Brevet FR3031866A1 — publié le 20160722

ACCELERATEUR DE PARTICULES A EPLUCHEUR INIEGRE Domaine technique La présente invention concerne les accélérateurs de particules, et plus particulièrement les cyclotrons. Ces derniers constituent une solution intéressante pour accélérer des particules à de hautes énergies, pour diverses applications, médicales, industrielles ou dans le domaine de la physique nucléaire. Les cyclotrons sont utilisés avec des sources d'ions qui produisent les particules à accélérer. Il peut y avoir un intérêt à utiliser des ions multichargés, pour atteindre plus rapidement des énergies élevées ou diminuer la taille de l'accélérateur. Arrière-pian Les performances des sources d'ions sont limitées pour la production d'ions à états de charge très élevés. Ceci est dû à au moins deux phénomène physique concurrentiels et limitatifs, les potentiels d'ionisation très élevés des électrons les plus liés d'une part, et la capture des électrons par les ions formés à basse vitesse dans le plasma de la source d'autre part. Pour atteindre des hautes énergies, il est connu d'éplucher les ions pour les débarrasser de leurs électrons afin d'augmenter leur état de charge Q. Un éplucheur est ainsi placé à la sortie d'un premier accélérateur où l'état de charge des ions est QI. Après passage dans l'éplucheur, l'état de charge des ions est modifié à Q2, en vue de l'injection des particules dans un post-accélérateur. Ces deux étages accélérateurs sont, dans les solutions connues, deux machines distinctes. Par exemple, sont utilisées une machine électrostatique, notamment de type TANDEM, suivie d'un cyclotron isochrone à fréquence fixe, ou un accélérateur linéaire, suivi d'une post-accélération utilisant un synchrotron, comme dans beaucoup d'installations d'hadronthérapie de haute énergie utilisant des ions légers. Dans les deux cas, l'énergie finale des particules, exprimée en MeV/nucléon pour les ions (MeV/u), dépend de l'état de charge électrique Q. Pour les cyclotrons, cette énergie finale est proportionnelle à (Q/A) 2, avec A la masse des ions. L'épluchage dans un accélérateur à un étage a été décrit par L. Alvarez, dans 30 le journal Physical Review, 58, 192, 1940. Des ions de carbone sont accélérés et épluchés par le gaz résiduel à l'intérieur du cyclotron, permettant d'extraire quelques ions à haute énergie. L'épluchage n'est pas localisé et les rendements sont très faibles. Les articles de J.R.J. Bennett, dans le journal Particle Accelerators, 1972, Vol.3, pp 43-48, et de Ni. Tarentin, dans le rapport J1NR, Dubna, Report R9-4555,1969, se fondent sur cette méthode et présentent l'accélération d'ions lourds et très lourds en utilisant un rapport impair entre les états de charge avant et après passage dans l'éplucheur. L'accélérateur de particules présenté dans l'article de Tarantin comporte un éplucheur situé au niveau d'un espace accélérateur et une électrode d'accélération classique de 180 degrés d'ouverture constante, autorisant l'accélération des ions sur des harmoniques impairs, notamment de rang 3, 5 pour l'accélération avant épluchage, et de rang 1 pour l'accélération après épluchage. La méthode présentée dans l'article de Bennett propose de passer par un état de charge intermédiaire pour permettre le recentrage du faisceau des ions les plus épluchés, en utilisant deux éplucheurs, ce qui donne un rendement très faible. Les méthodes ci-dessus ont des limitations qui n'ont pas permis à ce jour la 15 réalisation d'un accélérateur d'ions multichargés à un seul étage, notamment pour des applications médicales et industrielles. Il existe ainsi un besoin pour remédier à cela. Résumé L'invention vise à répondre au besoin ci-dessus, et elle y parvient grâce à un accélérateur de particules, comportant : 20 - au moins une cavité accélératrice présentant un ensemble d'espaces accélérateurs et configurée pour accélérer des ions chargés à un premier état de charge électrique Q1 sur un premier hamionique de rang hl de la fréquence HF (haute-fréquence) de ladite cavité accélératrice, et - un éplucheur situé en dehors desdits espaces accélérateurs et configuré pour 25 modifier l'état de charge électrique des ions accélérés passant à travers l'éplucheur jusqu'à atteindre un deuxième état de charge électrique Q2, la cavité accélératrice étant configurée pour accélérer les ions, après leur passage dans l'éplucheur, sur un deuxième harmonique de rang h2 de la fréquence IIF de ladite cavité accélératrice. 