7MeV/U重离子回旋加速器设计与研制
发布时间：2021-01-18 02:06
近代物理研究所正在研制一台7MeV/U的重离子回旋加速器（HIMM-IC）.论文围绕这台回旋加速器的设计和研制工作展开,重点是整个加速器的物理设计和相关动力学研究。HIMM-IC的设计以电磁场设计为基础,以单粒子跟踪、多粒子跟踪和传输矩阵的方法为手段,分中心区、引出系统和轴向注入线三个部分进行。HIMM-IC的设计以提高整个加速器的传输效率和引出束流品质为目标,充分考虑了加速器结构的小型化和简单化,以及加速器运行的可靠性和稳定性的要求。中心区设计包括电极形状的设计和反射镜的设计。电极形状的优化设计使中心区轨道对中好于2mm,并保证了束流在中心区的轴向聚焦以及较高的相空间和相位接收度。反射镜把轴向运动的束流偏转到中心平面的运动,它设计的重点是保证较高的传输效率和较好的束流光学特性。引出系统的设计在等时性磁场的基础上进行,通过单粒子跟踪确定引出元件的类型和基本参数,通过多粒子跟踪对元件的参数进行优化并得到引出束流的参数。HIMM-IC引出系统设计的难点来自于紧凑的空间,这使得引出元件的结构受到了限制,同时束流从扇块边缘引出,此区域内磁场变化剧烈,使引出效率不高并且束流品质变差。为了提高引出...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 研究背景
1.1.1 重离子肿瘤治疗简介
1.1.2 重离子肿瘤治疗装置
1.1.3 重离子治疗装置注入器
1.2 研究意义
1.2.1 回旋注入器设计的难点
1.2.2 论文研究的意义
1.3 论文的主要内容及结构
第二章 回旋注入器总体设计
2.1 重离子医学专用装置
2.1.1 专用装置简介
2.1.2 注入器选择
2.2 HIMM-IC 总体设计
2.2.1 回旋加速器的发展
2.2.2 我国回旋加速器的发展与现状
2.2.3 HIMM-IC 总体设计
2.3 HIMM-IC 主要子系统设计概要
2.3.1 离子源
2.3.2 主磁铁
2.3.3 高频系统
2.3.4 其它系统
2.4 小结
第三章 HIMM-IC 等时性磁场分析
3.1 等时性磁场设计的理论基础
3.1.1 等时性要求
3.1.2 粒子轨道的稳定性
3.2 HIMM-IC 磁场分析
3.2.1 HIMM-IC 等时场分布
3.2.2 静态平衡轨道和横向相空间
3.2.3 HIMM-IC 磁场的等时性
3.2.4 HIMM-IC 聚焦频率与共振分析
3.2.5 一次谐波分析
3.3 小结
第四章 HIMM-IC 中心区设计
4.1 中心区设计的理论
4.1.1 螺旋反射镜的理论
4.1.2 中心区束流轴向聚焦
4.1.3 粒子的径向运动
4.1.4 轨道模拟程序 SNOP 简介
4.2 HIMM-IC 中心区的设计
4.2.1 加速平衡轨道求解
4.2.2 静电反射镜设计
4.2.3 轨道对中
4.2.4 束流动态分析
4.2.5 中心区横向相空间接收度计算
4.2.6 径向接收度计算结果
4.2.7 轴向接收度计算结
4.3 反射镜束流匹配
4.4 小结
第五章 HIMM-IC 引出系统设计
5.1 引出系统设计概述
5.2 引出系统初步设计
5.3 引出束流模拟
5.4 小结
第六章 HIMM-IC 轴向注入线设计
6.1 外离子源注入方法
6.1.1 外离子源径向注入法
6.1.2 外离子源轴向注入方法
6.2 轴向注入线设计的一般理论
6.3 HIMM-IC 轴向注入线设计
6.3.1 束流分析
6.3.2 束流传输和调制
6.3.3 束流匹配
6.4 聚束器效率研究
6.4.1 正弦波聚束器的聚束效率
6.4.2 锯齿波聚束器的聚束效率
6.5 整器传输效率的计算
6.6 小结
第七章 HIMM-IC 加工、安装和调试工作
7.1 主磁铁加工和测磁
7.2 高频系统测试
7.3 离子源与轴向注入线
7.4 注入、引出元件及其他系统的加工测试
7.5 总体安装和束流调试
第八章 结论
8.1 论文总结
8.2 论文的亮点
8.3 进一步的打算
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]紧凑型医用回旋加速器的物理设计[J]. 何小中,杨国君,龙继东,庞健,张开志,石金水. 核技术. 2014(01)
[2]10MeV强流回旋加速器的束流调试[J]. 李振国,吴隆成,葛涛,姚红娟,纪彬,殷治国,管锋平,侯世刚,张天爵,钟俊晴,邢建升,吕银龙,潘高峰. 原子能科学技术. 2011(05)
[3]重离子治癌相关研究[J]. 叶飞,李强. 原子核物理评论. 2010(03)
