[发明专利]质子回旋加速器中心区束流流强在线调节系统及调节方法

说明书

本发明为一种质子回旋加速器中心区束流流强在线调节系统，属于质子回旋加速器领域；其技术方案要点是，在质子回旋加速器中心区相距180度的两个高频腔头部中，分别设置一个轴向偏转板和轴向准直器，轴向偏转板用电缆线连接位于加速器外部的电源，通过调节轴向偏转板上的电压，使束流产生轴向偏移，偏移量过大的粒子在轴向准直器上损失，以此方法实现束流流强在线调节的功能，具有结构简单、反应速度快、可靠性高的优点，提高了束流流强调节的效率。

技术领域

本发明涉及质子回旋加速器领域，具体涉及一种质子回旋加速器中心区束流流强在线调节系统及调节方法。

背景技术

质子回旋加速器的应用领域如质子束放射治疗、单粒子效应测试中，都需要加速器的引出质子束流强可调，一部分应用需要束流在微秒量级的快速通断和快速调制。流强调节的传统方法是通过调节离子源的出气量或电压来改变进入加速器的粒子数和束流流强，这种方法可实现束流的快速通断，但由于束流流强对离子源电压较为敏感，且没有很好的线性关系，这一方法难以快速将束流流强调节至给定值，另一方法是在加速器后端束流线上放置一定厚度的档束块阻挡一部分束流，通过改变档束块的厚度可在后端时间较精确的流强调节，但该方法调节速度较慢，且会在后端积累放射性剂量，一般不能满足质子束放射治疗的要求。

公开号为CN106139422A的发明专利申请公开了一种质子放射治疗回旋加速器的束流调制方法，该方法在加速器的一个下磁极及其对应的上部磁极表面分别安装一个静电偏转板，在与上述下磁极呈180°对称位置的另一个下磁极及其对应的上部磁极表面安装束流准直器；通过调节施加在所述静电偏转板上的电压，并调整束流准直器之间的狭缝宽度，使符合强度要求的束流通过束流准直器。

但是上述技术方案中将轴向偏转板和轴向准直器放在加速器中心区磁极表面，空间狭小，轴向偏转板的电绝缘较难达到，电源线的走线难于排布，轴向偏转板的张角较小因而对束流偏转效果较弱，轴向偏转板和轴向准直器需要额外的定位机械结构。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种质子回旋加速器中心区束流流强在线调节系统，其具有结构简单、反应速度快、可靠高效的优势。

本发明的技术方案如下：一种质子回旋加速器中心区束流流强在线调节系统，包括设置在质子回旋加速器中心区的高频腔、轴向偏转板和轴向准直器，所述轴向偏转板和轴向准直器均安装在高频腔头部内，其中轴向偏转板由两块板组成并与外部电源连接，用于提供能够使粒子偏离质子回旋加速器中心平面的电场。

通过采用上述技术方案，将轴向偏转板和轴向准直器放在加速器中心区高频腔内部，空间更大，并且粒子通过质子回旋加速器中心平面时在轴向偏转板之间电压的作用下，偏离质子回旋加速器中心平面并且轴向偏置过大的粒子在轴向准直器上损失，实现快速可靠且高效的调节束流流强的效果。

进一步地，轴向偏转板为平行板电容器结构，嵌入在质子回旋加速器中心区的高频腔内。

通过采用上述技术方案，轴向偏转板可在束流轨迹前几圈起作用，此处粒子能量较低，容易产生轴向偏置，降低对偏转板电源的要求。

进一步地，所述轴向准直器设置在质子回旋加速器中心区的另一个高频腔内并且安装角度与轴向偏转板呈180度。

进一步地，所述轴向准直器的中部设置有狭缝结构，且狭缝结构的截面设置为台阶状。

进一步地，所述轴向准直器为片状结构且分为上下两个部分，上部与下部之间的间隙构成狭缝结构。

进一步地，轴向准直器的上部与下部之间的间隙随径向位置增大逐级递增。

进一步地，所述轴向准直器所在的平面与轴向偏转板所在的平面相互垂直。