30 L'invention a encore pour objet un procédé d'accélération de particules dans un accélérateur de particules comportant au moins une cavité accélératrice, présentant un ensemble d'espaces accélérateurs, et un éplucheur situé en dehors de ces derniers, procédé dans lequel : - des ions chargés à un premier état de charge électrique QI sont accélérés sur un premier harmonique de rang hl de la fréquence HF de ladite cavité accélératrice, - les ions accélérés passent à travers l'éplucheur jusqu'à atteindre un deuxième état de charge électrique Q2, et - les ions, après leur passage dans l'éplucheur, sont accélérés sur un deuxième harmonique de rang h2 de la fréquence IIF de ladite cavité accélératrice. La fréquence FHF haute-fréquence (HF) de la cavité accélératrice, encore 10 appelée radiofréquence, est définie par la relation suivante : FHF = h.F,' où h désigne l'harmonique de rang h et Frev la fréquence de rotation des particules autour de l'axe central Z de l'accélérateur. Un accélérateur de particules selon l'invention présente de nombreux avantages. 15 Tout d'abord, l'invention permet d'atteindre des niveaux d'énergie élevés en utilisant un unique étage d'accélération, c'est-à-dire la même cavité accélératrice radiofréquence, grâce à une région centrale autorisant l'accélération des particules successivement sous deux régimes harmoniques différents de la fréquence HF (FHF =hl .Fp1=h2.Fp2, Fp1 et Fp2 étant les fréquences de révolution des ions avant et après 20 épluchage). L'invention permet notamment d'accélérer des ions légers d'Hélium, de Carbone, d'Oxygène ou de Néon jusqu'à une énergie supérieure à 400 MeV/u, notamment pour des applications médicales en radiothérapie, dans une gamme d'énergie entre 200 et 450 MeV/u. 25 Grâce à l'invention, des ions, dont le rapport Q/A est égal environ à 0.5, peuvent être accélérés à une énergie très élevée après épluchage par la même cavité accélératrice. Dans l'expression Q/A, Q et A sont exprimées en unités relatives respectivement de charge électrique et de masse, par exemple Q=6, A=l 2 pour un ion de Carbone. 30 L'accélérateur de particules selon l'invention peut comporter un unique éplucheur interne, disposé en dehors des espaces accélérateurs, se détériorant moins vite car étant moins soumis aux influences des champs électriques 11F parcourant lesdits espaces. L'invention permet d'utiliser des éplucheurs peu épais, adaptés à des ions légers. De préférence, les ions utilisés dans l'accélérateur de particules selon l'invention sont multichargés, c'est-à-dire sont des ions obtenus par arrachement de 5 nombreux électrons à un atome, et légers, notamment de nombre de masse A inférieur ou égal à 20, étant notamment des ions d'Hélium, de Carbone ou d'Oxygène, voire de Néon, de préférence de Carbone. L'accélérateur de particules selon l'invention comporte avantageusement deux électrodes d'accélération modulées spatialement, de telle sorte qu'elles présentent une 10 forme dissymétrique, permettant un déplacement des centres de courbures des trajectoires des particules. Les électrodes d'accélération peuvent être non symétriques l'une par rapport à l'autre. Les électrodes d'accélération peuvent présenter chacune au moins un coude disposé d'un côté de la région centrale de l'accélérateur, et au moins un coude disposé de 15 l'autre côté. Les électrodes d'accélération peuvent être sensiblement rectilignes à plus grand rayon. L'angle d' ouverture des électrodes, mesuré dans le plan médian d'accélération, peut être compris, à 30° près, entre 450 et 1350 en région centrale de l'accélérateur, et peut être voisin à 30° près de 90° à plus grand rayon. 