230 MeV超导质子回旋加速器及治疗端放疗装备研究项目进展

<正>回旋加速器研究设计中心(以下简称回旋中心)承担的"230 MeV超导质子回旋加速器及治疗端放疗装备研制"是核能开发项目,是围绕质子治疗系统的重大产业化工程,具有工期紧、任务重、技术难度大等特点。该项目旨在发展具有自主知识产权的新一代放射治疗设备,逐步实现重大疾病的诊断和治疗设备的国产化。2019年是治疗端放疗装备关键技术突破的关键年,回旋中心团队完成了治疗端放疗设备关键技术突破。     

230MeV超导质子回旋加速器及治疗端研制进展

正在已建成的100 MeV强流回旋加速器技术基础上开展了230 MeV超导等时性回旋加速器关键技术研制,包括降能器设计、束流输运线技术和治疗端的前期技术研究,以研制出我国具有自主知识产权的230MeV医用超导回旋加速器及束流输运线、旋转机架、治疗头等治疗端放疗装备。     

230 MeV超导回旋加速器测磁线圈校准

正磁场测量与垫补系统是230 MeV超导质子回旋加速器主磁铁系统的子系统之一。目前,230 MeV超导质子回旋加速器主磁铁、线圈、配套电源均已完成加工,磁场测量工作即将展开。磁能量法是加速器中常用的磁场测量方法。磁能量法原理简单,但误差来源较丰富,需要对感应线圈探头的面积进行标定。利用回旋加速器研究设计中心临时厂房的标准C型二极铁提供高均匀度磁场,校准时利用NMR测量探头进行磁场标定。通过多次校准,经计算后取平均值可得到感应线圈的面积与厂家所     

230 MeV超导回旋加速器磁场测量系统进展

正等时性是衡量一台回旋加速器的关键指标,需通过磁场测量评估。230 MeV回旋加速器要求测量的磁场范围为径向0～85cm、角向0°～360°的中心平面,最高磁场强度约为4.0T,要求的磁场测量精度为5×10~(-5)。计划采用感应线圈探头磁能量法进行磁场测量。目前,230 MeV超导回旋加速器磁场测量系统的主要进展如下。1完成磁场测量机械装置的研制测磁仪机械装置用于支撑测量设备和其他硬件,如图1所示。装置实现NMR探头伸入中心平面,获     

230 MeV超导质子回旋加速器引出静电偏转板高压试验

<正>230 MeV超导质子回旋加速器采用共振进动加静电偏转板、磁通道的引出方式。2019年5月,230MeV超导质子回旋加速器静电引出偏转板正式件加工完成,加工件包括偏转板两套、电极共4个、分钛材料及铝材料表面阳极化处理两种电极。2019年6月,对上述两种偏转板电极开展高压锻炼试验,试验过程如下。1)第1阶段试验回路仍采用原方案,串联的限流电阻和并联的滤波电容仍为原来的1MΩ、540pF的高压元器件(图1)。按照5kV递进,在漏电流稳定时     

230MeV超导质子回旋加速器超导磁体的预冷与降温

正230MeV超导质子回旋加速器主要由主磁铁、超导磁体、高频系统、离子源系统、引出系统等多个子系统组成,旨在制造一台能用于临床质子治疗的高性能超导回旋加速器。超导磁体的结构示于图1,由超导线圈组件、冷屏、阀箱、低温恒温器、低温传输管线、线圈支撑杆和失超保护系统等组成。     

100 MeV回旋加速器能量测量设备的安装调试

正为了测量100 MeV回旋加速器实际输出质子束流的能量,回旋加速器研究设计中心采用了Physikalisch-Technische Werkst tten(PTW)公司生产的水体模剂量测量系统(以下简称水箱)测量质子束流在水中的深度剂量曲线,确定布拉格峰位置。测量采用的是100 MeV回旋加速器南向单粒子效应束流线和单粒子效应实验台架。该束流线是一条水平方向固定的束流线,因此输出的质子束流为水平方向固定束。水箱的侧面有一个入射窗,入射窗处安装1个参考探测器。束流线与     

