[發明專利]質子或重離子束治癌裝置

有效

• 申請號: 201210264179.2
• 申請日: 2012-07-28
• 公開（公告）號: CN102793979A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 石健;夏佳文;柴偉平;楊建成;張小虎;原有進;何源
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張真

1.一種質子或重離子束治癌裝置，包括有同步加速器，其特征在于在同步加速器的前端設有離子源，所述的離子源為電子回旋共振離子源，電子回旋共振離子源通過源束線上的第0Q01?glasser四極透鏡和第0Q02glasser透鏡、第1二極鐵連接射頻四極場直線加速器、中能束線上的第1四極磁鐵、第2四極磁鐵、第3四極磁鐵、第4四極磁鐵，在第2四極磁鐵與第3四極磁鐵之間設有第1二極磁鐵，第4四極磁鐵通過第1切割磁鐵連接同步加速器的第1靜電偏轉板；在所述的同步加速器的第22四極磁鐵與第31六極磁鐵之間引出高能束線。

2.如權利要求1所述的質子或重離子束治癌裝置，其特征在于還包括有在所述的射頻四極場直線加速器與第1四極磁鐵之間設有漂移管直線加速器。

3.如權利要求1所述的質子或重離子束治癌裝置，其特征在于還包括有所述的高能束線包括有多個引出終端。

4.如權利要求3所述的質子或重離子束治癌裝置，其特征在于所述的高能束線包括有在所述的同步加速器的第22四極磁鐵與第31六極磁鐵之間通過第2切割磁鐵連接高能束線第1四極磁鐵、高能束線第2四極磁鐵、高能束線第1二極磁鐵；由高能束線第1二極磁鐵分別引出第一高能束線和第二高能束線，第一高能束線包括有第一高能束線第1四極磁鐵、第一高能束線第2四極磁鐵、第一高能束線第3四極磁鐵、第一高能束線第4四極磁鐵的順序連接；第二高能束線包括有第二高能束線第1四極磁鐵、第二高能束線第2四極磁鐵、第二高能束線第3四極磁鐵、第二高能束線第4四極磁鐵的順序連接。

5.如權利要求1所述的質子或重離子束治癌裝置，其特征在于所述的同步加速器包括有第1靜電偏轉板位于第11四極磁鐵、第62四極磁鐵之間，在第11四極磁鐵與第12四極磁鐵之間設有同步加速器第1二極磁鐵；第12四極磁鐵通過第3凸軌磁鐵連接第2靜電偏轉板、連接第21四極磁鐵、第22四極磁鐵，在第21四極磁鐵與第22四極磁鐵之間設有同步加速器第2二極磁鐵；第22四極磁鐵連接第31六極磁鐵和第31四極磁鐵、第32四極磁鐵、第41四極磁鐵、第42四極磁鐵，在第31四極磁鐵與第32四極磁鐵之間設有同步加速器第3二極磁鐵，在第32四極磁鐵與第41四極磁鐵之間設有同步加速器高頻加速腔，在第41四極磁鐵與第42四極磁鐵設有同步加速器第4二極磁鐵；第42四極磁鐵連接橫向射頻場激勵裝置，并通過第1凸軌磁鐵連接第51六極磁鐵和第51四極磁鐵、第52四極磁鐵，在第51四極磁鐵與第52四極磁鐵之間設有同步加速器第5二極磁鐵，第52四極磁鐵通過直流電流探測器連接第2凸軌磁鐵、第61六極磁鐵、第61四極磁鐵、第62四極磁鐵，在第61四極磁鐵與第62四極磁鐵之間設有同步加速器第6二極磁鐵,；第62四極磁鐵連接第1靜電偏轉板。

6.如權利要求1至5任一所述的質子或重離子束治癌裝置，其特征在于所述的連接為真空管道束流連接，真空度為10^-9-10^-11mbar。

7.一種使用質子或重離子束治癌裝置的方法，其特征在于步驟為：

（1）由ECR離子源產生離子束，在吸極高壓20KV-40KV下將束流引出，經過glasser透鏡的匹配后注入到射頻四極直線加速器進行預加速或射頻四極直線加速器將離子加速到2-2.5MeV/u，然后繼續匹配到漂移管直線加速器進行加速，到達同步加速器的注入能量為4MeV/u-7MeV/u后，再經過匹配和傳輸，將束流配送到同步加速器入口；

（2）束流到達同步加速器入口后，利用同步加速器內的凸軌使環內束流軌道凸起，使凸軌高度與同步加速器第一靜電偏轉板離真空管道的距離相當；當束流注滿同步加速器一圈后，凸軌高度開始下降，下降時間為28-30微秒，等于輸入圈數乘以回旋周期，以實現束流的多圈注入，注入圈數為15-30圈；

（3）束流注入到同步加速器后，通過高頻腔對束流進行俘獲和加速，根據終端的治療和實驗需要，將束流加速到預定能量，對于質子為70-250MeV，對于重離子為100-400MeV/u；同時，將束流的水平工作點逐步移動到1/3共振線附近；

（4）束流到達預定能量后，六極鐵電流開始增大，使同步加速器的穩定相空間縮小到大于束流的發射度；

（5）開啟橫向射頻激勵，束流在橫向電場的作用下，發射度增大，從而到達不穩定區，繼而束流發射度沿著不穩定區的分界線迅速增大，從而到達靜電偏轉板被引出；

（6）引出束經過同步加速器的第2靜電偏轉板和第2切割磁鐵，輸送到高能束線，經過高能束線的配送，到達治療或實驗終端，進行相關治療或實驗；

（7）終端有效劑量達到預設值時，可以通過停止橫向激勵的作用來停止束流的繼續引出。