[發(fā)明專利]直線注入器系統(tǒng)及其運轉(zhuǎn)方法以及質(zhì)子重離子治癌裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110555732.7
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113301705B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜衡;殷學(xué)軍;夏佳文;李鐘汕;李小妮;楊雅清;孔啟宇;楊鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院近代物理研究所;惠州離子科學(xué)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(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 李曉紅

本發(fā)明公開了一種直線注入器系統(tǒng)及其運轉(zhuǎn)方法以及質(zhì)子重離子治癌裝置，包括離子源，被配置為產(chǎn)生并引出離子；螺線管磁鐵，設(shè)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，被配置為從自螺線管磁鐵引出的束流中分析篩選出所需電荷態(tài)的束流，并經(jīng)其他束流阻擋于其內(nèi)；第一束流輸運線被配置為對從二極磁鐵引出的束流進行一次相空間匹配處理；射頻四極場加速器被配置為將從第一束流輸運線引出的束流加速至設(shè)計能量；第二束流輸運線被配置為對自射頻四極場加速器引出的束流進行二次相空間匹配處理；漂移管直線加速器被配置為將從第二束流輸運線引出的束流加速至同步加速器能夠接受的能量；散束器被配置為降低引出束流的能散。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直線注入器裝置，特別涉及一種質(zhì)子重離子治癌裝置直線注入器系統(tǒng)及其運轉(zhuǎn)方法。

背景技術(shù)

高速運動的質(zhì)子和重離子具有布拉格峰效應(yīng)，從而被廣泛地運用在癌癥治療領(lǐng)域，具有作用位置精準(zhǔn)，治療效果明顯的特點。其在人體中的作用深度與能量直接相關(guān)，所以產(chǎn)生能量可調(diào)的高能質(zhì)子和重離子是該類型癌癥治療裝置的核心設(shè)備。

目前產(chǎn)生高能量且能量可調(diào)的質(zhì)子和重離子的裝置主要是同步加速器，詳見專利公開號為CN101917815B的發(fā)明專利。同步加速器由于其自身結(jié)構(gòu)及物理原理的限制，其必須依靠其它裝置將質(zhì)子和重離子加速到一定的能量后，才能注入到同步加速器中進行進一步地加速。該裝置一般稱為注入器裝置，其產(chǎn)生的質(zhì)子或重離子束流的能量、流強、能散及發(fā)射度等物理參數(shù)對同步加速器的運行具有直接影響。

同步加速器對注入束流一般有最低磁鋼度的要求，磁鋼度與粒子種類、能量及電荷態(tài)相關(guān)。對注入束流有流強的要求，注入流強越大，同步加速器中存儲的離子越多，整個治癌裝置治療效率更高。對注入束能散有要求，能散越小，束流在同步加速器中的損失就越小，那么存儲的粒子就越多。對注入束的發(fā)射度有要求，注入束發(fā)射度越小，同步加速器采用橫向涂抹方案后累積的粒子數(shù)越多。

可作為同步加速器的注入器的設(shè)備類型一般有回旋加速器、直線加速器、高壓加速器等。回旋加速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜且束流加速效率較低，束流浪費嚴(yán)重。高壓加速器的高壓具有一定的危險性，且束流的能量受高壓限制一般較低，不滿足大多數(shù)同步加速器的要求。直線加速器束流流強大，束流品質(zhì)好，是最適合作為同步加速器注入器的設(shè)備。然而現(xiàn)有直線加速器運行時需要的功率非常大(脈沖峰值功率在兆瓦以上)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜(每個漂移管內(nèi)部都安裝有電四極磁鐵)，造價及運行成本高。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種直線注入器系統(tǒng)及其運轉(zhuǎn)方法以及質(zhì)子重離子治癌裝置，提高同步加速器注入束流的品質(zhì)，進而提升整個癌癥治療裝置的工作效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種直線注入器系統(tǒng)，包括

離子源，被配置為產(chǎn)生并引出離子；

螺線管磁鐵，設(shè)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，設(shè)置在所述螺線管磁鐵的出口端，并被配置為從自所述螺線管磁鐵引出的束流中分析篩選出所需電荷態(tài)的束流，并經(jīng)其他束流阻擋于其內(nèi)；

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

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

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

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