20 L'éplucheur peut être situé à un rayon Rs du centre magnétique C de l'accélérateur, correspondant à son axe Z. Suivant l'angle d'ouverture des électrodes en région centrale, l'éplucheur peut être situé au niveau d'une électrode d'accélération, notamment dans le cas où l'angle est sensiblement égal à 135°, ou en dehors des électrodes d'accélération, entre deux 25 électrodes, notamment dans le cas où l'angle est sensiblement égal à 45°. Un support mobile et une canne peuvent être utilisés pour positionner l'éplucheur dans l'accélérateur. Les ions accélérés sur le premier harmonique de rang hl de la fréquence 11F de la cavité accélératrice peuvent effectuer un seul passage à travers l'éplucheur pour 30 atteindre l'état de charge Q2. Dans une variante, les ions accélérés sur le premier harmonique hl de la fréquence 1-IF de la cavité accélératrice effectuent plusieurs passages à travers l'éplucheur pour atteindre l'état de charge Q2. Pour passer de Q1 à Q2, l'état de charge des ions peut être progressivement augmenté, au cours des passages à travers l'éplucheur. Les ions sont ainsi avantageusement partiellement ou totalement épluchés de leurs électrons périphériques, après passage(s) dans l'éplucheur. Les harmoniques de la fréquence HF de la cavité accélératrice utilisés pour accélérer les ions avant et après passage à travers l'éplucheur sont avantageusement des harmoniques de rangs pairs. Le premier harmonique de rang hl de la fréquence HF de la cavité accélératrice peut être l'harmonique de rang 4, et le deuxième harmonique de rang h2 de la 10 fréquence HF de la cavité accélératrice peut être l'harmonique de rang 2. L'invention permet deux accélérations successives des ions avec la même cavité accélératrice, et la relation suivante est avantageusement respectée pour capturer les ions dans les deux modes d'accélération : hl.Q1=h2.Q2. 15 La cavité accélératrice est avantageusement configurée pour accélérer, sur l'harmonique de rang h2, les ions jusqu'au rayon d'extraction du faisceau de l'accélérateur, après leur passage dans l'éplucheur. Les ions peuvent être produits à l'état de charge Q1 par une source interne à l'accélérateur, injectant les ions dans le plan médian d'accélération de l'accélérateur. Dans 20 ce cas, la source est avantageusement disposée en région centrale de l'accélérateur, donc à basse énergie. La source de particules utilisée peut être une source dite Penning Ion Gauge (PIG). Dans une variante, les ions sont produits à l'état de charge Q1 par une source externe à l'accélérateur, injectant les ions dans le plan médian d'accélération de 25 l'accélérateur, notamment par l'intermédiaire d'une injection axiale. L'accélérateur selon l'invention peut être à fréquence fixe, notamment du type cyclotron isochrone. L'accélérateur selon l'invention est de préférence à fréquence variable, étant de préférence un synchro-cyclotron, de type classique ou semi-isochrone, c'est-à-dire avec une focalisation partiellement obtenue avec des secteurs magnétiques. Le 30 synchro-cyclotron est de préférence supraconducteur. Le champ magnétique est de préférence compris entre 4T et 10T, en fonction de la technologie du câble supraconducteur, à savoir Nobium-Titane vers 5T, NobiumEtain au-delà. Le synchro-cyclotron est un cas particulier de cyclotron à modulation de fréquence (o(t) dans le temps. La particule traverse à chaque tour un nombre pair d'espaces accélérateurs, ou « gaps » en anglais, où règne le champ électrique HF E=E(r,0,z).cos(c)(t)t+(po), symétrique par rapport au plan médian magnétique du cyclotron. On définit par cp la phase de passage dans l'espace accélérateur correspondant à un gain d'énergie V.cos cp, où V est la tension maximale alimentant la cavité accélératrice de fréquence HF à laquelle appartient l'espace accélérateur considéré. La phase (p effectue de larges oscillations stables autour d'une phase dite synchrone (ps, à l'intérieur d'une zone séparatrice, définissant la limite de stabilité. C'est le principe de stabilité de phase qui permet d'accélérer un paquet de particules de conditions initiales (po et cp'0 = (d(p/dt)0. L'espace mathématique (cp,V) ainsi défini est appelé « espace synchrotronique », ou longitudinal, et les oscillations de phase stables sont dites synchrotroniques. Ces dernières se traduisent par des oscillations radiales en énergie autour de la phase synchrone (ps. La trajectoire de particules est accélérée pour t.p Outre ce glissement angulaire de la phase, les centres de courbure effectuent un mouvement de rotation qui s'ajoute au mouvement bétatronique des centres de courbure décrits précédemment. Dans l'accélérateur selon l'invention, l'accélération des ions avant épluchage sur l'harmonique de rang hl décentre avantageusement les centres de courbure des trajectoires des ions, les éloignant du centre magnétique C. Ceci permet de faire en sorte qu'après épluchage, les mouvements desdits centres de courbure évitent le dispositif d'injection des particules, situé de préférence dans la région centrale de l'accélérateur. Après épluchage, l'accélération des ions sur l'harmonique de rang h2 permet 10 d'obtenir des mouvements des centres de courbure qui précessionnent autour du centre magnétique C avec une amplitude résiduelle permettant d'obtenir des rendements acceptables pour l'extraction des ions à haute énergie. La géométrie des espaces accélérateurs est déterminante pour la maîtrise des mouvements des centres de courbure, surtout à basse énergie, où les effets des champs 15 électriques sont prépondérants par rapport à ceux du champ magnétique. Cela est obtenu de préférence en décalant les gains d'énergie dans les espaces accélérateurs, c'est-à-dire en rendant dissymétriques les électrodes d'accélération et ainsi les ouvertures angulaires des espaces accélérateurs. L'accélérateur de particules selon l'invention peut comporter au moins une 20 bobine de correction pour le contrôle du centrage des centres de courbure des trajectoires des ions, mieux au moins deux bobines, la ou les bobines produisant une perturbation locale du champ magnétique de guidage dans le voisinage de l'éplucheur. La ou les bobines de correction sont avantageusement placées entre les espaces accélérateurs. L'accélération sur le premier harmonique de rang hi peut avoir pour 25 conséquence de déplacer les centres de courbure des trajectoires des ions dans la direction opposée à l'éplucheur. Les centres de courbure des trajectoires des particules épluchées n'étant pas centrés, après épluchage, ces centres amorcent un mouvement circulaire. La géométrie des électrodes est avantageusement choisie pour limiter l'amplitude de ce mouvement circulaire dès son amorce. 30 Atteindre une énergie plus élevée à l'éplucheur permet d'avoir un bon rendement d'épluchage des électrons. Pour y parvenir, dans le cas du synchro-cyclotron, il existe avantageusement un compromis à respecter entre l'énergie à l'éplucheur et le temps de capture de la machine, l'indice n = -(dB/B)/(dR/R) (B étant le champ magnétique, R le rayon) du champ magnétique devant être faible, ce dernier devant être suffisamment plat au centre de l'accélérateur, la variation de la fréquence FHF rapide, et la tension RF pas trop élevée. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, l'utilisation en hadronthérapie d'ions accélérés par un accélérateur de particules selon l'invention, et une installation d'hadronthérapie utilisant un tel accélérateur. Description détaillée L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée 10 qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1, précédemment décrite, illustre les trajectoires des particules dans un accélérateur selon l'art antérieur, la figure 2, précédemment décrite, représente les mouvements du centre 15 de courbure d'une trajectoire de particules lors de la traversée d'un espace accélérateur dans un accélérateur selon l'art antérieur, - la figure 3 représente, de façon schématique, un exemple de géométrie des électrodes d'un accélérateur de particules selon l'invention, qui correspond au trait de coupe B-B de la figure 3A, 20 - la figure 3A est une coupe schématique et partielle selon A-A de la figure 3, - les