[发明专利]一种小型化离子射线治疗装置

权利要求书

1.一种小型化离子射线治疗装置，其特征在于，包括：

离子源（1），被配置为产生治疗使用的低能离子；

直线加速器（2），所述直线加速器（2）的注入端通过束流传输线与所述离子源（1）连接，所述直线加速器（2）被配置为将所述离子源（1）产生的离子进行初步加速，以得到中能束流；

同步加速器（3），所述同步加速器（3）的注入端通过束流传输线与所述直线加速器（2）的引出端连接，所述同步加速器（3）被配置为对注入的中能离子束进行进一步加速，以得到目标能量的高能束流；

超导分束器（4），所述超导分束器（4）通过束流传输线与所述同步加速器（3）的引出端连接，所述超导分束器（4）被配置为将所述同步加速器（3）引出的高能束流分别导向其下游不同方向的束流传输线；

治疗终端（5），一个以上所述治疗终端（5）与所述超导分束器（4）下游不同方向的束流传输线相连；

所述同步加速器（3）为超导环形同步加速器，所述超导环形同步加速器包括第一至第四偏转单元（3-1~3-4）、4个聚焦单元（3-5）、1套单圈注入系统和1套慢引出系统；

其中，所述第一至第四偏转单元（3-1~3-4）呈中心对称布置并形成四边形，所述第一至第四偏转单元（3-1~3-4）之间通过环形真空管道连接以构成4段直线节；

4个所述聚焦单元（3-5）分别布置在每一段直线节上，用于对束流包络进行约束；

所述单圈注入系统包括：

注入切割器（3-6），设置在第一直线节上，用于偏转注入束，使其接近所述超导环形同步加速器；

注入冲击磁铁（3-7），布置在注入束与第二直线节相交的位置处，所述注入冲击磁铁（3-7）被配置为当注入束进入到所述超导环形同步加速器中时，给予束流一定的踢脚作用，让注入束与循环束轨道的夹角为0，从而使注入束落到所述超导环形同步加速器的接收度中央；

所述慢引出系统包括：

横向激励元件（3-8），设置在任意一段直线节上，用于产生横向射频电场以使束流发射度逐渐增大；

引出静电切割器（3-9）和第一引出切割磁铁（3-10），均设置在第三直线节上，且所述第一引出切割磁铁（3-10）位于所述引出静电切割器（3-9）的下游，所述引出静电切割器（3-9）用于将进入其中的引出束偏转一定角度，以使引出束在进入所述第一引出切割磁铁（3-10）时与循环束分离一定距离所述，所述第一引出切割磁铁（3-10）用于继续将引出束进行偏转，所述第一引出切割磁铁（3-10）采用垂直引出的Lambertson型切割磁铁；

第二引出切割磁铁（3-11），设置在第四直线节上，用于将引出束偏转至所述超导环形同步加速器外；

所述第一至第四偏转单元（3-1~3-4）均采用偏转角度为90°的斜螺线管型二极磁铁，所述斜螺线管型二极磁铁为圆形孔径，且其上都组合有散焦四极磁场。

2.根据权利要求1所述的小型化离子射线治疗装置，其特征在于，所述离子源（1）采用激光离子源。

3.根据权利要求1所述的小型化离子射线治疗装置，其特征在于，所述直线加速器（2）包括：

射频四极场加速器，其入口与离子源连接，用于将从所述离子源（1）引出的低能离子加速到2-3MeV的能量水平；

交叉指磁波漂移管直线加速器，其入口与所述射频四极场加速器的出口连接，用于将来自所述射频四极场加速器的束流进一步加速到7-10MeV的能量水平；或者，

所述直线加速器（2）采用射频四极场加速器与漂移管直线加速器的组合型腔体。

4.根据权利要求1所述的小型化离子射线治疗装置，其特征在于，所述同步加速器（3）还包括高频腔（3-12），所述高频腔（3-12）亦设置在任意一段直线节上，所述高频腔（3-12）被配置为使束流加速或减速。

5.根据权利要求1所述的小型化离子射线治疗装置，其特征在于，在第一偏转单元（3-1）和第三偏转单元（3-3）的下游均设置有用于校正水平色品的第一六极磁铁（3-14），同时在第一偏转单元（3-1）和第三偏转单元（3-3）上组合用于矫正垂直色品的六极磁场。

6.根据权利要求1所述的小型化离子射线治疗装置，其特征在于，在第二偏转单元（3-2）和第四偏转单元（3-4）的下游均设置有用于驱动束流进行三阶共振的第二六极磁铁（3-13）。