交變相位聚焦交叉指磁波質(zhì)子漂移管直線加速結(jié)構(gòu)研究
發(fā)布時(shí)間：2021-08-24 08:20
惡性腫瘤已經(jīng)成為人類健康的主要?dú)⑹?攻克癌癥并提高患者術(shù)中與術(shù)后的生存率和生存質(zhì)量成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)界的一個(gè)迫切任務(wù)。基于質(zhì)子加速器的高能質(zhì)子放療由于其優(yōu)異的布拉格峰效應(yīng)以及帶給患者術(shù)中和術(shù)后的更好體驗(yàn),現(xiàn)在逐漸成為熱點(diǎn)。注入器是質(zhì)子放療加速器的核心部件,研制一臺(tái)高性價(jià)比的注入器對(duì)質(zhì)子放療的普及和推廣有著重要的推動(dòng)作用。一臺(tái)典型的注入器包括一臺(tái)離子源（IS）,一段低能傳輸線（LEBT）,一臺(tái)射頻四極場(chǎng)加速器（RFQ）和一臺(tái)漂移管直線加速器（DTL）,本文的主要工作聚焦在研制一臺(tái)外形尺寸更加緊湊、易于維護(hù)和具有成本優(yōu)勢(shì)的漂移管直線加速器,來替代目前使用的傳統(tǒng)型漂移管質(zhì)子直線加速器。交叉指磁波（Interdigital H-mode,IH）漂移管直線加速結(jié)構(gòu)和交變相位聚焦（Alternating Phase Focused,APF）的使用是本文中的注入器的特點(diǎn),基于這兩項(xiàng)技術(shù),我們?cè)O(shè)計(jì)了一臺(tái)APF IH-DTL加速腔,它顯著地減小了加速腔的縱向和徑向尺寸,同時(shí)省去了用于傳統(tǒng)DTL的四極磁鐵以及輔助的電源和水冷系統(tǒng),進(jìn)而省去了日常的維護(hù)等。這些特點(diǎn)可以有效地提高質(zhì)子放療的競(jìng)爭(zhēng)力。作為國內(nèi)第一臺(tái)自主...
【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市
【文章頁數(shù)】：134 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
中、美、英三國的癌癥5年生存率對(duì)比（2015年）[1.2]
只使用單一的手術(shù)或者放療就可以治愈[1.3]，其余大合使用上述三種或者更多的治療手段。而現(xiàn)實(shí)中大多癌癥時(shí)，基本為中晚期，一般都需要上述幾種方法療的有效手段之一，放射療法采用的主要介質(zhì)有：來流產(chǎn)生的 X 射線或γ射線、電子束流和強(qiáng)子束流（面從歷史的發(fā)展來分別簡(jiǎn)要介紹。物理學(xué)家倫琴（Wilhelm Conrad R ntgen）在 1895 年）美國人 Emil Herman Grubbe 就第一次使用了 X X 射線的放療的第一次大發(fā)展是在居里夫人發(fā)現(xiàn)放學(xué)獎(jiǎng)以后，它引起的轟動(dòng)效應(yīng)使得越來越多的公眾了。第二次大發(fā)展是基于二戰(zhàn)之后的加速器和相關(guān)技產(chǎn)生的高能電子束打靶產(chǎn)生高能 X 射線來對(duì)腫瘤進(jìn)射治療的直線加速器是在 1953 年建造于英國倫敦[
質(zhì)子放射治療。雖然高能質(zhì)子因其獨(dú)特的 Bragg Peak（見圖 1.2）的優(yōu)勢(shì)得到廣泛關(guān)注[1.8，1.9]，但由于在當(dāng)時(shí)建造質(zhì)子放療裝置的費(fèi)用高昂（主要是質(zhì)子加速器復(fù)雜龐大和相關(guān)治療裝置的費(fèi)用昂貴）以及相關(guān)影像技術(shù)不成熟，在此后的很長(zhǎng)一段時(shí)間質(zhì)子放療都沒有得到真正普及和發(fā)展。直到 20 世紀(jì) 70 年代開始，隨著 CT 技術(shù)的出現(xiàn)，質(zhì)子治療才進(jìn)入真正意義上的臨床研究，并于 1990 年在美國的加利福尼亞州的羅馬琳達(dá)大學(xué)（Loma Linda University）建成了質(zhì)子治療和研究中心（James M. Slater, MD Proton Treatment and Research Center）。