[發明專利]改善回旋加速器引出束流品質的引出方法及引出系統

在審

• 申請號: 201811027056.0
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN108966476A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 魏素敏;張天爵;李明;安世忠;宋國芳
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: H05H13/00
• 分類號: H05H13/00;H05H7/10
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 羅煥清

本發明涉及回旋加速器的束流引出技術，公開了改善回旋加速器引出束流品質的引出方法及引出系統，其引出方法為：使回旋加速器中的剝離膜與束流法向之間形成角度；其引出系統包括至少一片剝離膜，以及用于裝載剝離膜的剝離膜支架，所述剝離膜位于真空盒內，其中，所述剝離膜與所述剝離膜支架轉動連接，且其轉動平面平行于束流的運行平面，所述剝離膜通過電機系統驅動轉動以控制其相對束流運動方向間的角度。本發明披露的改善回旋加速器引出束流品質的引出方法及引出系統，通過調節剝離膜與束流之間的位置關系來改善回旋加速器引出束流的品質，調節回旋加速器引出束流的包絡。

技術領域

本發明涉及回旋加速器的束流引出技術，尤其涉及改善回旋加速器引出束流品質的引出方法及引出系統。

背景技術

在當今國際社會上，醫用加速器得到了長足的發展和廣泛的應用，其中生產診斷和治療用各種放射性核素的醫用加速器絕大多數為回旋加速器，世界上現有的數百臺回旋加速器中，約80％用于醫療健康和生命科學研究，醫用小型回旋加速器主要用來生產¹¹C、¹³N、¹⁵O、¹⁸F、⁶⁴Cu、⁶⁸Ge、¹¹¹In、¹²³I等醫用放射性核素，進而生產FDG等放射性藥物，這類加速器通常為緊湊型回旋加速器，配有液體靶和固體靶，有些經過升級改造后還增加了氣體靶束流線，通常來說，這類加速器引出的質子束流不經過長的束流線輸運，而是直接打在液體靶上以生產¹⁸F等超短壽命的放射性核素或產生中子等。

回旋加速器的引出方式多種多樣，剝離引出是其中常見的一種，與進動引出等其他引出方式比，剝離引出機械結構簡單、造價低、引出效率高，是目前國際上加速H^-、D^-等粒子的回旋加速器最常用的引出方式。

用于醫用放射性藥物生產的小型醫用回旋加速器，通常來說，在剝離引出中，剝離膜總是垂直于束流方向，但是，對于采用剝離引出方式的緊湊型回旋加速器，通常情況下其引出區域狹小，不能放置聚焦元件，因此很難控制引出區域的束流包絡和束流損失，尤其是對于生產靶直接放置在引出口的加速器，靶上束斑形狀和尺寸也無法得到控制。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的第一目的在于提供一種改善回旋加速器引出束流品質的引出方法，該方法通過調節剝離膜與束流之間的位置關系來改善回旋加速器引出束流的品質，調節回旋加速器引出束流的包絡。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

改善回旋加速器引出束流品質的引出方法，使回旋加速器中的剝離膜與束流法向之間形成角度。

通過采用上述技術方案，粒子穿過與束流法向形成角度的剝離膜跟直接穿過與束流運動方向垂直的剝離膜相比會有一個增量，從而在水平方向產生一個聚/散焦作用，該作用類似偏轉磁鐵的入口/出口角，但不影響垂直方向的傳輸矩陣，即認為垂直方向包絡無變化，從而改善了回旋加速器引出束流品質。

在一些實施方式中，剝離膜與束流法向之間形成夾角能夠改善回旋加速器引出束流品質通過以下原理獲得：

粒子穿過與束流法向形成角度的剝離膜跟直接穿過與束流運動方向垂直的剝離膜相比形成一個增量，其角度方向的增量用式(1)來表示：

其中，Δθ_x表示剝離膜相對束流法向旋轉角度后穿過剝離膜的粒子角度方向的增量，α表示剝離膜與束流運動方向的夾角，B_z為垂直方向磁場分量，ρ為粒子偏轉半徑，δ是粒子的動量分散，n是磁場降落指數；

忽略高階項后，則式(1)通過式(2)來表示：