[發明專利]直線注入器系統及其運轉方法以及質子重離子治癌裝置

有效

• 申請號: 202110555732.7
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113301705B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 杜衡;殷學軍;夏佳文;李鐘汕;李小妮;楊雅清;孔啟宇;楊鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所;惠州離子科學研究中心
• 主分類號: H05H7/22
• 分類號: H05H7/22;H05H13/04;A61N5/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 李曉紅

1.一種直線注入器系統，其特征在于，包括

離子源（1），被配置為產生并引出離子；

第一螺線管磁鐵（2），設置在離子的引出路徑上，并被配置為對離子進行會聚形成束流；

二極磁鐵（3），設置在所述第一螺線管磁鐵（2）的出口端，并被配置為從自所述第一螺線管磁鐵（2）引出的束流中分析篩選出所需電荷態的束流，并經其他束流阻擋于其內；

第一束流輸運線（4），設置在所述二極磁鐵（3）的出口端，并被配置為對從所述二極磁鐵（3）引出的束流進行一次相空間匹配處理；

射頻四極場加速器（5），設置在所述第一束流輸運線（4）的出口端，并被配置為將從所述第一束流輸運線（4）引出的束流加速至設計能量；

第二束流輸運線（6），設置在所述射頻四極場加速器（5）的出口端，并被配置為對自所述射頻四極場加速器（5）引出的束流進行二次相空間匹配處理；

漂移管直線加速器（7），設置在所述第二束流輸運線（6）的出口端，并被配置為將從所述第二束流輸運線（6）引出的束流加速至同步加速器能夠接受的能量；

散束器（8），設置在所述漂移管直線加速器（7）的出口端，并被配置為降低自所述漂移管直線加速器（7）引出的束流的能散。

2.如權利要求1所述的直線注入器系統，其特征在于：所述離子源（1）采用常溫永磁電子回旋共振離子源，包括屏蔽殼體、磁體、微波饋入系統、氣體饋入系統、引出高壓系統以及支撐系統；所述磁體包括一系列以預定排列組合方式設置在所述屏蔽殼體內的永磁鐵，并在所述屏蔽殼體內能夠形成徑向六極磁場和馬鞍型分布軸向磁場；所述氣體饋入系統被配置為向屏蔽殼體內饋入工作氣體；微波饋入系統被配置為向所述屏蔽殼體內饋入預定頻率的微波功率，以將工作氣體電離成離子；所述引出高壓系統被配置為將屏蔽殼體內的離子束引出。

3.如權利要求2所述的直線注入器系統，其特征在于：所述二極磁鐵（3）具有兩個入口和一個出口，在所述二極磁鐵（3）的兩入口端分別設置一所述常溫永磁電子回旋共振離子源，每一所述常溫永磁電子回旋共振離子源和所述二極磁鐵（3）的入口端之間設置所述第一螺線管磁鐵（2）。

4.如權利要求1所述的直線注入器系統，其特征在于：在所述二極磁鐵（3）和第一束流輸運線（4）之間設置一真空室，所述真空室內設置有束診元件（9），所述束診元件（9）被配置為對自所述二極磁鐵（3）引出束流的流強和相空間參數進行測量。

5.如權利要求4所述的直線注入器系統，其特征在于：所述束診元件（9）包括沿束流方向依次設置在真空室內的第一金屬狹縫、第二金屬狹縫和法拉第筒，所述第一金屬狹縫和第二金屬狹縫均為表面具有互為正交分布但不相交的兩狹縫的金屬板；所述第一金屬狹縫和第二金屬狹縫均通過支桿與真空室外部的線性驅動機構連接，所述支桿的一端連接第一金屬狹縫或第二金屬狹縫，所述支桿的另一端與線性驅動機構連接，且所述支桿與與水平面呈45°夾角。

6.如權利要求1所述的直線注入器系統，其特征在于：所述第一束流輸運線（4）包括在所述二極磁鐵（3）和射頻四極場加速器（5）之間順次分布的四臺第一四極磁鐵（41）以及一臺第二螺線管磁鐵（42）；四臺所述第一四極磁鐵（41）被配置為對自所述二極磁鐵（3）引出的束流進行相空間匹配，形成橫向圓形束團，所述第二螺線管磁鐵（42）被配置為將發散的橫向圓形束團調整成會聚的橫向圓形束團；

在四臺所述第一四極磁鐵（41）和一臺所述第二螺線管磁鐵（42）之間設置斬束器（43），所述斬束器（43）包括一對連接在矩形脈沖高壓電源上的水平偏轉電極，所述斬束器（43）被配置為將連續束流切割成時間上分段的束流。