用于质子治疗束流输运线的二极磁铁设计研究
发布时间：2022-02-12 18:56
近年来,质子治疗技术在国际上发展迅速。质子治疗装置是一套极其庞大精密的系统,在质子治疗装置束流输运系统中,二极磁铁的主要功能是偏转束流。HUST-PTF束线光学设计结果对60?平行边二极磁铁的物理设计提出了较高的要求。一方面,要求磁铁在能量范围较大的情况下,通过设计优化来同时保证高场和低场下的磁场均匀性;另一方面,在满足磁场品质要求的同时,通过极面优化减小磁铁物理尺寸,降低磁铁重量和造价。本文基于HUST-PTF传输线对磁铁的要求,对60?平行边二极磁铁进行了详细的物理设计优化和初步工程设计。在极面宽度有限的情况下,让磁铁在高场和低场下同时满足各项指标要求,是磁铁设计的难点。在二维截面优化过程中,本文对比了中心通孔、梯形垫补与圆弧过渡相结合的两种方案。综合考虑后,磁铁设计采用第二种方案,并在三维端部优化中,采取罗高斯基曲线削斜和端部非对称削斜的方法,降低原本较大的四极分量和六极分量。最终,在高低场范围内（0.80-1.62T）,好场区横向场相对误差降至?5?10-4以内,积分磁场相对误差在?1?10-3以内,积分场的高次谐波场相对误差控制在?...
【文章来源】：华中科技大学湖北省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1 美国 Varian 质子治疗系统平面图
图 1. 1 美国 Varian 质子治疗系统平面图 是美国 Loma Linda 质子治疗中心的平面总体图[16]，其核心部件MeV 的同步加速器。为了便于制造及降低成本，采用的是边缘加速器[2]。束流经束流输运线分别送入三个旋转束治疗室、一剂量校正用实验室。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文-ONE 是比利时 IBA 公司为实现小型化这一要求专门研发的紧凑型单治系统质子源采用一台 230MeV 的超导同步回旋加速器 S2C2[18]，旋转机扫描方式和上游扫描方案，由 7 台四极磁铁和 3 台二极磁铁构成。这种结构能够降低质子治疗的费用，相比于以往的旋转机架，在保留了能量础上，结构紧凑，整体重量也更低，降低了粒子治疗成本。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CSNS/RCS交流二极磁铁研制关键技术[J]. 李青,康文,孙献静,邓昌东,陈宛. 强激光与粒子束. 2017(08)
[2]全球质子重离子医院现状与展望[J]. 王岚,戴小亚. 中国医院建筑与装备. 2016(01)
[3]二极磁铁形状对磁场分布的影响研究[J]. 姜灿,王升,陈思,黄江. 核电子学与探测技术. 2015(05)
[4]谐波垫补原理及其在加速器常规磁铁设计与磁场垫补中的应用[J]. 尹兆升,孙献静,杨梅,陈宛. 原子能科学技术. 2013(02)
[5]Modal analysis of CSNS/RCS dipole magnet and magnetic measurement girder[J]. LIU Renhong,ZHANG Junsong,QU Huamin,WANG Haijing. Nuclear Science and Techniques. 2012(06)
[6]上海质子治疗装置束流输运系统物理设计[J]. 段雪非,张满洲,李浩虎. 核技术. 2011(05)
[7]FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁端部优化[J]. 姚庆高,马力祯,张小奇,何源,袁平,张斌,吴巍,韩少斐,张思玲. 原子核物理评论. 2010(04)
[8]CR环二极磁铁的磁场优化[J]. 姚庆高,马力祯,何源,李青,吴巍,卞文龙,袁平,詹文龙. 中国物理C. 2008(S1)
[9]肿瘤质子治疗技术研究进展[J]. 唐劲天. 基础医学与临床. 2005(02)
[10]质子治疗设备的现状和发展[J]. 刘世耀. 基础医学与临床. 2005(02)
博士论文
[1]上海先进质子治疗装置旋转机架优化设计[D]. 吴军.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
[2]质子同步加速器新型引出方法研究[D]. 邹野.中国科学技术大学 2015
硕士论文
[1]高温超导储能磁体的失超检测与保护研究[D]. 伍科.华中科技大学 2013
[2]中国散裂中子源快循环同步加速器磁铁的设计[D]. 邓昌东.华中科技大学 2004
本文编号：3622253
【文章来源】：华中科技大学湖北省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1 美国 Varian 质子治疗系统平面图
图 1. 1 美国 Varian 质子治疗系统平面图 是美国 Loma Linda 质子治疗中心的平面总体图[16]，其核心部件MeV 的同步加速器。为了便于制造及降低成本，采用的是边缘加速器[2]。束流经束流输运线分别送入三个旋转束治疗室、一剂量校正用实验室。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文-ONE 是比利时 IBA 公司为实现小型化这一要求专门研发的紧凑型单治系统质子源采用一台 230MeV 的超导同步回旋加速器 S2C2[18]，旋转机扫描方式和上游扫描方案，由 7 台四极磁铁和 3 台二极磁铁构成。这种结构能够降低质子治疗的费用，相比于以往的旋转机架，在保留了能量础上，结构紧凑，整体重量也更低，降低了粒子治疗成本。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CSNS/RCS交流二极磁铁研制关键技术[J]. 李青,康文,孙献静,邓昌东,陈宛. 强激光与粒子束. 2017(08)
[2]全球质子重离子医院现状与展望[J]. 王岚,戴小亚. 中国医院建筑与装备. 2016(01)
[3]二极磁铁形状对磁场分布的影响研究[J]. 姜灿,王升,陈思,黄江. 核电子学与探测技术. 2015(05)
[4]谐波垫补原理及其在加速器常规磁铁设计与磁场垫补中的应用[J]. 尹兆升,孙献静,杨梅,陈宛. 原子能科学技术. 2013(02)
[5]Modal analysis of CSNS/RCS dipole magnet and magnetic measurement girder[J]. LIU Renhong,ZHANG Junsong,QU Huamin,WANG Haijing. Nuclear Science and Techniques. 2012(06)
[6]上海质子治疗装置束流输运系统物理设计[J]. 段雪非,张满洲,李浩虎. 核技术. 2011(05)
[7]FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁端部优化[J]. 姚庆高,马力祯,张小奇,何源,袁平,张斌,吴巍,韩少斐,张思玲. 原子核物理评论. 2010(04)
[8]CR环二极磁铁的磁场优化[J]. 姚庆高,马力祯,何源,李青,吴巍,卞文龙,袁平,詹文龙. 中国物理C. 2008(S1)
[9]肿瘤质子治疗技术研究进展[J]. 唐劲天. 基础医学与临床. 2005(02)
[10]质子治疗设备的现状和发展[J]. 刘世耀. 基础医学与临床. 2005(02)
博士论文
[1]上海先进质子治疗装置旋转机架优化设计[D]. 吴军.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
[2]质子同步加速器新型引出方法研究[D]. 邹野.中国科学技术大学 2015
硕士论文
[1]高温超导储能磁体的失超检测与保护研究[D]. 伍科.华中科技大学 2013
[2]中国散裂中子源快循环同步加速器磁铁的设计[D]. 邓昌东.华中科技大学 2004
本文编号：3622253
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