[實用新型]一種醫(yī)用質(zhì)子同步加速器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820123775.1
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN208094872U
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張滿洲;李德明;趙振堂;王坤;謝修璀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所
• 主分類號: H05H13/04
• 分類號: H05H13/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;宋麗榮

本實用新型涉及一種醫(yī)用質(zhì)子同步加速器，包括通過三個直線節(jié)連接以形成環(huán)形結(jié)構(gòu)的三個偏轉(zhuǎn)二極磁鐵，所述直線節(jié)中包括水平聚焦和水平散焦四極與六極組合磁鐵。本實用新型通過采用較少數(shù)量的偏轉(zhuǎn)二極磁鐵結(jié)合控制工作點的水平聚焦或散焦四極磁鐵，將全環(huán)包絡(luò)函數(shù)控制在較小水平，有效增加了同步加速器的接受度和質(zhì)子儲存數(shù)目，提高了質(zhì)子利用率和占空比，縮短治療時間；另外，本實用新型的結(jié)構(gòu)非常緊湊，減少了不必要的間隙和磁鐵元件，以利用盡可能少的元件數(shù)目實現(xiàn)醫(yī)用加速器的功能，降低了同步加速器占用的空間，進而降低了建筑成本和治療成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及用于腫瘤治療的同步加速器領(lǐng)域，尤其涉及一種醫(yī)用質(zhì)子同步加速器。

背景技術(shù)

質(zhì)子在深度方向上優(yōu)異的布拉格峰特性使得其成為腫瘤治療中最為先進的手段之一，目前世界上質(zhì)子治療裝置和治療中心的建設(shè)越來越多。目前運行及建造中的質(zhì)子治癌加速器主要是回旋加速器和同步加速器。

回旋加速器可以提供穩(wěn)定的連續(xù)束，其束流切斷和開啟速度很快，可以滿足呼吸門控的要求。但是回旋加速器改變能量依靠的是安放在高能線上的機械裝置——降能器，利用散射將束流能量降低；其優(yōu)點是能量調(diào)節(jié)迅速，可以實現(xiàn)50毫秒一檔的改變能量速度，能夠支持快速重復(fù)掃描模式來治療移動腫瘤；但缺點是散射造成束流利用率很低，治療時最低能量70MeV時的通過效率不到1％，降能造成的散射和之后能量選擇造成的大量束流損失會導(dǎo)致極大的輻射，對輻射防護以及設(shè)備安全造成很大的壓力。

與回旋加速器相比，同步加速器的明顯優(yōu)點在于它可以對束流的能量方便地進行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)放射治療對離子能量精確變化的需要，不需要額外的能量降能片，能夠確保相對干凈(輻射小)的環(huán)境。采用了新的多能量引出方式之后，其固有的換能時間緩慢、造成無效治療時間長而無法適應(yīng)快速重復(fù)掃描的缺點基本不存在。

已有專利文獻CN105392270A在具體磁鐵、電源等設(shè)計時，考慮了這種新的技術(shù)，從而極大減少了治療時間。但是這種加速器的設(shè)計具有以下缺點為：一是較為復(fù)雜，采用了8塊偏轉(zhuǎn)二極磁鐵和12塊聚焦和散焦四極磁鐵，元件的增加意味著可靠性的下降；二是結(jié)構(gòu)不夠緊湊，元件與元件之間的空隙成了浪費；三是能耗較高，磁鐵是大功率設(shè)備，循環(huán)的升能降能過程浪費了大量能量；四是包絡(luò)函數(shù)仍然較大，因而空間電荷效應(yīng)較大，導(dǎo)致粒子存儲較少。

實用新型內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有同步加速器中存在的問題，本實用新型旨在提供一種醫(yī)用質(zhì)子同步加速器。

本實用新型所述的醫(yī)用質(zhì)子同步加速器，包括通過三個直線節(jié)連接以形成環(huán)形結(jié)構(gòu)的三個偏轉(zhuǎn)二極磁鐵，所述直線節(jié)中包括水平聚焦和水平散焦四極與六極組合磁鐵。

所述偏轉(zhuǎn)二極磁鐵為第一、第二和第三偏轉(zhuǎn)二極磁鐵，其中，第一偏轉(zhuǎn)二極磁鐵和第二偏轉(zhuǎn)二極磁鐵相連，第二偏轉(zhuǎn)二極磁鐵和第三偏轉(zhuǎn)二極磁鐵相連，第三偏轉(zhuǎn)二極磁鐵還與第一偏轉(zhuǎn)二極磁鐵相連以構(gòu)成一環(huán)形結(jié)構(gòu)。

所述四六極組合磁鐵為第一、第二和第三水平聚焦四極與六極組合磁鐵、以及第一、第二和第三水平散焦四極與六極組合磁鐵，其中，第一水平聚焦四極與六極組合磁鐵和第一水平散焦四極與六極組合磁鐵連接在第一偏轉(zhuǎn)二極磁鐵和第二偏轉(zhuǎn)二極磁鐵之間，第二水平聚焦四極與六極組合磁鐵和第二水平散焦四極與六極組合磁鐵連接在第二偏轉(zhuǎn)二極磁鐵和第三偏轉(zhuǎn)二極磁鐵之間，第三水平聚焦四極與六極組合磁鐵和第三水平散焦四極與六極組合磁鐵連接在第三偏轉(zhuǎn)二極磁鐵和第一偏轉(zhuǎn)二極磁鐵之間。

第三偏轉(zhuǎn)二極磁鐵和第一偏轉(zhuǎn)二極磁鐵之間依次連接有第三水平聚焦四極與六極組合磁鐵、第一注入凸軌磁鐵、高頻加速裝置、以及第三水平散焦四極與六極組合磁鐵。

第三水平聚焦四極與六極組合磁鐵連接有引出靜磁切割磁鐵。

第一偏轉(zhuǎn)二極磁鐵和第二偏轉(zhuǎn)二極磁鐵之間依次連接有第一水平聚焦四極與六極組合磁鐵、橫向高頻激勵電極、第二注入凸軌磁鐵、注入靜電切割板、以及第一水平散焦四極與六極組合磁鐵。