摘要：为了验证国产质子注入器的参数是否满足需求,注入器团队设计了束流测量系统用于测量国产质子直线注入器束流的流强、发射度、能量以及能散等关键指标。此测量系统包含了采用变聚焦法测量发散度、采用分析磁铁测量束流能量和能散的主要功能。利用束流输运线设计软件Tracewin(版本2.11.4.1)进行了系统束线的物理设计,对束测系统测量质子束流的发散度和能量的精度进行了模拟计算。由于经过RFQ-(APF)DTL加速后的粒子束团为“拖尾”的非理想粒子束团,需要针对非理想束团对束测系统测量发射度和能量产生的影响进行分析。通过对模拟计算结果的分析,发现相对于测量理想粒子束团的结果非理想粒子束团对束测系统测量发射度精度影响较大;非理想粒子束团对束测系统测量能量精度影响较小。

摘要：质子直线注入器是质子治癌系统的重要组成部分。出于项目进度的考虑,上海先进质子治癌示范装置APTRON采用了进口自美国的直线注入器。为了加快质子治癌产业进程,掌握质子放疗关键技术,保证产业链安全可控,注入器团队研发了国产医用质子直线注入器。该直线注入器采用了电子回旋共振(ECR)离子源和四翼型射频四极加速器(RFQ)的技术方案,并在漂移管加速器(DTL)段创新性地采用了交变相位聚焦(APF)结构。在这个过程中,通过研究APF DTL的束流运动规律和设计思想,自主开发了APF DTL的底层物理设计软件,相继完成了物理设计、电磁设计、机械设计、加工建造、腔体冷测、高频老练和载束实验等多个阶段的工作,最终成功引出了7 MeV、7 mA的质子束流。经过束诊系统的测量分析,认定束流中心能量为6.975 MeV,动量分散在±0.35%以内的束流流强为6.07 mA。成为国产首台医用质子直线注入器和首个实现成功载束的APF加速腔。

摘要：为实现质子治疗装置的国产化和小型化,基于已完成安装调试的上海先进质子治疗装置(APTR),开展质子治疗注入器系统的升级设计研究,利用PARMTEQM设计软件和快聚束策略,针对APTR同步加速器RFQ直线注入器进行动力学设计模拟。RFQ工作频率为325 MHz,流强18 mA,对从离子源引出的低能质子束流进行匹配俘获、横向聚焦、纵向聚束和预加速,引出能量为3.0 MeV。通过优化预注入器RFQ动力学设计方案和极头参数,有效避免参数共振,减小束流损失,使其整体传输效率达到98.0%,在水平和垂直方向上的发射度增长分别为1.2%和3.3%,出口束流满足下一级腔体的注入需求,开展设计模拟验证和相关冗余度分析,为质子同步加速器的治疗设备和直线注入系统提供参照依据。

摘要：A laser ion source （LIS）, which can provide a carbon beam with highly stripped state （C^6＋） and high intensity （several tens mA）, would significantly change the overall design of the hadrontherapy facility. The proposed LIS based hadrontherapy facility has the advantages of short linac length, simple injection scheme, and small synchrotron size. With the experience from the DPIS and HITFiL projects that have been conducted in IMP, a conceptional design of the LIS based hadrontherapy facility will be presented, with special attention given to APF type IH DTL design and simulation.

摘要：基于中国科学院近代物理研究所正在研制的兰州重离子治疗专用装置(HITFiL)的参数和指标,对从回旋加速器到同步加速器之间中能传输段的纵向束流匹配过程进行了模拟分析。根据主加速器的注入要求,在束运线上采用了散束器以降低束流动量分散,从理论上分析了中能传输段末端可能实现的最小动量分散和达到最小动量分散的条件,讨论了散束效果与初始动量分散、束团相宽和漂移长度的关系。并利用MathCAD程序对束团在束运线上的纵向运动进行了跟踪模拟,使用PBO-Lab程序进行了验算,得到了当散束器射频电压为102kV时,末端动量分散为最小值2.764×10-4。进一步提出了中能传输段的基本参数,也为下一步的优化设计提供了基础。