[發明專利]超導二極磁體結構、輸運裝置和醫療設備

有效

• 申請號: 201710302761.6
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN107437450B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 鄭金星;宋云濤;陸坤;張俊生;衛靖;李明;江峰;曾憲虎
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06;H05H7/04;G21K1/093;A61N5/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種超導二極磁體結構，包括線圈盒、杜瓦與支撐裝置，其中，所述線圈盒為一體式結構，內部設置有相對的超導線圈，使兩個超導線圈通電后能產生均勻二極磁場；所述支撐裝置固定于杜瓦上并通過點接觸方式支撐所述線圈盒。本公開其特殊的支撐絕熱結構可以保證磁體線圈的冷卻，并在離子束輸送區產生穩定的、高強的、均勻的磁場，能夠實現粒子醫療設備中粒子束的偏轉功能，并有效增大內部磁場降低磁體尺寸和重量的效果；同時，可以實現超導磁體運行時的低溫冷卻和失超保護等要求。

技術領域

本公開屬于超導磁體領域，具體涉及一種超導二極磁體結構，還涉及一種粒子輸運裝置，以及一種醫療設備。

背景技術

粒子束的醫療技術發展是從1946年美國的Wilson首次提出粒子束的治療特性開始的；粒子束有一個布拉格(Bragg)峰，通過高精度的計算機控制技術可以將Bragg峰調整到腫瘤區，并釋放大量能量。經過半個多世紀的發展，粒子治療由于其穿透力強、劑量分布好、旁散射少等特征，成為令人矚目的腫瘤治療高新技術。在粒子醫療技術不斷發展的同時，重離子醫療技術也在不斷發展，就束流種類而言，重離子特別是碳離子，因其物理學的Bragg效應和特殊的相對生物學效應成為首選。

要實現粒子和重離子醫療，需要相應的醫療設備；從結構組成原理上看，重離子與粒子治療系統基本相同，主要包括加速器、粒子輸運裝置、治療頭和治療計劃系統。并且隨著加速器科學的飛速發展，常規磁體加速器已經難以滿足各學科對于高能粒子束的渴望。由于輸運重離子和粒子對磁剛度有很高的要求，偏轉重離子的磁剛度要求為6.3T·^·m，粒子為2.15T·^·m，使得粒子束在輸運過程中的磁體的設計難度也會增大，這主要是由于常規的電磁場難以達到那么大，只有通過增大磁體尺寸來滿足要求，這使得現有的輸運系統總體體積和重量很大。由于常規的電磁場難以達到那么大，只有通過擴大曲率半徑來滿足要求，這使得現有的機架結構體積和重量很大；尤其是最后一塊彎曲磁鐵，其彎曲角度達到90度，半徑的增加使得噸位極度增加，以德國GSI的HIT為例，最后一塊90度彎曲磁鐵達到了90噸重，占整個旋轉傳輸系統的65％。過重的機架結構會導致受力嚴重不均產生變形，進而影響等中心誤差和旋轉精度，阻礙了離子束醫療的廣泛應用。而彎曲磁鐵作為實現離子束偏轉功能的重要裝置，是旋轉機架的重要組成部件，是影響旋轉機架尺寸和重量的重要因素，因此克服現有機架的大型化、重型化和高成本化，改變現有的磁鐵結構，開發新的磁體機構迫在眉睫。

發明內容

有鑒于此，本公開的目的在于提供一種超導二極磁體結構、輸運裝置和醫療設備，以克服以上所述的至少一項技術問題。

本公開的技術方案如下：

根據本公開的一方面，提供一種超導二極磁體結構，包括線圈盒、杜瓦與支撐裝置，其中，所述線圈盒為一體式結構，內部設置有相對的超導線圈，使兩個超導線圈通電后能產生均勻二極磁場；所述支撐裝置固定于杜瓦上并通過點接觸方式支撐所述線圈盒。

進一步的，所述點接觸方式為：所述支撐裝置通過銷釘支撐所述線圈盒，所述支撐裝置包括主支撐件，其中，所述銷釘設置于主支撐件上并且銷釘的截面收斂端正對所述線圈盒。

進一步的，所述支撐裝置還通過螺栓進一步固定和支撐所述線圈盒：所述主支撐件上和線圈盒上通過螺栓鉚接。

進一步的，所述支撐裝置和線圈盒之間的接觸部分外周套設隔熱件，以降低支撐裝置和線圈盒隔離，以及與外部隔熱。

進一步的，還包括杜瓦和冷屏，所述冷屏設于線圈盒的外周且兩者之間設置成真空，所述杜瓦設于冷屏外部，杜瓦內抽真空，由制冷機提供恒定溫度的液態冷源。

進一步的，所述冷屏由支撐裝置來支撐，且支撐裝置的與冷屏形成支撐部分套設有隔熱件。

進一步的，還包括一隔熱板，所述隔熱板設有一通孔，所述支撐裝置穿過所述通孔并由所述隔熱板支撐，所述杜瓦通過支撐該隔熱板端部間接支撐嵌設在隔熱板上的支撐裝置。