figures 4 à 8 représentent différentes étapes dans l'évolution des trajectoires d'ions accélérés dans l'accélérateur de la figure 3 et le mouvement de leurs centres de courbures, 25 - la figure 9 est une vue analogue à la figure 3 d'une variante de réalisation d'un accélérateur de particules selon l'invention, - la figure 10 est une simulation illustrant les trajectoires d'ions accélérés dans l'accélérateur de la figure 9, et - la figure 11 représente la répartition entre les différents états de charges 30 obtenue à l'épluchage, en fonction de l'énergie par nucléon d'un ion incident C3+. L'accélérateur de particules 1 conforme à l'invention, représenté à la figure 3, est un synchro-cyclotron, destiné, dans l'exemple considéré, à l'accélération d'ions légers multichargés tels que He, c3+, 04+ et Ne5+, mais l'invention n'est pas limitée à un type d'accélérateur particulier ni à un type d'ions particulier en entrée de l'accélérateur ou en sortie de celui-ci. L'accélérateur 1 selon l'invention peut être réalisé selon une configuration 5 magnétique à symétrie de révolution, étant par exemple un synchro-cyclotron ou un cyclotron classique, ou une configuration magnétique périodique avec des secteurs, étant par exemple un synchro-cyclotron semi-isochrone ou un cyclotron isochrone. Comme visible à la figure 3, l'accélérateur de particules 1 selon l'invention comporte deux électrodes d'accélération 11 et 12, encore appelées « dees » en anglais, 10 reliées à une source de tension HF et formées par exemple par des plaques agencées de part et d'autre du plan médian d'accélération M de l'accélérateur, correspondant au plan (x, y, z 0) de la figure 3. Des espaces accélérateurs 15, 16, 17 et 18 sont définis entre ces électrodes 11, 12 et un ensemble de plaques conductrices 21, 22 reliées à la masse, appelé « liner » en anglais. L'ensemble de ces éléments forment deux cavités accélératrices 13, 15 14, pouvant être couplées, la cavité 13 étant représentée à la figure 3A. Dans l'exemple décrit, un éplucheur 20 est en outre présent en dehors des espaces accélérateurs 15, 16, 17 et 18. Les ions, chargés à un premier état de charge Ql, sont injectés dans le plan médian d'accélération M de l'accélérateur, après avoir été produits par une source interne 20 ou externe à l'accélérateur 1, non représentée. Comme visible notamment à la figure 3, les électrodes d'accélération 11, 12 sont avantageusement modulées spatialement. Chaque électrode d'accélération est avantageusement non symétrique par rapport à un plan médian perpendiculaire au plan médian d'accélération M de l'accélérateur 1, passant par y = 0, comme visible à la figure 25 2. Les bords de l'électrode 11 présentent dans cet exemple, deux coudes lia, 11h du côté de l'espace accélérateur 15, et deux coudes 11c, 1 Id du côté de l'espace accélérateur 18. Le coude lia est concave vers l'extérieur de l'électrode et le coude llb est convexe. Le coude 11 e est convexe vers l'extérieur et le coude lld concave. Les bords 30 de l'électrode 12 présentent deux coudes 12a, 12b du côté de l'espace accélérateur 16, et trois coudes successifs 12e, 12d, 12e du côté de l'espace accélérateur 17. Le coude 12a est concave et le coude 12b est convexe. Le coude 12e est concave, le coude I2d convexe et le coude 12e concave. Les coudes 11.c et 12c sont plus proches de l'axe Z que les coudes 11h et 12b. Les bords des électrodes d'accélération 11, 12 sont sensiblement rectilignes à plus grand rayon, après les coudes 11a, 12a 11.d et 12e. L'éplucheur 20 se situe dans l'exemple considéré à une distance de l'axe Z comprise entre les distances à l'axe Z des coudes 1.1.c et I 1 d. Les coudes 1 lb et 12b, 11c et 12d conduisent à un changement d'orientation sensiblement à angle droit. On voit que l'écart angulaire autour de l'axe Z entre les espaces accélérateurs 17 et 18 tend à augmenter quand le rayon augmente, de même pour les espaces accélérateurs 15 et 16. Le coude 1 ld est à une ordonnée intermédiaire entre celles des coudes 12e et 12d. Les ordonnées des coudes 12a et 12d sont sensiblement opposées. L'angle entre les portions sensiblement rectilignes au-delà des coudes lia et 12a est sensiblement de 90°. 