[发明专利]适用于带电粒子束的轨迹矫正器

说明书

本发明涉及轨迹矫正器技术领域，具体公开一种适用于带电粒子束的轨迹矫正器，包括：第一矫正磁铁，所述第一矫正磁铁用于使带电粒子束的前进方向发生预设角度的偏移；第二矫正磁铁，所述第二矫正磁铁用于将带电粒子束的前进方向调整至与发生偏移前的前进方向平行；距离调整装置，所述第二矫正磁铁通过所述距离调整装置与所述第一矫正磁铁连接；所述距离调整装置用于将第一矫正磁铁和第二矫正磁铁之间的距离调整至预设距离；控制装置，所述控制装置分别与所述第一矫正磁铁、第二矫正磁铁和距离调整装置电连接。

技术领域

本发明涉及轨迹矫正器技术领域，尤其涉及一种适用于带电粒子束的轨迹矫正器。

背景技术

当前放疗已经成为治疗恶性肿瘤的重要手段之一，能够进行放疗的放射性源根据其产生可以分为自然衰变核素以及加速器产生的人工放射源。由于防护简单和强度可控等优点，人工放射源已经成为放疗的重要工具。这些人工放射源主要包括光子、中子、带电粒子(包括但不仅限于电子、质子、重离子)，而光子和中子主要产生的方法是利用带电粒子轰击靶材料。因此人工放射源的本质是产生和输运带电粒子。

带电粒子轰击靶材料可以产生光子和中子治疗肿瘤，例如传统光子放疗机利用高能电子轰击钨靶通过轫致辐射产生光子；带电粒子也可以直接轰击到肿瘤上，通过电离辐射杀死肿瘤，例如电子束中放疗机和质子治疗机等。因而操控带电粒子准确轰击到靶材料和肿瘤的位置至关重要。

在带电粒子的输运过程中，空间电荷力和不理想电磁场等干扰因素都会导致带电粒子偏离设定轨道，最终无法准确的轰击到肿瘤或者靶目标。因此，在带电粒子的输运过程中，需要添加调制元件来修正粒子的轨道。常用方法是在矩形铁芯框上缠绕线圈，构造矫正磁铁。

矫正磁铁由四根无磁铁芯框和线圈组成，上下两根铁芯缠绕的线圈作为一组，左右两根铁芯缠绕的线圈作为另外一组。当期望束流在垂直方向矫正时，则关闭水平线圈的电流(I_h＝0)，在垂直方向加电流I_v。此时在矩形框的中间的区域会出现水平方向的磁场B_h，若有带电粒子束在矩形框的中间沿着从纸面由里向外穿出的方向运动，则带电粒子会受到垂直方向的洛仑磁力，从而在垂直方向偏转。此时带电粒子在垂直方向受到的动量增量可以表示为y’(y’＝p_y/pz)，则从此位置经过长度为L的直线漂移节之后，粒子在垂直方向的位置改变为Δy＝L*y′，即粒子在垂直方向的位置被矫正了Δy。水平方向同理。

传统的矫正磁铁存在以下弊端：

通过调节电流的大小实现带电粒子矫正量的调整，如果需要矫正的距离较大，则需要较大电流，电流过大后线圈会发热，导致电阻上升，实际电流降低，精确度降低，重复性差。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种适用于带电粒子束的轨迹矫正器，可以对带电粒子束的轨迹进行快速而精准的调整。

为达以上目的，本发明提供一种适用于带电粒子束的轨迹矫正器，包括：

第一矫正磁铁，所述第一矫正磁铁用于使带电粒子束的前进方向发生预设角度的偏移；

第二矫正磁铁，所述第二矫正磁铁用于将带电粒子束的前进方向调整至与发生偏移前的前进方向平行；

距离调整装置，所述第二矫正磁铁通过所述距离调整装置与所述第一矫正磁铁连接；所述距离调整装置用于将第一矫正磁铁和第二矫正磁铁之间的距离调整至预设距离；

控制装置，所述控制装置分别与所述第一矫正磁铁、第二矫正磁铁和距离调整装置电连接，所述控制装置用于：

根据所述带电粒子束的目标纠偏距离确定所述预设角度的大小并控制所述第一矫正磁铁以使所述带电粒子束的前进方向发生所述预设角度的偏移；以及