[发明专利]一种回旋加速器的束流强度稳定调制装置

说明书

本发明公开了一种回旋加速器的束流强度稳定调制装置，包括：第一静电偏转装置、第二静电偏转装置和垂直限流狭缝；第一静电偏转装置和第二静电偏转装置结构相同，均包括：关于回旋加速器中心平面上下对称的上下极板；垂直限流狭缝包括：一对L型截面且关于中心平面上下对称的板；第一、第二静电偏转装置和垂直限流狭缝分别安装于回旋加速器中三个峰区磁极的上、下表面；第一、第二静电偏转装置的组合作用使束流产生垂直轨道突起；垂直限流狭缝用于拦截垂直偏转较大的束流；通过改变束流垂直突轨大小，调节刮束比例实现束流强度调节。本发明，通过将刮束后的束流矫正回中心平面，抑制束流垂直运动不稳定性，从而实现引出束流强度稳定调节。

技术领域

本发明属于回旋加速器领域，更具体地，涉及一种回旋加速器的束流强度稳定调制装置。

背景技术

精准快速放疗是粒子束放疗的发展方向，基于回旋加速器的质子放疗装置由于其体积、成本等优势占据了更多市场。但是，回旋加速器只能输出恒定能量的束流，为满足临床治疗中对不同深度肿瘤的治疗要求，需要调整传输线上束流穿过降能器石墨的厚度来进行束流能量调制。这种能量调节方式会造成高能粒子束传输效率与低能粒子束之间相差数十倍甚至上百倍，不利于临床应用，因而需要对不同能量的粒子束做束流强度调节。另一方面，当前粒子束精准放疗前沿技术要求能对束流强度进行连续稳定调节，从而在连续扫描曲线上实现特定剂量分布，缩短治疗时间，最大限度地发挥和开拓粒子束放疗的剂量优势。因此，需要对回旋加速器引出束流强度实现快速稳定调节。

回旋加速器的束流强度调节主要有三种实现方法：(1)调节离子源偏压和气流，但是这种调节方式响应慢，且会造成离子源运行不稳定；(2)在输运线上使用四极磁铁对束流进行扩束，利用准直器刮束，这种方法使准直器处高能束流损失严重，造成局部辐射剂量高，且调节速度较慢；(3)在中心区，利用一个静电偏转装置对束流施加垂直电场进行垂直偏转，再通过垂直限流孔进行刮束，从而实现束流强度的调节。

由于单静电偏转装置方案是对低能束流进行操作，束损造成材料活化问题较轻，且响应速度快，因此多被采用。但是，通过垂直限流孔的束流仍然保留垂直电场偏转作用下获得的垂直动量和垂直轨道偏移，当束流邻近相稳定区边界时，会因为较小的扰动而丢失。在实验测量的“偏转电极偏压vs引出束流强度”映射关系显示，当静电偏转装置的偏转电极之间偏压比较大时，引出束流强度对偏转电极偏压的变化趋势呈现非线性，影响束流强度调节精度。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种回旋加速器的束流强度稳定调制装置，旨在解决现有技术中针对单静电偏转装置在束流强度调制时引入束流轴向动量导致束流调节非线性的问题，影响束流强度调节精度的问题。

本发明提供了一种回旋加速器的束流强度稳定调制装置，包括：第一静电偏转装置、第二静电偏转装置和垂直限流狭缝；第一静电偏转装置和第二静电偏转装置结构相同，均包括：关于回旋加速器中心平面上下对称设置的上极板和下极板；垂直限流狭缝包括：一对L型截面且对称放置的板，其中，一块板设置在所述回旋加速器中第二峰区磁极的上表面，另一块板设置在所述回旋加速器中第二峰区磁极的下表面；所述垂直限流狭缝用于让垂直偏转较大的束流运动到狭缝壁上损失掉，实现束流强度调节。

更进一步地，第一静电偏转装置的上极板设置在所述回旋加速器中第一峰区磁极的上表面，所述第一静电偏转装置的下极板设置在所述回旋加速器中第一峰区磁极的下表面；所述第二静电偏转装置的上极板设置在所述回旋加速器中第三峰区磁极的上表面，所述第二静电偏转装置的下极板设置在所述回旋加速器中第三峰区磁极的下表面。