用于质子治疗的HUST-SCC250超导回旋加速器注入引出系统研究设计

发布时间：2023-03-19 05:50

　　放射线疗法是最主要的三种治癌方法之一,约50-70%的肿瘤治疗需要放疗。目前使用最广泛的是光子(X、γ射线)放疗,其局限是:光子强度随着穿透深度呈指数衰减,因而病灶前的健康组织受到更多的剂量,这增加了诱发新癌症的风险。与光子不同,质子的剂量分布具有Bragg峰。精确控制Bragg峰处于肿瘤部位,可最大杀伤肿瘤,同时保护健康组织。因此,质子治疗可实现对肿瘤外科手术式的治疗,是目前最先进的癌症无创精准治疗方法。质子治疗的核心是对质子束的精确控制,加速器作为质子的源头,其束流性能对整个治疗系统的影响巨大。回旋加速器运行稳定,能输出连续束流,束流强度可快速调节,在质子调强治疗应用中有巨大优势,因此回旋加速器是质子治疗装备的主流,占运行及在建质子治疗中心的62%。超导回旋加速器具有体积小、重量轻、能耗低、磁铁维持超导状态、机器参数不变、运行稳定、可以随时开机运行等显著优势,因而我国在十三五首批重点研发计划中重点支持基于超导回旋加速器的质子放疗装备研发,这也是我国首次系统地把超导技术和回旋加速器技术结合起来。研究束流在加速器中的运动是回旋加速器的基础。质子束在回旋加速器中的运动可以分为三个阶段:注...

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 质子治疗的基本原理及优势
    1.2 质子治疗装备及超导回旋加速器的研发
    1.3 超导回旋加速器注入与引出的研究意义
    1.4 注入与引出的国内外研究现状
    1.5 论文研究的主要内容与创新点
2 主磁铁参数及引出区轨道共振理论
    2.1 引言
    2.2 回旋加速器中束流的横向稳定性
    2.3 加速器主磁铁基本结构与参数
    2.4 引出区共振限制
    2.5 本章小结
3 注入引出设计中的电磁场及粒子轨道算法
    3.1 引言
    3.2 超导回旋加速器中的电磁模型
    3.3 参考轨道的迭代求解
    3.4 高效多粒子推进算法
    3.5 本章小结
4 注入系统中离子源及中心区物理过程研究
    4.1 引言
    4.2 离子源
    4.3 中心区
    4.4 本章小结
5 引出系统束流轨道控制及边缘场补偿物理设计
    5.1 引言
    5.2 多种引出方法的分析对比
    5.3 进动引出的数值计算过程
    5.4 谐波产生方式
    5.5 ESD的参数计算
    5.6 边缘场聚焦补偿
    5.7 本章小结
6 引出系统工程设计
    6.1 引言
    6.2 Bump线圈设计
    6.3 ESD设计
    6.4 磁通道设计
    6.5 本章小结
7 总结与展望
    7.1 论文总结
    7.2 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的主要论文



本文编号：3764688