激光离子源固态氢靶系统研制

发布时间：2024-03-23 17:58

　　激光离子源是产生强流高电荷态脉冲离子束的有效装置,尤其是针对固态元素。激光离子源与射频四极加速器(Radio Frequency Quadrupole-RFQ)基于直接等离子体注入方案(Direct Plasma Injection Scheme-DPIS)的组合作为离子治癌装置的预注入器,可大大缩减整个装置的规模和造价。碳离子和质子在癌症治疗上各具优势,互为补充,因此未来离子治癌装置的发展趋势之一是能够同时提供碳离子束和质子束。目前,激光离子源产生的C⁶⁺离子束已可以满足治癌同步加速器单次单圈注入的要求。为了满足未来离子治癌装置的需求,需要针对激光离子源产生质子束展开研究,本论文的重点是其中的关键技术之一——固态氢靶系统的研制。目前,在不同研究领域制备固态氢靶的方法主要有四种:沉积法、铸造法、冷凝法和挤出法,通过比较它们的优缺点,并结合激光离子源的特点和对靶的要求,确定用沉积法来制备固态氢靶。针对近物所激光离子源参数以及计划达到的激光打靶频率,进行了冷量计算、漏热分析,采用两级G-M制冷机(>1.5W@4.2K,35 W@50 K)作为冷源,设计了相应的低...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1不同粒子穿透人体组织时能量分布曲线

义疗手段主要是利用光子束（X射线和γ射线），LET（linearenergytransfer，线性能量传递）曲损失在了穿透路径上，导致病患区的癌细胞得不损。采用质子或重离子作为治疗束则可以彻底解或重离子在穿透人体组织时LET呈布拉格峰型在病患处释放，精准地消灭癌细胞。....

图2.1基于TNSA机制的新型医用质子加速器概念

图2.1基于TNSA机制的新型医用质子加速器概念2.1.1.1质子源质子源一般使用双层箔靶或近临界密度气体靶，两者各有优势。a.双层箔靶一般采用富氢元素的箔片附着于Al基底的靶结构，加基底是为了避免箔片在激光辐照下变形，此外Al是较重元素，能提供更多的电子。实验....

图2.2普通的箔靶（左）和改进的箔靶（右）

图2.1基于TNSA机制的新型医用质子加速器概念般使用双层箔靶或近临界密度气体靶，两者各有优势。富氢元素的箔片附着于Al基底的靶结构，加基底是为变形，此外Al是较重元素，能提供更多的电子。实验边缘场效应会导致质子束横向发散，故可在基底上开一直，作为一种改进的靶结构....

图2.3近临界气体靶装置

激光离子源固态氢靶系统研制几个MeV，而多孔箔靶的能量转移效率和质子能量都有了显著地增长了抑制束流横向发散，还有助于等离子体对激光能量的吸收。了使用带孔的箔靶，使用脉宽更短的激光或更小厚度（亚μm到几个μ均有利于能量转移效率的提高[15]，但因为技术的限制，脉宽更短的激光，因....

本文编号：3936278