用于質(zhì)子治療束流輸運線的二極磁鐵設(shè)計研究
發(fā)布時間：2022-02-12 18:56
近年來,質(zhì)子治療技術(shù)在國際上發(fā)展迅速。質(zhì)子治療裝置是一套極其龐大精密的系統(tǒng),在質(zhì)子治療裝置束流輸運系統(tǒng)中,二極磁鐵的主要功能是偏轉(zhuǎn)束流。HUST-PTF束線光學設(shè)計結(jié)果對60?平行邊二極磁鐵的物理設(shè)計提出了較高的要求。一方面,要求磁鐵在能量范圍較大的情況下,通過設(shè)計優(yōu)化來同時保證高場和低場下的磁場均勻性;另一方面,在滿足磁場品質(zhì)要求的同時,通過極面優(yōu)化減小磁鐵物理尺寸,降低磁鐵重量和造價。本文基于HUST-PTF傳輸線對磁鐵的要求,對60?平行邊二極磁鐵進行了詳細的物理設(shè)計優(yōu)化和初步工程設(shè)計。在極面寬度有限的情況下,讓磁鐵在高場和低場下同時滿足各項指標要求,是磁鐵設(shè)計的難點。在二維截面優(yōu)化過程中,本文對比了中心通孔、梯形墊補與圓弧過渡相結(jié)合的兩種方案。綜合考慮后,磁鐵設(shè)計采用第二種方案,并在三維端部優(yōu)化中,采取羅高斯基曲線削斜和端部非對稱削斜的方法,降低原本較大的四極分量和六極分量。最終,在高低場范圍內(nèi)（0.80-1.62T）,好場區(qū)橫向場相對誤差降至?5?10-4以內(nèi),積分磁場相對誤差在?1?10-3以內(nèi),積分場的高次諧波場相對誤差控制在?...
【文章來源】：華中科技大學湖北省211工程院校985工程院校教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：86 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
1 美國 Varian 質(zhì)子治療系統(tǒng)平面圖
圖 1. 1 美國 Varian 質(zhì)子治療系統(tǒng)平面圖 是美國 Loma Linda 質(zhì)子治療中心的平面總體圖[16]，其核心部件MeV 的同步加速器。為了便于制造及降低成本，采用的是邊緣加速器[2]。束流經(jīng)束流輸運線分別送入三個旋轉(zhuǎn)束治療室、一劑量校正用實驗室。
華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文-ONE 是比利時 IBA 公司為實現(xiàn)小型化這一要求專門研發(fā)的緊湊型單治系統(tǒng)質(zhì)子源采用一臺 230MeV 的超導(dǎo)同步回旋加速器 S2C2[18]，旋轉(zhuǎn)機掃描方式和上游掃描方案，由 7 臺四極磁鐵和 3 臺二極磁鐵構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)能夠降低質(zhì)子治療的費用，相比于以往的旋轉(zhuǎn)機架，在保留了能量礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)緊湊，整體重量也更低，降低了粒子治療成本。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]CSNS/RCS交流二極磁鐵研制關(guān)鍵技術(shù)[J]. 李青,康文,孫獻靜,鄧昌東,陳宛. 強激光與粒子束. 2017(08)
[2]全球質(zhì)子重離子醫(yī)院現(xiàn)狀與展望[J]. 王嵐,戴小亞. 中國醫(yī)院建筑與裝備. 2016(01)
[3]二極磁鐵形狀對磁場分布的影響研究[J]. 姜燦,王升,陳思,黃江. 核電子學與探測技術(shù). 2015(05)
[4]諧波墊補原理及其在加速器常規(guī)磁鐵設(shè)計與磁場墊補中的應(yīng)用[J]. 尹兆升,孫獻靜,楊梅,陳宛. 原子能科學技術(shù). 2013(02)
[5]Modal analysis of CSNS/RCS dipole magnet and magnetic measurement girder[J]. LIU Renhong,ZHANG Junsong,QU Huamin,WANG Haijing. Nuclear Science and Techniques. 2012(06)
[6]上海質(zhì)子治療裝置束流輸運系統(tǒng)物理設(shè)計[J]. 段雪非,張滿洲,李浩虎. 核技術(shù). 2011(05)
[7]FAIR項目Super-FRS超導(dǎo)二極磁鐵端部優(yōu)化[J]. 姚慶高,馬力禎,張小奇,何源,袁平,張斌,吳巍,韓少斐,張思玲. 原子核物理評論. 2010(04)
