摘要：能量选择段是华中科技大学质子治疗装置束流线的重要组成部分,其位于回旋加速器下游,包含四极铁组、kicker磁铁、降能器以及DBA(Double Bending Achromatic)消色散段等几个部分。该段真空室种类和插入件较多,且在降能器下游辐射剂量较大,增加了真空系统设计与选型的难度。根据系统设计要求,该段动态真空度需好于5×10-4 Pa。本文利用MOLFLOW软件对能量选择段真空系统进行模拟,分析不同工况下的压强分布,并对各类真空室进行力学强度校核。仿真结果显示:能量选择段真空度均好于4.14×10-5 Pa,比系统设计要求高一个量级,且各类真空室的机械形变小于0.3 mm,不会引起额外的束损。因而,该段真空室的动态真空度和机械强度均可满足系统设计要求。

摘要：华中科技大学在研的质子治疗装置(Huazhong University of Science and Technology Proton Therapy Facility,HUST-PTF)中,一套位于降能器上游的Kicker磁铁被用于点扫描过程及治疗安全的快速束流开启/关断。为测量该Kicker磁铁的积分场均匀度及磁场动态特性,设计并研制了一套基于电磁感应法的Kicker磁铁测磁系统。测磁系统分别采用长线圈和印制电路板(Printed Circuit Boards,PCB)线圈两种方法获取感应电压,通过模拟/数字积分器对感应电压进行积分处理。经过实验对比,采用几何精度更高的PCB线圈和受零漂影响较小的模拟积分器作为最终方案进行测试;磁场上升/下降时间小于100μs,积分场大于0.0252 T·m,均匀度好于1%,均匀度最大标准差0.006%,测磁系统整体误差小于0.1%,表明Kicker磁铁及其测磁系统均满足设计指标。

摘要：本文介绍了一套质子治疗输运线上的60°平行边二极磁铁的设计与优化过程。为了提高磁铁磁场质量,其横向场均匀度以及沿积分路径上的积分磁场均匀度均需要优化。根据70~250MeV的质子能量范围和1 500mm的偏转半径,二极磁铁的工作场强为0.80~1.62T。采用OPERA-2D/3D等软件进行设计与仿真计算,磁铁端部采用罗高斯基曲线进行切削以避免铁芯局部饱和,同时进行谐波削斜以减少积分场的四极、六极等高阶误差分量,保证积分场品质,最终在高、低场条件下,横向场相对误差≤±5×10^(-4),积分场相对误差≤±1×10^(-3),高阶谐波分量相对误差≤±5×10^(-4)。磁铁可以达到较高的中心磁场,满足结构紧凑的要求,适合应用于质子治疗的束线系统。