[發明專利]一種硼中子俘獲治療束流線布局結構

有效

• 申請號: 202210068680.5
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114470535B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 魏素敏;管鋒平;安世忠;賈先祿
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 卓凡

1.一種硼中子俘獲治療束流線布局結構，該束流線從加速器引出，通向質子治療終端；該束流線沿著從加速器引出的方向依次設有：閥門（1）、質子束流診斷裝置（2）、質子束流聚焦元件（3）、質子束流聚焦元件（4）、質子束流校正元件（5）、八極透鏡（6）、旋轉掃描磁鐵（7），質子束流診斷裝置（8）；

所述閥門（1）將加速器和質子束流傳輸系統分隔開，使得兩部分真空系統互不干擾；所述診斷裝置（2）用于監控質子的流強、位置及截面；所述聚焦元件（3）和（4）用于對束流進行聚焦或者散焦；所述質子束流校正元件（5）用于將偏離管道中心的束流調整回來；所述八極透鏡（6）用于產生小截面積均勻束斑；所述旋轉掃描磁鐵（7）用于將八極透鏡（6）產生的小截面積均勻束斑沿著螺旋軌道旋轉打到質子束流診斷裝置（8）上，最終形成大截面積均勻束斑；

其特征在于：

所述的八極透鏡（6）和旋轉掃描磁鐵（7）之間精準匹配，產生均勻三階梯度磁場和垂直于質子束流的周期變化的磁場，并將束斑從小面積的非均勻性束斑調整為小面積的均勻性束斑，再進一步擴大到大面積的均勻性束斑；

所述旋轉掃描磁鐵（7）和束流管道分別采用法蘭和鋁襯相結合、不銹鋼和鋁襯相結合的結構，有效防止了快速變化的磁場產生的渦流帶來的發熱現象；

所述束流線為具有閉環反饋環路的束流線：所述聚焦元件（3）、（4）、質子束流校正元件（5）、八極透鏡（6）、旋轉掃描磁鐵（7）、以及質子束流診斷裝置（8）構成閉環反饋環路，該閉環反饋環路設有磁場電流控制中心；

所述質子束流聚焦元件（3）、質子束流聚焦元件（4）、八極透鏡（6）和旋轉掃描磁鐵（7）各自的磁場電源之間精準匹配，具體為：質子束流聚焦元件（3）、質子束流聚焦元件（4）的磁場電源根據聚焦或者散焦的直徑尺寸要求，控制質子束流聚焦元件（3）、質子束流聚焦元件（4）在這個尺寸范圍內進行聚焦或者散焦；八極透鏡（6）的磁場電源根據質子束流聚焦元件（3）、質子束流聚焦元件（4）的直徑需求，控制在這個尺寸范圍內的磁場均勻度；旋轉掃描磁鐵（7）磁場電源根據八極透鏡（6）產生的均勻束斑的尺寸需求，控制螺旋線的展開角度以及相臨兩圈均勻束斑之間的疊加區域。

2.根據權利要求1所述的一種硼中子俘獲治療束流線布局結構，其特征在于：所述閉環反饋環路上的旋轉掃描磁鐵（7），將束流打到質子束流診斷裝置（8）上后，質子束流診斷裝置（8）將束斑的截面積反饋到磁場電流控制中心，磁場電流控制中心根據該截面積和預計束斑截面積進行比較，根據差值，依次控制聚焦元件（3）、（4）磁鐵電源、八極透鏡（6）磁鐵電源、旋轉掃描磁鐵（7）磁鐵電源調整各自的磁場電流，并將調整磁場電流以后的束流重新打到質子束流診斷裝置（8）上，質子束流診斷裝置（8）再次將束斑截面積反饋給磁場電流控制中心，循環往復，直至質子束流診斷裝置（8）診斷的束斑截面積達到預設尺寸為止。

3.根據權利要求1所述的一種硼中子俘獲治療束流線布局結構，其特征在于：所述的旋轉掃描磁鐵（7），其兩端設有法蘭，該旋轉掃描磁鐵（7）通過兩端的法蘭連接各自的束流管道，該束流管道內壁材料采用不銹鋼，有效防止快速變化的磁場產生的渦流帶來的發熱。

4.根據權利要求1所述的一種硼中子俘獲治療束流線布局結構，其特征在于：所述的旋轉掃描磁鐵（7）以及不銹鋼束流管道內壁上，部分加鋁襯，有效降低轟擊在管道上的粒子帶來的輻射劑量。

5.根據權利要求1所述的一種硼中子俘獲治療束流線布局結構，其特征在于：所述八極透鏡（6）產生的均勻束斑的均勻度達到90%以上，即：從束斑中心點向外延伸到不小于90%圓面積的束流束斑為均勻束斑。

6.根據權利要求1所述的一種硼中子俘獲治療束流線布局結構，其特征在于：所述旋轉掃描磁鐵（7），將八極透鏡（6）產生的均勻束斑，沿著螺旋軌道打到質子束流診斷裝置（8）上時，其相鄰兩圈均勻束斑之間的疊加區域小于10%。

7.根據權利要求1所述的一種硼中子俘獲治療束流線布局結構，其特征在于：所述在旋轉掃描磁鐵（7）以及不銹鋼束流管道內壁上，部分加鋁襯，即：在束流管道內壁以及旋轉掃描磁鐵（7）內壁束流包絡大的地方添加鋁襯，降低束流包絡大的地方轟擊在管道上的粒子帶來的輻射劑量。