[发明专利]改善回旋加速器引出束流品质的引出方法及引出系统

说明书

本发明涉及回旋加速器的束流引出技术，公开了改善回旋加速器引出束流品质的引出方法及引出系统，其引出方法为：使回旋加速器中的剥离膜与束流法向之间形成角度；其引出系统包括至少一片剥离膜，以及用于装载剥离膜的剥离膜支架，所述剥离膜位于真空盒内，其中，所述剥离膜与所述剥离膜支架转动连接，且其转动平面平行于束流的运行平面，所述剥离膜通过电机系统驱动转动以控制其相对束流运动方向间的角度。本发明披露的改善回旋加速器引出束流品质的引出方法及引出系统，通过调节剥离膜与束流之间的位置关系来改善回旋加速器引出束流的品质，调节回旋加速器引出束流的包络。

技术领域

本发明涉及回旋加速器的束流引出技术，尤其涉及改善回旋加速器引出束流品质的引出方法及引出系统。

背景技术

在当今国际社会上，医用加速器得到了长足的发展和广泛的应用，其中生产诊断和治疗用各种放射性核素的医用加速器绝大多数为回旋加速器，世界上现有的数百台回旋加速器中，约80％用于医疗健康和生命科学研究，医用小型回旋加速器主要用来生产¹¹C、¹³N、¹⁵O、¹⁸F、⁶⁴Cu、⁶⁸Ge、¹¹¹In、¹²³I等医用放射性核素，进而生产FDG等放射性药物，这类加速器通常为紧凑型回旋加速器，配有液体靶和固体靶，有些经过升级改造后还增加了气体靶束流线，通常来说，这类加速器引出的质子束流不经过长的束流线输运，而是直接打在液体靶上以生产¹⁸F等超短寿命的放射性核素或产生中子等。

回旋加速器的引出方式多种多样，剥离引出是其中常见的一种，与进动引出等其他引出方式比，剥离引出机械结构简单、造价低、引出效率高，是目前国际上加速H^-、D^-等粒子的回旋加速器最常用的引出方式。

用于医用放射性药物生产的小型医用回旋加速器，通常来说，在剥离引出中，剥离膜总是垂直于束流方向，但是，对于采用剥离引出方式的紧凑型回旋加速器，通常情况下其引出区域狭小，不能放置聚焦元件，因此很难控制引出区域的束流包络和束流损失，尤其是对于生产靶直接放置在引出口的加速器，靶上束斑形状和尺寸也无法得到控制。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种改善回旋加速器引出束流品质的引出方法，该方法通过调节剥离膜与束流之间的位置关系来改善回旋加速器引出束流的品质，调节回旋加速器引出束流的包络。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

改善回旋加速器引出束流品质的引出方法，使回旋加速器中的剥离膜与束流法向之间形成角度。

通过采用上述技术方案，粒子穿过与束流法向形成角度的剥离膜跟直接穿过与束流运动方向垂直的剥离膜相比会有一个增量，从而在水平方向产生一个聚/散焦作用，该作用类似偏转磁铁的入口/出口角，但不影响垂直方向的传输矩阵，即认为垂直方向包络无变化，从而改善了回旋加速器引出束流品质。

在一些实施方式中，剥离膜与束流法向之间形成夹角能够改善回旋加速器引出束流品质通过以下原理获得：

粒子穿过与束流法向形成角度的剥离膜跟直接穿过与束流运动方向垂直的剥离膜相比形成一个增量，其角度方向的增量用式(1)来表示：

其中，Δθ_x表示剥离膜相对束流法向旋转角度后穿过剥离膜的粒子角度方向的增量，α表示剥离膜与束流运动方向的夹角，B_z为垂直方向磁场分量，ρ为粒子偏转半径，δ是粒子的动量分散，n是磁场降落指数；

忽略高阶项后，则式(1)通过式(2)来表示：