Le CERN, qui abrite le Grand collisionneur de hadrons (LHC), un accélérateur de particules de 27 kilomètres, a également mis au point un accélérateur de seulement deux mètres de long.
L'accélérateur linéaire miniature (mini-Linac) est destiné à être utilisé en milieu hospitalier, pour l’imagerie médicale et le traitement du cancer. Il sera composé de quatre modules, de 50 centimètres chacun, dont le premier a déjà été construit. « Avec ce premier module, nous avons validé toutes les étapes de construction et le concept en général », explique Serge Mathot, du département Ingénierie du CERN.
Concevoir un accélérateur destiné à un usage médical représentait un défi technique inédit pour l’équipe du CERN. « Nous savions que la technologie était à notre portée, après toutes ces années passées à développer le Linac4 », déclare Maurizio Vretenar, coordinateur du projet mini-Linac. Le Linac4, un accélérateur plus grand, conçu pour porter des ions d’hydrogène négatifs à des énergies élevées, doit être raccordé au complexe d'accélérateurs du CERN en 2020.
L’accélérateur miniature est un quadripôle à radiofréquence (RFQ), élément que l'on trouve en amont de toutes les chaînes d'accélérateurs de protons. Les RFQ sont conçus pour produire des faisceaux de haute intensité. Le défi lors de la conception du mini-Linac était d’augmenter la fréquence de fonctionnement du RFQ d’un facteur 2, afin de réduire sa longueur. Cette fréquence n'avait jamais été atteinte auparavant. « Grâce à une nouvelle dynamique de faisceau et à des idées innovantes pour la radiofréquence et la mécanique, nous avons pu faire un projet d’accélérateur qui s’adapte beaucoup mieux aux exigences pratiques des applications médicales », explique Alessandra Lombardi, chargée de la conception du RFQ.
Le « mini-RFQ » est capable de produire des faisceaux peu intenses et sans perte importante, de seulement quelques microampères, groupés sur une fréquence de 750 MHz. Ces caractéristiques font du « mini-RFQ » un injecteur idéal pour la nouvelle génération d’accélérateurs linéaires compacts à haute fréquence utilisés pour le traitement du cancer au moyen de protons.
Les applications possibles vont au-delà de l’hadronthérapie. Grâce à ses dimensions et son poids réduits, l’accélérateur peut être installé dans des hôpitaux pour produire des isotopes radioactifs utilisés en imagerie médicale. Produire des isotopes sur place évite les complications liées au transport de matériaux radioactifs, et permet de générer une plus grande gamme d'isotopes.
Le « mini-RFQ » sera également capable d’accélérer des particules alpha, pour une utilisation en radiothérapie de pointe. Et puisqu’il pourra être transporté assez facilement, l’accélérateur pourra également servir dans d’autres domaines, par exemple pour l’analyse de matériaux archéologiques.
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