[发明专利]束流发射度均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及束流发射度均衡技术领域，尤其涉及一种束流发射度均衡方法。

背景技术

束流发射度均衡方法的原理如下：利用一块或一组螺线管对束流产生绕纵向轴的旋转，从而产生水平方向和垂直方向的耦合作用，改变螺线管的励磁强度，即可改变束流的旋转角和耦合作用。如果在螺线管入口的TWISS参数是水平方向和垂直方向相等的，在束流旋转角为45°时可使两者的发射度在和值不变的情况达到均衡。采用螺线管将束流旋转45°以将横向相空间中原始不相等的发射度在和值不变的情况达到均衡的方法已有报导，但是在很低束流能量情况下采用的，而且是完全不同类型的应用。如果后面再没有对束流产生绕纵向轴的元件，平衡后的发射度将一直维持下去。

对于采用慢引出的同步加速器，引出的束流发射度在水平方向和垂直方向很不相同，通常表现为垂直方向的发射度比水平方向的发射度大很多，如5倍或更多，且在引出过程中水平方向的束流发射度形状和中心位置还容易发生较大的变化。这种束流条件对于不少情况的束流应用是很不利的，特别是在质子或重离子治疗装置中采用带旋转机架的点扫描治疗方法时，治疗束斑的变化和抖动对治疗效果有很大的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种束流发射度均衡方法，以解决如何对水平和垂直方向的束流发射度进行均衡处理的问题，且使进行发射度均衡后的束流不随旋转机架的角度变化而变化。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种束流发射度均衡方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：根据束流类型和能量的高低，选择普通螺线管、超导螺线管和束流旋转器中的一种作为发射度均衡单元；

步骤2：在束流传输线上安排该发射度均衡单元的安装空间；

步骤3：在发射度均衡单元和旋转机架的入口分别进行TWISS参数的匹配，使得水平相空间和垂直相空间中的TWISS参数相等；

步骤4：对发射度均衡单元设置要求的束流旋转角度，该束流旋转角度满足其与旋转机架对束流产生的绕纵向轴旋转的角度之和为45°或135°；

步骤5：进行正常的束斑尺寸匹配，并进行束流截面的实空间X-Y相平面中束流倾角的匹配；

步骤6：在改变治疗束流的能量时，束流发射度均衡单元的磁场设置与整个束流传输系统同步地调整。

上述方案中，步骤1中所述选择普通螺线管、超导螺线管和束流旋转器中的一种作为发射度均衡单元时，对于能量相对较低的质子束流，选择普通螺线管作为发射度均衡单元；对于能量相对较高的质子束流或者重离子，选择超导螺线管或者束流旋转器作为发射度均衡单元。

上述方案中，步骤2中所述在束流传输线上安排该发射度均衡单元的安装空间时，如果是针对一台旋转机架，则将发射度均衡单元安装在紧靠在旋转机架之前；如果是针对多个治疗终端，则将发射度均衡单元安装在加速器的主干线上。

上述方案中，步骤3中所述进行TWISS参数的匹配，是在紧靠其入口的上游安排4台四极透镜实现的。

上述方案中，在所述步骤3中，如果在发射度均衡单元和旋转机架之间还有其它束流光学元件，则中间段的水平和垂直相空间的相移应满足是π的整数倍。

上述方案中，步骤4中所述对发射度均衡单元设置要求的束流旋转角度时，如果是螺线管，则通过改变螺线管的励磁电流来改变其产生的束流旋转角度，该角度与旋转机架的旋转角产生和的效果；如果是束流旋转器，则通过机械绕纵轴旋转的方法来改变一种特殊的束流旋转角度，该角度与旋转机架的旋转角产生差的效果。

上述方案中，步骤4中所述对发射度均衡单元设置要求的束流旋转角度时，为了达到束流发射度在水平和垂直方向均衡的效果，要求总的束流旋转角为45°或135°；当旋转机架根据治疗的需要调整角度时，发射度均衡单元的设置及其匹配也要进行相应的调整。

上述方案中，步骤5中所述进行正常的束斑尺寸匹配，并进行束流截面的实空间X-Y相平面中束流倾角的匹配，是为了在照射点上产生一个圆的束斑；所述束流倾角是由于发射度均衡单元产生的，因此，需要在照射点前增加一台匹配透镜。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：