[实用新型]一种PET/SPECT/BNCT三用小型医用回旋加速器

说明书

技术领域

本实用新型涉及医用回旋加速器领域，特别涉及一种PET/SPECT/BNCT三用小型医用回旋加速器。

背景技术

小型医用回旋加速器通常是利用磁场使带电粒子做回旋运动，并在运动中经高频电场反复加速，引出束流打靶产生PET、SPECT等诊断或治疗用放射性同位素，有少数正在研发的小型医用回旋加速器用来打靶生产BNCT用中子。其基本结构包含离子源系统、主磁铁系统、高频系统、引出系统等。目前该类医用回旋加速器通常为单一用途，分别用于生产PET用、SPECT用放射性同位素或BNCT用中子。在恶性肿瘤、心脑血管疾病发病率越来越高的今天，渐渐无法满足医院的需求。

现代医用小型回旋加速器中，通常使用内部离子源产生H^-离子；部分使用外部离子源的加速器常因为所需流强不高，而不需要安装元器件以提高流强。另外有部分加速器采用安装聚束器的方式来提高流强。但是对于mA量级的加速器，聚束器的作用非常有限，且会破坏注入线中束流的中性化，使得束流包络增加，带来束流损失，且聚束器的安装增加了医用加速器的复杂程度、增大了加速器系统的体积，进而无法实现医用回旋加速器小型化。在大型加速器甚至是托克马克装置中采用压力容器注入惰性气体的方式使H^-离子中性化，但这不适合在紧凑型小型回旋加速器的注入线上使用。在紧凑型小型医用回旋加速器领域，既能保证回旋加速器体积小的要求，又同时提高束流流强，是本领域技术人员所渴望解决的一个技术难题，这对于医用回旋加速器的应用具有重要意义。

发明内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种既保证加速器体积及真空度，又能极大的提高流强，能同时用于PET、SPECT及BNCT的紧凑型小型医用回旋加速器。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种PET/SPECT/BNCT三用小型医用回旋加速器，包括离子源系统、注入系统、高频系统、磁铁系统以及引出系统，外置离子源系统与注入系统连接，粒子通过高频系统加速的同时，通过磁铁系统偏转，其中，所述的注入系统采用电荷中和的方式将强流束匹配注入到小型医用回旋加速器中心区。

进一步，所述的注入系统采用调节注入线中部背景气体压力的方式实现电荷中和，完成紧凑型小型医用回旋加速器中的强流束匹配注入。

更进一步，所述注入系统中的注入线中部背景气体压力为5×10^-5～5×10^-6mbar。

进一步，所述的引出系统为3～8束流引出系统，其采用部分剥离的方式实现从μA量级到mA量级的束流引出。

进一步，所述的注入系统与磁铁系统同轴，所要加速的粒子通过注入系统从磁铁的轴向注入。

进一步，所述的磁极半径为0.503m，磁场强度为2.0kGs～18.5kGs。

进一步，所述的高频系统含有两个λ/4高频腔体，高频频率为72.5～73.5MHz，高频加速电压为35～45kV。

进一步，所述注入系统的偏转板中心轨道的终点到达高频系统的加速平衡轨道的起点，在此点偏转板中心轨道的轴向坐标和动量为零、且径向对中，使中心区束流在径向和轴向上进入相应的相空间接受度并聚焦、加速。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的注入系统改变了弱流束/中强流束流传统的使用聚束器的注入方式，而利用电荷中和原理，有效的抑制了空间电荷效应，实现了低能端的强流注入，实现不同注入流强的匹配。特别是，对于紧凑型医用回旋加速器，空间较为狭小，且具有较高真空度要求的条件下，采用依靠控制适中的背景气体压力和局部真空压差的方法来实现电荷中性化。本实用新型通过离子源系统、注入系统等的合理配合，可以引出高达15MeV左右的强流质子束，即可用于生产PET用放射性核素¹⁸F、¹³N、¹¹C、¹⁵O，又可生产SPECT放射性核素⁶⁴Cu、⁶⁷Ga等，同时还可打靶产生中子束以进行BNCT治疗，实现了一器三用的效果。

本实用新型调节局部背景气体压力的方式不需增加注入线的长度，保证医用回旋加速器结构紧凑、小型化，虽做不到100％电荷中和，但能实现95％以上，从而解决注入系统的低能10mA量级的注入难题。

附图说明

图1医用回旋加速器结构示意图

图2磁铁系统的扇形磁铁和高频腔的示意图