100 MeV强流质子回旋加速器的调试

中国原子能科学研究院研制的100 MeV强流质子回旋加速器是国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器,取得了多项先进束流指标。截至2018年底,该加速器完成了分系统、整机调试,开展了多项物理实验,已稳定运行2 000 h以上。本文将重点介绍100 MeV强流质子回旋加速器的调试过程以及调试中所解决的关键技术问题和调试结果。     

强流回旋加速器综合实验装置的剥离引出实验

CYCIAE一100中心区试验台架为中国原子能科学研究院串列升级技术部建成的1台10MeV紧凑型强流回旋加速器,加速H-离子,剥离引出质子束。目前,该加速器正在进行束流调试工作。在束流调试阶段,安装了剥离膜,进行了束流的引出调试实验。     

100 MeV强流质子回旋加速器的调试

〗中国原子能科学研究院研制的100 MeV强流质子回旋加速器是国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器,取得了多项先进束流指标。截至2018年底,该加速器完成了分系统、整机调试,开展了多项物理实验,已稳定运行2 000 h以上。本文将重点介绍100 MeV强流质子回旋加速器的调试过程以及调试中所解决的关键技术问题和调试结果。     

100MeV回旋加速器开展首次物理实验

<正>11月17日,我院联合航天科工集团等5家单位,成功开展了100 MeV回旋加速器首次物理实验——中能质子单粒子效应实验,填补了我国中能质子抗辐照实验技术空白。这是该加速器首批物理实验项目之一。2016年,此回旋加速器质子束性能进一步提升,内靶平均流强达到1 mA。此外,230 MeV质子治疗超导回旋加速器核心设备主磁铁和超导系统研发成功,250 MeV质子治疗项目获得国家科技部立项     

230MeV超导回旋加速器磁场测量装置

<正>磁场等时性和聚焦性是衡量230 MeV超导回旋加速器性能优劣的关键指标之一,其判断标准必须通过测量加速器中心平面磁场来确定。为得到准确可靠的磁场测量数据,本文设计了一套能同时搭载霍尔探头和感应线圈两种测量方式的磁场测量装置。该套磁场测量装置包括核磁共振探头驱动机构、角向驱动及定位机构、径向驱动及定位机构、搭载霍尔探头和感应线圈的滑动机构、测量臂和     

100 MeV回旋加速器2019年度运行年报

<正>2019年,100 MeV回旋加速器圆满完成年度运行目标。全年除8月、9月及10月初进行了停机检修外,其余时间均在开机运行,累计稳定运行时间超4 000h,为用户提供有效束流时间超1 500h,单次最长连续供束时间约300h,创100 MeV回旋加速器自建成运行以来,年度运行最长时间的记录。2019年,100 MeV回旋加速器进行了大量的日常维护及多项技术改进,进一步提高了加速器     

10MeV强流回旋加速器的束流调试

10MeV强流回旋加速器在中国原子能科学研究院研制成功,并取得了先进的束流指标。它是国内自主研发的首台紧凑型强流回旋加速器,具有多项技术特点。在其建造、调试过程中解决了诸多技术问题,作为一个回旋加速器综合实验装置,它不但为在建的100MeV回旋加速器提供了设计验证手段,而且也是强流回旋加速器关键部件的综合实验平台。它的建造成功,为小型回旋加速器的国产化提供了技术保证,为推广加速器在我国核医学领域的应用创造了条件。本文将重点介绍它的调试过程、解决的关键问题及调试结果。     

230 MeV超导回旋加速器高频腔体的研制

中国原子能科学研究院目前正在研制一台用于质子治疗的230 MeV超导回旋加速器。本文设计用于230 MeV超导回旋加速器的高频腔体,其采用螺旋结构,由4个腔体组成,高频系统采用二次谐波加速,高频腔体工作频率约71.25 MHz。4个半波长的电容加载型谐振腔工作于Push-Pull模式,其中两个腔体在中心平面直连,另外两个腔体在中心区下方使用过桥连接,两组腔体之间存在电容耦合,相差180°。在腔体的设计过程中,采用计算机对4腔体进行联合仿真,经优化后,腔体加速电压分布在中心区部分的为75 kV,大半径部分的提升至110 kV,腔体的无载品质因数仿真结果约8 800。为保证腔体的高频性能,腔体主体材料采用无氧铜材料,其加工难度在于上、下外壳需分别焊接成一个整体,同时要控制其形变量。目前,腔体已完成加工,单个腔体的无载品质因数的测试表明,腔体的无载品质因数均好于7 000,满足要求。     