[4]中国科学院近代物理研究所重离子束治癌进展[J]. 肖国青,张红,李强,宋明涛,詹文龙. 原子核物理评论. 2007(02)
[5]重离子治癌装置研究[J]. 宋明涛,詹文龙,魏宝文,杨晓东夏佳文,张文志,原有进. 原子核物理评论. 2001(02)
[6]强流质子回旋加速器CYCIAE30建成[J]. 樊明武,张兴治,李振国. 科学通报. 1995(20)
博士论文
[1]CYCIAE-100回旋加速器轴向注入与中心区理论和实验研究[D]. 姚红娟.清华大学 2008
本文编号：2984051
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 研究背景
1.1.1 重离子肿瘤治疗简介
1.1.2 重离子肿瘤治疗装置
1.1.3 重离子治疗装置注入器
1.2 研究意义
1.2.1 回旋注入器设计的难点
1.2.2 论文研究的意义
1.3 论文的主要内容及结构
第二章 回旋注入器总体设计
2.1 重离子医学专用装置
2.1.1 专用装置简介
2.1.2 注入器选择
2.2 HIMM-IC 总体设计
2.2.1 回旋加速器的发展
2.2.2 我国回旋加速器的发展与现状
2.2.3 HIMM-IC 总体设计
2.3 HIMM-IC 主要子系统设计概要
2.3.1 离子源
2.3.2 主磁铁
2.3.3 高频系统
2.3.4 其它系统
2.4 小结
第三章 HIMM-IC 等时性磁场分析
3.1 等时性磁场设计的理论基础
3.1.1 等时性要求
3.1.2 粒子轨道的稳定性
3.2 HIMM-IC 磁场分析
3.2.1 HIMM-IC 等时场分布
3.2.2 静态平衡轨道和横向相空间
3.2.3 HIMM-IC 磁场的等时性
3.2.4 HIMM-IC 聚焦频率与共振分析
3.2.5 一次谐波分析
3.3 小结
第四章 HIMM-IC 中心区设计
4.1 中心区设计的理论
4.1.1 螺旋反射镜的理论
4.1.2 中心区束流轴向聚焦
4.1.3 粒子的径向运动
4.1.4 轨道模拟程序 SNOP 简介
4.2 HIMM-IC 中心区的设计
4.2.1 加速平衡轨道求解
4.2.2 静电反射镜设计
4.2.3 轨道对中
4.2.4 束流动态分析
4.2.5 中心区横向相空间接收度计算
4.2.6 径向接收度计算结果
4.2.7 轴向接收度计算结
4.3 反射镜束流匹配
4.4 小结
第五章 HIMM-IC 引出系统设计
5.1 引出系统设计概述
5.2 引出系统初步设计
5.3 引出束流模拟
5.4 小结
第六章 HIMM-IC 轴向注入线设计
6.1 外离子源注入方法
6.1.1 外离子源径向注入法
6.1.2 外离子源轴向注入方法
6.2 轴向注入线设计的一般理论
6.3 HIMM-IC 轴向注入线设计
6.3.1 束流分析
6.3.2 束流传输和调制
6.3.3 束流匹配
6.4 聚束器效率研究
6.4.1 正弦波聚束器的聚束效率
6.4.2 锯齿波聚束器的聚束效率
6.5 整器传输效率的计算
6.6 小结
第七章 HIMM-IC 加工、安装和调试工作
7.1 主磁铁加工和测磁
7.2 高频系统测试
7.3 离子源与轴向注入线
7.4 注入、引出元件及其他系统的加工测试
7.5 总体安装和束流调试
第八章 结论
8.1 论文总结
8.2 论文的亮点
8.3 进一步的打算
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]紧凑型医用回旋加速器的物理设计[J]. 何小中,杨国君,龙继东,庞健,张开志,石金水. 核技术. 2014(01)
[2]10MeV强流回旋加速器的束流调试[J]. 李振国,吴隆成,葛涛,姚红娟,纪彬,殷治国,管锋平,侯世刚,张天爵,钟俊晴,邢建升,吕银龙,潘高峰. 原子能科学技术. 2011(05)
[3]重离子治癌相关研究[J]. 叶飞,李强. 原子核物理评论. 2010(03)
[4]中国科学院近代物理研究所重离子束治癌进展[J]. 肖国青,张红,李强,宋明涛,詹文龙. 原子核物理评论. 2007(02)
[5]重离子治癌装置研究[J]. 宋明涛,詹文龙,魏宝文,杨晓东夏佳文,张文志,原有进. 原子核物理评论. 2001(02)
[6]强流质子回旋加速器CYCIAE30建成[J]. 樊明武,张兴治,李振国. 科学通报. 1995(20)
博士论文
[1]CYCIAE-100回旋加速器轴向注入与中心区理论和实验研究[D]. 姚红娟.清华大学 2008
本文编号：2984051
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