[发明专利]一种医用质子重离子加速器

权利要求书

1.一种医用质子重离子加速器,其特征在于，包括：

离子源，包括氢离子源和碳离子源，用于产生氢离子或碳离子；

低能注入器，与离子源出口相连接，用于引出离子源中的正氢离子或正碳离子，形成氢离子束或碳离子束并传输，和将氢离子束或碳离子束参数匹配至符合后端回旋加速器入口参数；

回旋加速器，其入口与低能注入器相连接，用于将氢离子束或碳离子束加速至预设的高能能量等级，氢离子束由回旋加速器的第一出口射出，碳离子束由回旋加速器的第二出口射出；

氢离子剥离膜系统，设置于所述第一出口内，用于剥离回旋加速器出射的氢离子中的氢原子，变成质子束；

行波直线加速器，连接于所述第一出口和第二出口之后，接收质子束和碳离子束，质子束和碳离子束进入所述行波直线加速器腔体后，受到高频电场的作用而加速；通过改变所述高频电场的强度，可调节所述行波直线加速器出射的束流能量值，获得不同能量等级的质子束或碳离子束。

2.如权利要求1所述的医用质子重离子加速器，其特征在于，还包括:RF功率源，所述RF功率为高频功率源，用于为所述行波直线加速器提供高频功率，使得行波直线加速器腔体内形成高频电场。

3.如权利要求2所述的医用质子直线加速器，其特征在于，所述行波直线加速器包括多段依次连接的行波质子行波加速腔，RF功率源也有多个，每个RF功率源单独向每段行波加速腔提供高频功率，每个RF功率源的高频功率独立可调；

根据治疗需要，选择前M段行波加速腔参与加速，同时改变第M段行波加速腔的高频电场的强度，从而调节行波直线加速器出射的束流能量；

表示对向上取整；表示医疗时需要的质子束或碳离子束能量值，μ表示预设的高能能量等级，α表示每段行波加速腔最大能量增益。

4.如权利要求3所述的医用质子直线加速器，其特征在于，所述行波直线加速器加速荷质比1/n的碳离子束时，在保持所述碳离子束进入行波加速腔的高频相位与质子束相同的情况下，高频电场幅值调节到加速质子时的n倍，在同一段行波加速腔所述碳离子束和质子束获得相同的能量增益，n为正整数。

5.如权利要求1所述的医用质子重离子加速器，其特征在于，所述低能注入器包括依次连接的低能束流传输线和轴向注入器，用于传输低能能量等级的氢离子束或碳离子束并将其参数匹配到符合后端的回旋加速器入口参数。

6.如权利要求5所述的医用质子重离子加速器，其特征在于，所述低能注入器还包括：二极磁铁，连接于所述离子源之后、低能束流传输线之前，用于引出离子源中的正氢离子或正碳离子并筛选出荷质比为1/2的正氢离子和正碳离子。

7.如权利要求6所述的医用质子重离子加速器，其特征在于，所筛选出的正氢离子为H₂⁺离子，所筛选出的正碳离子为¹²C⁶⁺离子。

8.如权利要求1所述的医用质子直线加速器，其特征在于，所述回旋加速器包括：常规的或超导的回旋加速器。

9.如权利要求1所述的医用质子重离子加速器，其特征在于，所述行波直线加速器出射的质子能量可调节范围为70～250MeV/u，出射的碳离子束能量可调节范围为70～430MeV/u，u表示核子单位。

10.如权利要求1至9中任一项所述的医用质子重离子加速器，其特征在于，所述预设的高能能量等级为70MeV/u，u表示核子单位。