[发明专利]重离子治癌同步加速器中射频激励引出方法及其装置

说明书

技术领域：

本发明主要涉及一种将重离子治癌同步加速器中的重离子束在一定时间内(通常是秒量级)均匀引出到治癌终端的方法及其装置。

背景技术：

由于重离子束照射中倒转的深度剂量分布(Bragg峰)、侧向散射小、较高的相对生物学效应(RBE)和低的氧增比(OER)等特点，使重离子束治癌成为当今国际上先进有效的癌症放射治疗方法。目前，只有少数发达国家及我国开展相应研究，初步临床治疗试验研究结果显示重离子束治癌具有非常显著的疗效，且没有明显的毒副作用。

同步加速器是质子、重离子治癌最常用的加速器装置。其运行模式是将预加速器(如回旋加速器)提供的重离子束注入同步加速器，在同步储存环中将离子累积到临床需要的流强，并加速至临床所需能量，然后引出到治癌终端进行肿瘤治疗。癌症治疗对束流的基本要求是质子或重离子需要均匀照射在病灶处，这要求同步加速器能够在秒量级内将环内重离子逐渐均匀的引出。

公知的重离子治癌同步加速器中实现引出的方法都是1/3共振引出，在实际应用中往往采用缩小束流相空间的稳定区域的方法，让同步加速器中的离子运动在稳定区域之外。在非稳定区域运动的离子，其横向位置逐渐偏离中心轨道，最终进入静电偏转板引出。

这种引出方法的一个缺陷在于，缩小束流相空间稳定区域需要采用快四极磁铁，而快四极磁铁要求有非常快速的充放电电源，造成了工艺的复杂和成本提高。

发明内容：

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种重离子治癌同步加速器中重离子的引出方法及其装置，实现同步加速器中重离子的秒量级时间内均匀引出，满足重离子治癌的需要。本发明方法通过在位于同步加速器中一直线段内施加射频电场，并配合同步加速器内已有的四极磁铁、六极磁铁，而不需要增加特殊和复杂设备，即可实现同步加速器内束流长时间、均匀的引出。

本发明的目的可以通过采用以下技术方案来实现：一种重离子治癌同步加速器中射频激励引出方法，包括有如下步骤：

1)用四极磁铁调整储存束流的水平包络振荡波数Q接近同步加速器三分之一共振线，即(Q＝2n±1/3)，其中n是正整数；

2)在引出开始阶段，改变六极磁铁强度，使束流动力学孔径缩小，最终同步加速器相空间稳定区域刚好大于储存束流的发射度。六极磁铁的规范化强度S=βx3/2lsk2/2,]]>其中β_x是六极磁铁位置处的包络振荡振幅，l_s是六极磁铁长度，k₂是六极磁体的强度；由于六极磁铁的施加，使得储存束流在相空间的稳定区域的面积为483π(δQ)2π/S2,]]>其中δQ＝Q-n±1/3是振荡波数距离共振条件的大小，|δQ|＜＜1/3；

3)在引出过程中，在储存环激励处施加射频电场，并保证在相空间中，同一个离子被射频电场作用的位置相同；离子在射频电场的作用下，发射度逐渐增大，最终逃逸出相空间稳定区域，进入静电偏转板被引出。

所述的重离子治癌同步加速器中射频激励引出方法，其步骤3)中所述的射频电场的频率为同步加速器中储存离子的回旋频率与振荡频率小数部分的乘积：(n+q)×f_rev；

其中n是正整数，q是振荡频率的小数部分，f_rev是同步加速器中存储离子的回旋频率。