[發明專利]一種醫用質子重離子加速器

在審

• 申請號: 201710304055.5
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN108811297A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 王云;劉華昌;駱宏
• 申請（專利權）人: 王云
• 主分類號: H05H7/00
• 分類號: H05H7/00;H05H7/02;H05H7/06;A61N5/10
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕

1.一種醫用質子重離子加速器,其特征在于，包括：

離子源，包括氫離子源和碳離子源，用于產生氫離子或碳離子；

低能注入器，與離子源出口相連接，用于引出離子源中的正氫離子或正碳離子，形成氫離子束或碳離子束并傳輸，和將氫離子束或碳離子束參數匹配至符合后端回旋加速器入口參數；

回旋加速器，其入口與低能注入器相連接，用于將氫離子束或碳離子束加速至預設的高能能量等級，氫離子束由回旋加速器的第一出口射出，碳離子束由回旋加速器的第二出口射出；

氫離子剝離膜系統，設置于所述第一出口內，用于剝離回旋加速器出射的氫離子中的氫原子，變成質子束；

行波直線加速器，連接于所述第一出口和第二出口之后，接收質子束和碳離子束，質子束和碳離子束進入所述行波直線加速器腔體后，受到高頻電場的作用而加速；通過改變所述高頻電場的強度，可調節所述行波直線加速器出射的束流能量值，獲得不同能量等級的質子束或碳離子束。

2.如權利要求1所述的醫用質子重離子加速器，其特征在于，還包括:RF功率源，所述RF功率為高頻功率源，用于為所述行波直線加速器提供高頻功率，使得行波直線加速器腔體內形成高頻電場。

3.如權利要求2所述的醫用質子直線加速器，其特征在于，所述行波直線加速器包括多段依次連接的行波質子行波加速腔，RF功率源也有多個，每個RF功率源單獨向每段行波加速腔提供高頻功率，每個RF功率源的高頻功率獨立可調；

根據治療需要，選擇前M段行波加速腔參與加速，同時改變第M段行波加速腔的高頻電場的強度，從而調節行波直線加速器出射的束流能量；

表示對向上取整；表示醫療時需要的質子束或碳離子束能量值，μ表示預設的高能能量等級，α表示每段行波加速腔最大能量增益。

4.如權利要求3所述的醫用質子直線加速器，其特征在于，所述行波直線加速器加速荷質比1/n的碳離子束時，在保持所述碳離子束進入行波加速腔的高頻相位與質子束相同的情況下，高頻電場幅值調節到加速質子時的n倍，在同一段行波加速腔所述碳離子束和質子束獲得相同的能量增益，n為正整數。

5.如權利要求1所述的醫用質子重離子加速器，其特征在于，所述低能注入器包括依次連接的低能束流傳輸線和軸向注入器，用于傳輸低能能量等級的氫離子束或碳離子束并將其參數匹配到符合后端的回旋加速器入口參數。

6.如權利要求5所述的醫用質子重離子加速器，其特征在于，所述低能注入器還包括：二極磁鐵，連接于所述離子源之后、低能束流傳輸線之前，用于引出離子源中的正氫離子或正碳離子并篩選出荷質比為1/2的正氫離子和正碳離子。

7.如權利要求6所述的醫用質子重離子加速器，其特征在于，所篩選出的正氫離子為H₂⁺離子，所篩選出的正碳離子為¹²C⁶⁺離子。

8.如權利要求1所述的醫用質子直線加速器，其特征在于，所述回旋加速器包括：常規的或超導的回旋加速器。

9.如權利要求1所述的醫用質子重離子加速器，其特征在于，所述行波直線加速器出射的質子能量可調節范圍為70～250MeV/u，出射的碳離子束能量可調節范圍為70～430MeV/u，u表示核子單位。

10.如權利要求1至9中任一項所述的醫用質子重離子加速器，其特征在于，所述預設的高能能量等級為70MeV/u，u表示核子單位。