoin de rentrer dans la salle de nombreuses fois pour manipuler
l?objet.
Filtre dynamique
Enfin, le filtre dynamique est simulé par une paire de mâchoires qui se ferme à une vitesse donnée afin de
permettre une atténuation de dose. Encore une fois, ce type de filtre est très pratique puisqu?aucune manipulation
n?est nécessaire par les technologues, car les mâchoires sont intégrées dans la tête de l?appareil.
Applicateur à électrons
L?applicateur à électrons est nécessaire lorsqu?on traite une pathologie avec des électrons. En effet, les électrons se
diffusent plus facilement dans l?air que les photons, puisqu?ils sont chargés, donc plus attirés vers la matière
environnante. Cet objet se place sous la tête de l?appareil pour faire la collimation du faisceau. La peau du patient
ne touche jamais l?applicateur, il y a environ 5 centimètres entre le patient et le bout de l?applicateur.
Linac3
Les chambres d'ionisation 3

Masque à électrons
Pour finir, le masque à électrons est très important pour le traitement aux électrons pour permettre de faire des
formes régulières ou irrégulières du faisceau pour donner plus de doses aux endroits voulus et diminuer la dose aux
organes à risque. Il permet donc de diminuer les effets secondaires indésirables en suivant le volume de la région à
traiter.
Référence
? http://fr.wikipedia.org/wiki/Klystron1. ? DILLENSEGER,J.-P.,MOERSCHEL,E.,Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la
radiothérapie, Éd. Masson, France, 2009
2.
? http://www.phys4med.be/teletherapy/linac/treatment-head3. ? http://www.lesjeudisdeleurope.org/Journees/PsychoOnco/2006_06_10_Romestaing_Radiotherapie.pdf4.
Linac3
Masque à électrons 4