11 en est de mêm.e des portions sensiblement rectilignes an-delà des coudes lld et 12e. La cavité accélératrice 13 est configurée pour accélérer les ions sur un premier harmonique de rang hl de sa fréquence HF, par exemple l'harmonique de rang 4. Dans les figures 4 à 10, par souci de clarté, seuls les espaces accélérateurs sont représentés. Comme représenté par la flèche à la figure 4, l'accélération sur un premier harmonique de rang hl a pour conséquence de déplacer les centres de courbure des trajectoires des ions dans la direction opposée à l'éplucheur 20. Les signes `+' et '-` représentent les crêtes de l'oscillation de la tension HF alimentant la cavité accélératrice 13. Les ions sont avantageusement déphasés par rapport à l'onde radiofréquence aux passages des premier et deuxième espaces accélérateurs 15, 16, et sont en phase lors des passages des troisième et quatrième espaces accélérateurs 17, 18. Comme représenté à la figure 5, le décentrage des centres de courbure apparu lors de la première accélération a pour conséquence l'amorce d'un mouvement circulaire. Ceci pourrait être évité si l'éplucheur 20 était atteint rapidement après la première accélération, mais il en résulterait une énergie des ions moins élevée au niveau de 1 ' éplucheur. L'éplucheur 20 est configure pour modifier l'état de charge électrique des ions accélérés passant à travers lui jusqu'à atteindre un deuxième état de charge électrique Q2. Dans l'exemple décrit, les ions C3+ sont épluchés jusqu'à devenir des ions C6+. Pour ce faire, les ions peuvent effectuer un seul ou plusieurs passages à travers l'éplucheur 20. Comme visible à la figure 6, en considérant toutes les particules accélérées durant la capture, on obtient une dispersion des centres de courbure aux impacts sur l'éplucheur 20. Les ions, après leur passage dans l'éplucheur 20, sont accélérés par la cavité accélératrice 13 sur un deuxième harmonique de rang h2, vérifiant hl.Q1=112.Q2, soit en l'espèce l'harmonique de rang 2. Comme représenté à la figure 7, les centres de courbure des trajectoires des particules épluchées n'étant pas centrés, après épluchage, ces centres amorcent un mouvement circulaire. La dernière trajectoire d'ions avant passage dans l'éplucheur 20 est notée 'Ta', la trajectoire des ions après épluchage est notée 'Te'. La géométrie des troisième et quatrième espaces accélérateurs 17, 18 est avantageusement choisie pour limiter l'amplitude de ce mouvement circulaire dès son amorce. Comme visible à la figure 8, à plus grand rayon, les espaces accélérateurs 15, 16, 17 et 18 retrouvant une symétrie, le mouvement des centres de courbure est partiellement amorti. Une variante d'accélérateur 1 de particules selon l'invention est représentée à la figure 9. Dans cet exemple, les ouvertures angulaires des électrodes d'accélération 11, 12 autour de l'axe Z (centre C) sont plus faibles, et l'éplucheur 20 est situé au niveau de l'électrode d'accélération 12, sensiblement à y=0, à l'intérieur du « dee» mais suffisamment hors de l'espace accélérateur pour que le champ électrique y soit faible. L'électrode 11 présente, dans cet exemple, sur son bord deux coudes 11 a, llb de part et d'autre de la région centrale de l'accélérateur 1, et l'électrode 12 présente sur son bord deux coudes successifs 12a, 12b du côté de l'espace accélérateur 16, le second coude 12b étant d'ouverture moins importante que le premier 12a, et un seul coude 12e du côté de l'espace accélérateur 17. Le coude lia est concave vers l'extérieur, de même que le coude 11b. Le coude 12 a est concave et le coude 12b convexe. Le coude 12e est concave. Dans cet exemple, l'accélérateur 1 comporte deux bobines de correction 30 et 31 pour le contrôle du centrage des centres de courbure des trajectoires des ions. Ces bobines ont une abscisse relativement faible, inférieure en valeur absolue à celle du coude 12b. L'ordonnée des bobines est en valeur absolue, supérieure à celle des coudes. De même que