質(zhì)子治療頭快速掃描磁鐵系統(tǒng)是保證將質(zhì)子束劑量精確且安全地輸送給患者的重要部分,其對整套質(zhì)子治療裝置至關(guān)重要。本文根據(jù)質(zhì)子治療裝置主要性能要求,考慮了治療頭中束流狀態(tài)對磁鐵尺寸設(shè)計的影響,對快速掃描磁鐵系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件掃描磁鐵及其電源的開關(guān)狀態(tài)進行了研究設(shè)計,并且利用實驗室現(xiàn)有電源設(shè)備搭建了電源控制測試平臺。論文以二極鐵設(shè)計理論為基礎(chǔ),結(jié)合了基于蒙特卡羅法的治療頭束流初步分析,完成了雙軸獨立的掃描磁鐵及線圈相關(guān)參數(shù)的初步設(shè)計。為了減小線圈安匝數(shù),第一塊掃描磁鐵的間隙設(shè)計為等間型,第二塊掃描磁鐵的間隙設(shè)計為漸變型。并根據(jù)磁極間隙的不同設(shè)計了相應(yīng)的橫向好場區(qū)優(yōu)化方案,運用電磁仿真軟件OPERA-3D完成了雙軸獨立的掃描磁鐵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使兩者橫向積分場均勻度均小于±0.25%。采用疊片疊加模擬沿束流方向漸變磁場的方法,將優(yōu)化后的掃描磁鐵磁場分布導入蒙特卡羅仿真軟件中對質(zhì)子束束斑尺寸和偏轉(zhuǎn)軌跡進行分析,驗證當質(zhì)子束在等中心點平面偏轉(zhuǎn)150mm時,設(shè)計的掃描磁鐵好場區(qū)可以包含99.6%的粒子使得幾乎無粒子打在磁極上。最后對掃描磁鐵進行交流瞬態(tài)分析,仿真結(jié)果顯示磁鐵間隙磁場能較好地隨線圈電流變化而變... 

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 主要工作和內(nèi)容安排
2 基于傳輸矩陣和蒙特卡羅法的治療頭束流初步分析
    2.1 基于傳輸矩陣的束流光學基礎(chǔ)理論
    2.2 蒙特卡羅法的基本理論
    2.3 HUST-PTF治療頭主要傳輸元件布局及入口束流參數(shù)
    2.4 基于MADX和Geant4的治療頭束流初步分析
    2.5 本章小結(jié)
3 基于治療頭束流分析的掃描磁鐵設(shè)計與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    3.1 掃描磁鐵主要指標
    3.2 二極鐵基本理論
    3.3 基于束流分析及二極鐵基本理論的磁鐵參數(shù)設(shè)計
    3.4 基于OPERA-3D的掃描磁鐵結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    3.5 治療頭束流驗證及掃描磁鐵瞬態(tài)分析
    3.6 本章小結(jié)
4 掃描電源拓撲方案選擇與開關(guān)狀態(tài)設(shè)計
    4.1 點掃描電源的性能要求
    4.2 掃描電源拓撲方案選擇與系統(tǒng)框架
    4.3 基于Simulink的仿真與設(shè)計
    4.4 本章小結(jié)
5 電源控制平臺搭建與實驗
    5.1 測試平臺框架
    5.2 測試平臺各模塊主要參數(shù)
    5.3 測試結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
6 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3676068