一种束流强度监测电路设计

介绍了一种新型的电流频率(I-F)转换电路,该电路用于测量平行板气体电离室的电流信号,配合实现了中国科学院近代物理研究所重离子治癌中束流强度的监测.治癌终端的临床试验表明该束流强度监测电路具有较高的灵敏度,能很好地应用在束流强度监测系统中.该电路也可以用于条形电离室信号的读出.     

重离子浅层治癌中的束流监测装置

中国科学院近代物理研究所利用兰州重离子加速器提供的80～100MeV/μ的12C束流进行了浅表层恶性肿瘤治疗的临床试验.本文描述了重离子治癌中的束流监测装置,采用塑料闪烁探测器监测束流强度的稳定性并控制照射剂量,平行板雪崩计数器(PPAC)测量束流剖面的均匀性.浅层治癌的临床试验表明该束流监测装置能很好地实现对束流性能状态的监测.     

蚁群算法在重离子治癌病灶定位中的应用研究

提出了将蚁群算法用于重离子治癌病灶定位中的方案。采用栅格法对重离子治癌中的环境信息进行了建模,并用Matlab对蚁群算法在该模型上的有效性进行了验证。给出了最短路线图及收敛曲线图,经分析可知蚁群算法能有效应用于重离子治癌过程中病人运送过程的路径寻优,可在基于视觉引导的定位系统下提高束流照射的精度,从而提高治疗效率,节省治疗时间。     

一种用于重离子治癌的剂量控制器设计

剂量控制器是重离子治癌主动型束流扫描系统中的重要组成单元,通过它与位置控制器配合使用实现束流辐照位置 剂量联动,能控制束流按三维空间点分布逐点扫描,每个点的辐照剂量严格控制在处方剂量。本控制器采用FPGA技术,在ACEX1K50芯片上实现了剂量的控制及SDRAM控制。本文介绍了剂量控制器的控制原理和各模块的具体实现过程,对将要进一步展开的重离子治癌工程具有广阔的使用前景。     

深层治癌重离子束的配送

利用重离子束流治疗深层肿瘤的临床实验将在中国科学院近代物理研究所（IMP）进行。束流配送系统是重离子治癌临床实验的关键系统,输送束流均匀辐照照射野。重离子束流经过回旋加速器初步加速,注入重离子冷却储存环（CSR）的主环（CSRm）,累积、加速后通过共振引出,经深层治癌束运线输送到照射野。针对重离子治癌要求和现场可利用空间,优化设计了束运线,得到了灵活调节束斑尺寸的透镜参数。通过模拟束流扫描过程,验证了扫描系统的可行性。     

兰州重离子深层治癌终端脉冲电源研究与设计

研制了兰州重离子加速器深层治癌脉冲开关电源,阐述了双闭环的控制原理,给出了电流环与电压环的开环伯特图。进行了仿真,并在1台电源上进行了比较研究和试验,电流误差与单电流环脉冲电源相比明显减小。对测试结果进行了分析,表明主电路结构和双闭环控制方案是切实可行的。     

重离子治癌点扫描动态电流实时反馈系统设计

重离子治癌中的点扫描治疗是一种精确的放疗方法,点扫描治疗的过程就是扫描电源快速实时改变电流的过程.点扫描束流位置控制的精度取决于扫描电源的重复性和模型参数的稳定性,但点扫描中位置电流的变化快、幅值小,且容易被噪声淹没,使得治疗终端远程精确获取这种扫描动态电流存在一定的难度.为快速分析和优化点扫描位置电流的精度和重复性,...     

新型电荷-频率转换电路设计

设计了一种用于兰州重离子治癌系统中剂量监测的新型电荷-频率转换电路。该电路将输入的电流信号直接转换为脉冲输出,通过计数器对脉冲个数进行计数实现对输入电荷的测量,从而实现对照射剂量的实时监测。实验表明:该电路可实现0.01 n A~1μA范围内双极性电流的测量,在整个测量范围内线性度好于2.71%。     

CSNS束流损失监测系统前端模拟电路设计

中国散裂中子源(CSNS)束流损失监测系统利用气体电离室来探测束流损失,电离室输出信号需在前端模拟电路中进行信号处理。本工作自主设计开发了束流损失测量系统前端模拟电路,采用跨导放大的方式实现了低重复频率、低占空比、弱电离室信号的电流 电压（I-V）变换测量。同时,电路还实现了对较大束流损失的快速响应,保障加速器设备的安全运行。联机测试结果表明,该电路满足系统要求。     

重离子同步加速器中剥离累积时碳膜对束流的影响研究

治癌专用重离子加速器HITFiL中同步加速器的注入系统采用了剥离注入方式。剥离膜的存在使束流克服了刘维定理的限制从而累积达到较高流强,但粒子多次穿越剥离膜也会造成束流损失并使得束流品质变坏,其中包括:1)粒子从膜原子中俘获电子使粒子电荷态发生改变而导致束流损失;2)剥离膜对束流的多重库仑散射导致束流发射度增长;3)束流在剥离膜中的能损及能量岐离导致束流中心动量减少并使得动量分散增长。本文通过研究剥离注入过程中粒子与物质的相互作用规律,用蒙特卡罗方法建立了剥离膜与粒子的作用模型,在对ACCSIM程序改进的基础上研究了剥离膜对束流的影响。     