230 MeV超导回旋加速器高频腔体的研制

中国原子能科学研究院目前正在研制一台用于质子治疗的230 MeV超导回旋加速器。本文设计用于230 MeV超导回旋加速器的高频腔体,其采用螺旋结构,由4个腔体组成,高频系统采用二次谐波加速,高频腔体工作频率约71.25 MHz。4个半波长的电容加载型谐振腔工作于Push-Pull模式,其中两个腔体在中心平面直连,另外两个腔体在中心区下方使用过桥连接,两组腔体之间存在电容耦合,相差180°。在腔体的设计过程中,采用计算机对4腔体进行联合仿真,经优化后,腔体加速电压分布在中心区部分的为75 kV,大半径部分的提升至110 kV,腔体的无载品质因数仿真结果约8 800。为保证腔体的高频性能,腔体主体材料采用无氧铜材料,其加工难度在于上、下外壳需分别焊接成一个整体,同时要控制其形变量。目前,腔体已完成加工,单个腔体的无载品质因数的测试表明,腔体的无载品质因数均好于7 000,满足要求。     

100 MeV回旋加速器质量控制

100 MeV回旋加速器是中国原子能科学研究院(CIAE)串列加速器升级工程(BRIF)中最主要的工艺系统,技术要求高,系统复杂,质量控制难度大。为保证回旋加速器顺利出束,采取了一系列管理和技术措施,保证回旋加速器的质量,尤其对主要的工艺设备(离子源、主磁铁、高频系统、真空系统等),在设计、制造、安装调试各阶段均采取了有效方法实施控制,并取得成功。     

西德重离子加速器建成

[西德《原子经济》1989年10月号第463页报道]达姆施塔特重离子研究会(GSI)最近建成了一台新的重离子回旋加速器。该加速器已经开始调试,研究会的重离子同步加速器首次应将铀离子加速到1000MeV/u。这样,GSI在核物理学、核化学、原子物理学和放射生物学的研究领域,     

中国原子能科学研究院紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术研究

中国原子能科学研究院(CIAE)在20世纪90年代建造了一台30 MeV紧凑型强流质子回旋加速器后,经过近30年的发展,先后自主研发成功了基于剥离引出技术的能量为10 MeV、14 MeV、100 MeV、硼中子俘获治疗用14 MeV/1 mA等系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器。建成的100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器(CYCIAE-100),是目前国际上能量较高的一台紧凑型强流质子回旋加速器,最高流强达到520 μA,束流功率达到52 kW。建成的硼中子俘获治疗用的质子回旋加速器,也是我国首次自主研发成功的引出质子束流强达到mA量级的强流质子回旋加速器。在系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器研发过程中,CIAE对剥离引出后的束流色散效应、剥离膜与束流夹角对引出后的束流品质的影响、单圈剥离引出技术等紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术等方面展开了研究,且自主开发出了剥离引出计算程序,为紧凑型强流质子回旋加速器的应用作出了贡献。     

2 用于放射性核束设施驱动加速器的100MeV强流H^-回旋加速器

北京放射性核束装置，简称为BRIF，是一个新的基于放射性核束装置的加速器工程。该工程由以下几个部分组成：100MeV回旋加速器、在线同位素分离系统、现有的串列加速器注入器改造、超导直线增能器、各种不同的物理实验终端和一个同位素生产研究靶站。作为驱动加速器，100MeV的H^-回旋加速器能够提供75～100MeV、200～500μA以上的质子束流。对于最终能量不高于100MeV，束流强度低于lmA的回旋加速器，选择紧凑型磁铁，采用加速H^-、剥离引出的技术路径，将使得加速器结构更小，也更便宜。