dans l'exemple des figures 3 à 8, et comme visible à la figure 10, les centres de courbure des trajectoires des ions se déplacent dans la direction opposée à l'éplucheur 20, compte-tenu de la forme donnée aux électrodes. La figure 11 représente la répartition de la population d'ions carbone en 5 fonction de l'énergie par nucléon des ions C3+ incidents, dans un accélérateur de particules 1 selon l'invention, obtenue après le passage dans un éplucheur 20 comportant une feuille de carbone, par exemple d'épaisseur comprise entre 5 iag/cm2 et 20 p,g/cm2, notamment égale à 101..tg/cm2. La courbe Pi concerne les ions C3+, la courbe P2 les ions C4+, la courbe P3 les ions C5+, et la courbe P4 les ions C6+. Ces courbes de rendement permettent de 10 définir l'énergie obtenue et donc la position de l'éplucheur 20 selon le niveau d'énergie désirée. Lors du passage dans l'éplucheur 20, il s'établit une distribution des différents états de charge. Par exemple, pour le cas d'une application en radiothérapie avec des ions légers, les rendements d'épluchage à environ 1 MeV/u, soit environ 10%, conviennent à 15 l'accélération dans un synchro-cyclotron à plusieurs centaines de MeV/u d'ions C6+ produits à partir d'ions C3+ issus d'une source P1G interne, compte tenu de l'intensité du faisceau requise pour un traitement. Par ailleurs le rendement d'épluchage est augmenté par le fait que les ions passent de préférence plusieurs fois dans l'éplucheur 20. L'injection des particules à accélérer dans un accélérateur 1 selon l'invention 20 peut s'effectuer de diverses façons. De préférence, afin de réduire les problèmes d'harmoniques, il est possible de réaliser une double-injection, avec des points d'injection répartis angulairement autour de l'axe de l'accélérateur. Cela présente l'avantage de pouvoir augmenter l'intensité accélérée, de pouvoir augmenter la durée de vie des sources de particules pour une intensité accélérée donnée, de pouvoir garder une source en réserve 25 instantanément à disposition en cas de problème sur l'autre, ou encore de pouvoir utiliser des gaz distincts dans les sources et éviter ainsi de les purger. Dans le cas d'un accélérateur de type synchro-cyclotron pour une application d'hadronthérapie d'énergie égale à 400MeV/u, le nombre de tours effectués par les particules dans l'accélérateur se situe par exemple entre 50000 et quelques centaines de 30 milliers de tours. L'invention n'est pas limitée à l'accélération d'ions légers et s'applique à l'accélération d'autres ions plus lourds, par exemple des ions argon. Les particules accélérées à l'aide d'un accélérateur selon l'invention peuvent être utilisées dans de nombreuses applications, par exemple pour le traitement de tumeurs, notamment par hadronthérapie de haute énergie. L'expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de 5 « comportant au moins un ». 15 REVENDICATIONS1. Accélérateur de particules (1) comportant : - au moins une cavité accélératrice (13) présentant un ensemble d'espaces accélérateurs (15, 16, 17, 18) et co.nfigurée pour accélérer des ions chargés à un premier état de charge électrique (Q1) sur un premier harmonique de rang hl de la fréquence HF de ladite cavité accélératrice (13), et - un éplucheur (20) situé en dehors desdits espaces accélérateurs (15, 16, 17, 18) et configuré pour modifier l'état de charge électrique des ions accélérés passant à travers l'éplucheur (20) jusqu'à atteindre un deuxième état de charge électrique (Q2), la cavité accélératrice (13) étant configurée pour accélérer les ions, après leur passage dans l'éplucheur (20), sur un deuxième harmonique de rang h2 de la fréquence HF de ladite cavité accélératrice (13). 2. Accélérateur de particules selon la revendication 1, comportant deux électrodes d'accélération (11, 12) modulées spatialem.e.nt, de telle sorte qu'elles présentent une forme dissymétrique, présentant notamment chacune sur leurs bords au moins un coude (11a, 1 1 b, 11.c, 11d, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e) disposé d'un côté de la région centrale de l'accélérateur (1), et au moins un coude disposé de l'autre côté, leurs bords étant sensiblement rectilignes à plus grand rayon. 