它是第一臺(tái)真正意義的基于醫(yī)院的質(zhì)子治療中心，由費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室（FermiNational Accelerator Laboratory，簡(jiǎn)稱 FNAL）承建，共有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架數(shù) 3 個(gè)，水平束線 3 個(gè)，采用散射式束流配送系統(tǒng)[1.6，1.10]，整個(gè)治療裝置的布局圖如下所示（圖 1.3）。當(dāng)時(shí)籌建這臺(tái)裝置的小組，后來演變成了著名的粒子放射治療合作組織（ParticleTherapyCo-OperativeGroup，簡(jiǎn)稱 PTCOG）。羅馬琳達(dá)大學(xué)質(zhì)子治療中心成立至今共治療了 17500 名癌癥患者。
本文編號(hào)：3359635
【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市
【文章頁數(shù)】：134 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
中、美、英三國的癌癥5年生存率對(duì)比（2015年）[1.2]
只使用單一的手術(shù)或者放療就可以治愈[1.3]，其余大合使用上述三種或者更多的治療手段。而現(xiàn)實(shí)中大多癌癥時(shí)，基本為中晚期，一般都需要上述幾種方法療的有效手段之一，放射療法采用的主要介質(zhì)有：來流產(chǎn)生的 X 射線或γ射線、電子束流和強(qiáng)子束流（面從歷史的發(fā)展來分別簡(jiǎn)要介紹。物理學(xué)家倫琴（Wilhelm Conrad R ntgen）在 1895 年）美國人 Emil Herman Grubbe 就第一次使用了 X X 射線的放療的第一次大發(fā)展是在居里夫人發(fā)現(xiàn)放學(xué)獎(jiǎng)以后，它引起的轟動(dòng)效應(yīng)使得越來越多的公眾了。第二次大發(fā)展是基于二戰(zhàn)之后的加速器和相關(guān)技產(chǎn)生的高能電子束打靶產(chǎn)生高能 X 射線來對(duì)腫瘤進(jìn)射治療的直線加速器是在 1953 年建造于英國倫敦[
質(zhì)子放射治療。雖然高能質(zhì)子因其獨(dú)特的 Bragg Peak（見圖 1.2）的優(yōu)勢(shì)得到廣泛關(guān)注[1.8，1.9]，但由于在當(dāng)時(shí)建造質(zhì)子放療裝置的費(fèi)用高昂（主要是質(zhì)子加速器復(fù)雜龐大和相關(guān)治療裝置的費(fèi)用昂貴）以及相關(guān)影像技術(shù)不成熟，在此后的很長(zhǎng)一段時(shí)間質(zhì)子放療都沒有得到真正普及和發(fā)展。直到 20 世紀(jì) 70 年代開始，隨著 CT 技術(shù)的出現(xiàn)，質(zhì)子治療才進(jìn)入真正意義上的臨床研究，并于 1990 年在美國的加利福尼亞州的羅馬琳達(dá)大學(xué)（Loma Linda University）建成了質(zhì)子治療和研究中心（James M. Slater, MD Proton Treatment and Research Center）。它是第一臺(tái)真正意義的基于醫(yī)院的質(zhì)子治療中心，由費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室（FermiNational Accelerator Laboratory，簡(jiǎn)稱 FNAL）承建，共有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架數(shù) 3 個(gè)，水平束線 3 個(gè)，采用散射式束流配送系統(tǒng)[1.6，1.10]，整個(gè)治療裝置的布局圖如下所示（圖 1.3）。當(dāng)時(shí)籌建這臺(tái)裝置的小組，后來演變成了著名的粒子放射治療合作組織（ParticleTherapyCo-OperativeGroup，簡(jiǎn)稱 PTCOG）。羅馬琳達(dá)大學(xué)質(zhì)子治療中心成立至今共治療了 17500 名癌癥患者。
本文編號(hào)：3359635
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