近代物理研究所正在研制一臺7MeV/U的重離子回旋加速器（HIMM-IC）.論文圍繞這臺回旋加速器的設計和研制工作展開,重點是整個加速器的物理設計和相關動力學研究。HIMM-IC的設計以電磁場設計為基礎,以單粒子跟蹤、多粒子跟蹤和傳輸矩陣的方法為手段,分中心區(qū)、引出系統(tǒng)和軸向注入線三個部分進行。HIMM-IC的設計以提高整個加速器的傳輸效率和引出束流品質為目標,充分考慮了加速器結構的小型化和簡單化,以及加速器運行的可靠性和穩(wěn)定性的要求。中心區(qū)設計包括電極形狀的設計和反射鏡的設計。電極形狀的優(yōu)化設計使中心區(qū)軌道對中好于2mm,并保證了束流在中心區(qū)的軸向聚焦以及較高的相空間和相位接收度。反射鏡把軸向運動的束流偏轉到中心平面的運動,它設計的重點是保證較高的傳輸效率和較好的束流光學特性。引出系統(tǒng)的設計在等時性磁場的基礎上進行,通過單粒子跟蹤確定引出元件的類型和基本參數,通過多粒子跟蹤對元件的參數進行優(yōu)化并得到引出束流的參數。HIMM-IC引出系統(tǒng)設計的難點來自于緊湊的空間,這使得引出元件的結構受到了限制,同時束流從扇塊邊緣引出,此區(qū)域內磁場變化劇烈,使引出效率不高并且束流品質變差。為了提高引出... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數】：116 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 研究背景
        1.1.1 重離子腫瘤治療簡介
        1.1.2 重離子腫瘤治療裝置
        1.1.3 重離子治療裝置注入器
    1.2 研究意義
        1.2.1 回旋注入器設計的難點
        1.2.2 論文研究的意義
    1.3 論文的主要內容及結構
第二章 回旋注入器總體設計
    2.1 重離子醫(yī)學專用裝置
        2.1.1 專用裝置簡介
        2.1.2 注入器選擇
    2.2 HIMM-IC 總體設計
        2.2.1 回旋加速器的發(fā)展
        2.2.2 我國回旋加速器的發(fā)展與現狀
        2.2.3 HIMM-IC 總體設計
    2.3 HIMM-IC 主要子系統(tǒng)設計概要
        2.3.1 離子源
        2.3.2 主磁鐵
        2.3.3 高頻系統(tǒng)
        2.3.4 其它系統(tǒng)
    2.4 小結
第三章 HIMM-IC 等時性磁場分析
    3.1 等時性磁場設計的理論基礎
        3.1.1 等時性要求
        3.1.2 粒子軌道的穩(wěn)定性
    3.2 HIMM-IC 磁場分析
        3.2.1 HIMM-IC 等時場分布
        3.2.2 靜態(tài)平衡軌道和橫向相空間
        3.2.3 HIMM-IC 磁場的等時性
        3.2.4 HIMM-IC 聚焦頻率與共振分析
        3.2.5 一次諧波分析
    3.3 小結
第四章 HIMM-IC 中心區(qū)設計
    4.1 中心區(qū)設計的理論
        4.1.1 螺旋反射鏡的理論
        4.1.2 中心區(qū)束流軸向聚焦
        4.1.3 粒子的徑向運動
        4.1.4 軌道模擬程序 SNOP 簡介
    4.2 HIMM-IC 中心區(qū)的設計
        4.2.1 加速平衡軌道求解
        4.2.2 靜電反射鏡設計
        4.2.3 軌道對中
        4.2.4 束流動態(tài)分析
        4.2.5 中心區(qū)橫向相空間接收度計算
        4.2.6 徑向接收度計算結果
        4.2.7 軸向接收度計算結
    4.3 反射鏡束流匹配
    4.4 小結
第五章 HIMM-IC 引出系統(tǒng)設計
    5.1 引出系統(tǒng)設計概述
    5.2 引出系統(tǒng)初步設計
    5.3 引出束流模擬
    5.4 小結
第六章 HIMM-IC 軸向注入線設計
    6.1 外離子源注入方法
        6.1.1 外離子源徑向注入法
        6.1.2 外離子源軸向注入方法
    6.2 軸向注入線設計的一般理論
    6.3 HIMM-IC 軸向注入線設計
        6.3.1 束流分析
        6.3.2 束流傳輸和調制
        6.3.3 束流匹配
    6.4 聚束器效率研究
        6.4.1 正弦波聚束器的聚束效率
        6.4.2 鋸齒波聚束器的聚束效率
    6.5 整器傳輸效率的計算
    6.6 小結
第七章 HIMM-IC 加工、安裝和調試工作
    7.1 主磁鐵加工和測磁
    7.2 高頻系統(tǒng)測試
    7.3 離子源與軸向注入線
    7.4 注入、引出元件及其他系統(tǒng)的加工測試
    7.5 總體安裝和束流調試
第八章 結論
    8.1 論文總結
    8.2 論文的亮點
    8.3 進一步的打算
參考文獻
作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]重離子治癌相關研究[J]. 葉飛,李強.  原子核物理評論. 2010(03)
[4]中國科學院近代物理研究所重離子束治癌進展[J]. 肖國青,張紅,李強,宋明濤,詹文龍.  原子核物理評論. 2007(02)
[5]重離子治癌裝置研究[J]. 宋明濤,詹文龍,魏寶文,楊曉東夏佳文,張文志,原有進.  原子核物理評論. 2001(02)
[6]強流質子回旋加速器CYCIAE30建成[J]. 樊明武,張興治,李振國.  科學通報. 1995(20)

博士論文
[1]CYCIAE-100回旋加速器軸向注入與中心區(qū)理論和實驗研究[D]. 姚紅娟.清華大學 2008



本文編號：2984051