3. Accélérateur de particules selon la revendication précédente, dans lequel l'angle d'ouverture des électrodes d'accélération (11, 12), mesuré dans le plan médian (M) d'accélération de l'accélérateur (1), est compris, à 30° près, entre 45° et 135° en région centrale de l'accélérateur (1), et est sensiblement égal à 90° à plus grand rayon, à 30° près. 4. Accélérateur de particules selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les harmoniques de la fréquence HF de la cavité accélératrice (13) utilisés pour accélérer les ions avant et après passage à travers l'éplucheur (20) sont des harmoniques de rangs pairs. 5. Accélérateur de particules selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier harmonique (hl) de la fréquence HF de la cavité accélératrice (13) est 1' harmonique de rang 4, et le deuxième harmonique (h2) de la fréquence HF de la. cavité accélératrice (13) est l'harmonique de rang 2. 16 3031866 6. Accélérateur de particules selon l'une quelconque des revendications précédentes, la relation hl .Q1 = h2.Q2 étant respectée. 7. Accélérateur de particules selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les ions sont produits à l'état de charge (Q1) par une source de particules interne à l'accélérateur (1), injectant les ions dans le plan médian d'accélération (M) de l'accélérateur. 8. Accélérateur de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les ions sont produits à l'état de charge (Q1) par une source de particules externe à l'accélérateur (1), injectant les ions dans le plan médian d'accélération (M) de l'accélérateur, notamment par l'intermédiaire d'une injection axiale. 9. Accélérateur de particules selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une bobine de correction (30, 31) pour le contrôle du centrage des centres de courbure des trajectoires des ions, mieux au moins deux bobines 10. Accélérateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, dans lequel l'éplucheur (20) est situé au niveau d'une électrode d'accélération (1 1 ) ou en dehors des électrodes d'accélération, entre deux électrodes. 11. Accélérateur de particules selon l'une quelconque des revendications précédentes, étant à fréquence variable, de préférence du type synchro-cyclotron classique ou semi-isochrone, le synchro-cyclotron étant de préférence supraconducteur. 12. Accélérateur de particules selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les particules sont des ions multichargés et légers, notamment d'Hélium, de Carbone ou d'Oxygène, voire de Néon, de préférence de Carbone. 13. Procédé d'accélération de particules dans un accélérateur de particules (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une cavité accélératrice (13), présentant un ensemble d'espaces accélérateurs (15, 16, 17, 18), et un éplucheur (20) situé en dehors de ces derniers, procédé dans lequel : - des ions chargés à un premier état de charge électrique (Q1) sont accélérés sur un premier harmonique de rang hl de la fréquence de ladite cavité accélératrice (13), - les ions accélérés passent à travers l'éplucheur (20) jusqu'à atteindre un deuxième état de charge électrique (Q2), et 17 3031866 - les ions, après leur passage dans l'éplucheur (20), sont accélérés sur un deuxième harmonique de rang h2 de la fréquence HF de ladite cavité accélératrice (13). 14. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'accélération des ions avant épluchage sur l'harmonique de rang hl décentre les centres de courbure des trajectoires des ions, les éloignant du centre magnétique (C) de l'accélérateur (1). 15. Procédé selon la revendication. 13 ou 14, dans lequel les ions accélérés sur le premier harmonique de rang hl de la fréquence HF de la cavité accélératrice (13) effectuent plusieurs passages à travers l'éplucheur (20) pour atteindre l'état de charge électrique (Q2). 16. Utilisation en h.adronthérapie d'ions accélérés par un accélérateur de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.