重离子束水吸收剂量的电离法实验研究

重离子束水吸收剂量是开展重离子束治疗最基本的物理量。在开展重离子束水吸收剂量的量值复现研究前,需用间接测量的方法开展相关工作以熟悉实验条件。本文用传统电离法开展了能量400 MeV/u、具有6 cm展宽Bragg峰的碳离子束的水吸收剂量测量研究,并评价了重离子束条件下的相关电离室的极化、离子复合修正因子。在电离室的极化和离子复合修正项方面,重离子束水吸收剂量测量的相关不确定度分量显著大于60Co γ辐射水吸收剂量的相关值。用不同电离室测量重离子束水吸收剂量的结果在不确定度允许的范围内符合。以电离室测量为基础,开展更深入的包括量热法绝对测量在内的辐射剂量学研究,对进一步优化重离子束水吸收剂量测量的不确定度至关重要。     

Experimental Study for Absorbed dose to Water of Heavy Ion Beam via Ionization Method

The absorbed-dose to water of heavy ion beam is a fundamental quantity for heavy ion therapy. It is necessary to perform the relevant work with in-direct measurement prior to the study of the reproduction for the absorbed-dose to water of heavy ion beam. The absorbed-dose to water of a carbon ion beam, whose incident energy was 400 MeV/u and spread-out Bragg peak was 6 cm, was studied with conventional ionization method. The correction factors of polarity and ion recombination for the ionization chambers were evaluated with the incident heavy ion beam. The uncertainty components for the measurement of the absorbed-dose to water of heavy ion beam are significantly larger than that of the 60Co γ radiation, in terms of the corrections for the polarity and ion recombination of the ionization chambers. The absorbed-dose to water of heavy ion beam deduced from different ionization chambers is consistent within the acceptance of uncertainty. Based on the measurement with ionization chambers, it is crucial to conduct more intensive research activities of radiation dosimetry including the absolute measurement with calorimetric facility, with the purpose of further optimizing the uncertainty in the measurement for the absorbed-dose to water of heavy ion beam.     

对束流均匀化扫描装置的性能改进方法

介绍了对束流均匀化扫描装置三角波电流功率源性能的改进，通过对设备电路改进和设备结构的改造，在重离子对作物种子的诱变育种，生物效应研究以及用重离子束注入处理金属，塑料等使其表面变性的实验中，取得了很好的效果。     

重核离子束成分的加速器质谱分析

为拓展加速器质量技术测量范围及测量放射性核束成分,建立了利用入射离子发射特征Ｘ射线鉴别同量异位素的方法,开展了利用ＡＭＳ测量重核离子束成分的工作。     

Measurement of He and H depth profiles in tungsten using ERDA with medium heavy ion beams

Elastic recoil detection analysis method (ERDA) with medium heavy analyzing ion beam and its application for the simultaneous measurement of light elements in a very heavy substrate is presented. The availability of cross section data and the method of cross section calculation for recoiled particles are discussed. Different ion species for analyzing beam are discussed with respect to the cross-section data availability, sensitivity of the method, and the depth resolution. Calculations of depth resolution for each element and maximum depth of analysis for tungsten substrate are presented. The influence of the detector geometry and multiple scattering effects on the depth resolution is discussed. An example spectrum measured on tungsten implanted with He seeded D plasma is shown.     

重离子束在线平行板雪崩探测器

为在HIRFL(Heavy Ion Rescarch Facility,Lanzhou)上进行重离子生物效应的研究,我们研制了一种在线平行板雪崩探测器,利用其电极分块的办法可以测定45mm直径束流截面上的均匀度和平均强度,对~(239)Pu α源,当极间距离为3mm,工作气体为1kPa的异丁烯,工作电压为750V时,快前置放大器的输出信号幅度可达0.8—1.2V。每个子探测器记录48MeV/u C~(6+)离子时的最高平均计数率为340k计数/s。该探测器结构紧凑,使用方便,经实验使用基本满足研究工作的要求。     

单粒子翻转敏感区定位的脉冲激光试验研究

利用脉冲激光单粒子翻转敏感区定位成像系统,对静态随机存储器件IDT71256开展了单粒子翻转敏感区定位的试验研究。为避开器件正面金属层对激光的阻挡,试验采用背面辐照方式进行测试。试验结果表明,存储单元中存储数据类型对器件单粒子翻转的敏感性有较大影响,由测得的单粒子翻转敏感区分布图经处理得到单粒子翻转截面,结果与重离子试验测得的翻转截面数据一致。     

BISOL相邻两电荷态相同质量重离子束相位能量调节的物理设计

放射性核束物理是国际核物理研究的前沿,滴线区新物理、铁以上重元素的天体合成过程、超重稳定岛核素合成等关键科学问题的突破将对整个自然科学产生重大影响,这些研究都需要高强度的极端丰中子核束。将中国先进研究堆及强流氘离子加速器打靶产生的放射性核束传输至物理终端,采用两电荷态束流同时加速可以有效提高束流强度;通过分析离子束分离注入同步加速原理,采用静电高压调节离子束相位差,速率调节器同步离子束能量,分别计算得到不同种类核束引出电压参数和速率同步参数;同时分析计算了电压调节与离子束相位差变化关系,得到电压调节参数。计算结果表明,当调节电压幅值取±8 k V时,可满足不同种类离子相位调节需求。