[8]CR環(huán)二極磁鐵的磁場優(yōu)化[J]. 姚慶高,馬力禎,何源,李青,吳巍,卞文龍,袁平,詹文龍. 中國物理C. 2008(S1)
[9]腫瘤質(zhì)子治療技術(shù)研究進展[J]. 唐勁天. 基礎(chǔ)醫(yī)學與臨床. 2005(02)
[10]質(zhì)子治療設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 劉世耀. 基礎(chǔ)醫(yī)學與臨床. 2005(02)
博士論文
[1]上海先進質(zhì)子治療裝置旋轉(zhuǎn)機架優(yōu)化設(shè)計[D]. 吳軍.中國科學院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所） 2015
[2]質(zhì)子同步加速器新型引出方法研究[D]. 鄒野.中國科學技術(shù)大學 2015
碩士論文
[1]高溫超導(dǎo)儲能磁體的失超檢測與保護研究[D]. 伍科.華中科技大學 2013
[2]中國散裂中子源快循環(huán)同步加速器磁鐵的設(shè)計[D]. 鄧昌東.華中科技大學 2004
本文編號：3622253
【文章來源】：華中科技大學湖北省211工程院校985工程院校教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：86 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
1 美國 Varian 質(zhì)子治療系統(tǒng)平面圖
圖 1. 1 美國 Varian 質(zhì)子治療系統(tǒng)平面圖 是美國 Loma Linda 質(zhì)子治療中心的平面總體圖[16]，其核心部件MeV 的同步加速器。為了便于制造及降低成本，采用的是邊緣加速器[2]。束流經(jīng)束流輸運線分別送入三個旋轉(zhuǎn)束治療室、一劑量校正用實驗室。
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]CSNS/RCS交流二極磁鐵研制關(guān)鍵技術(shù)[J]. 李青,康文,孫獻靜,鄧昌東,陳宛. 強激光與粒子束. 2017(08)
[2]全球質(zhì)子重離子醫(yī)院現(xiàn)狀與展望[J]. 王嵐,戴小亞. 中國醫(yī)院建筑與裝備. 2016(01)
[3]二極磁鐵形狀對磁場分布的影響研究[J]. 姜燦,王升,陳思,黃江. 核電子學與探測技術(shù). 2015(05)
[4]諧波墊補原理及其在加速器常規(guī)磁鐵設(shè)計與磁場墊補中的應(yīng)用[J]. 尹兆升,孫獻靜,楊梅,陳宛. 原子能科學技術(shù). 2013(02)
[5]Modal analysis of CSNS/RCS dipole magnet and magnetic measurement girder[J]. LIU Renhong,ZHANG Junsong,QU Huamin,WANG Haijing. Nuclear Science and Techniques. 2012(06)
[6]上海質(zhì)子治療裝置束流輸運系統(tǒng)物理設(shè)計[J]. 段雪非,張滿洲,李浩虎. 核技術(shù). 2011(05)
[7]FAIR項目Super-FRS超導(dǎo)二極磁鐵端部優(yōu)化[J]. 姚慶高,馬力禎,張小奇,何源,袁平,張斌,吳巍,韓少斐,張思玲. 原子核物理評論. 2010(04)
[8]CR環(huán)二極磁鐵的磁場優(yōu)化[J]. 姚慶高,馬力禎,何源,李青,吳巍,卞文龍,袁平,詹文龍. 中國物理C. 2008(S1)
[9]腫瘤質(zhì)子治療技術(shù)研究進展[J]. 唐勁天. 基礎(chǔ)醫(yī)學與臨床. 2005(02)
[10]質(zhì)子治療設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 劉世耀. 基礎(chǔ)醫(yī)學與臨床. 2005(02)
博士論文
[1]上海先進質(zhì)子治療裝置旋轉(zhuǎn)機架優(yōu)化設(shè)計[D]. 吳軍.中國科學院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所） 2015
[2]質(zhì)子同步加速器新型引出方法研究[D]. 鄒野.中國科學技術(shù)大學 2015
碩士論文
[1]高溫超導(dǎo)儲能磁體的失超檢測與保護研究[D]. 伍科.華中科技大學 2013
[2]中國散裂中子源快循環(huán)同步加速器磁鐵的設(shè)計[D]. 鄧昌東.華中科技大學 2004
本文編號：3622253
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