重離子腫瘤治療示范裝置注入器—緊湊型回旋加速器研制成功并達(dá)到碳離子束7MeV/u @10微安設(shè)計(jì)指標(biāo)

發(fā)布時間:2015-06-17
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由中國科學(xué)院近代物理研究所自主設(shè)計(jì)、蘭州科近泰基新技術(shù)有限責(zé)任公司加工制造的重離子腫瘤治療示范裝置注入器——緊湊型回旋加速器(圖1),在近代物理所調(diào)試成功。加速器引出碳離子束能量7MeV/u,引出束流強(qiáng)度達(dá)到12微安(圖2),超出10微安束流強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)。

該加速器是世界上首臺治癌專用的碳離子回旋加速器,也是世界上首臺沒有任何磁場墊補(bǔ)線圈的重離子回旋加速器。該回旋加速器的成功調(diào)試,是我國自主研制的首臺重離子腫瘤治療專用裝置項(xiàng)目順利進(jìn)行的一個重要里程碑,。

該回旋加速器采用全永磁高電荷態(tài)ECR離子源,離子源產(chǎn)生12C5+離子束,12C5+束流通過軸向注入線注入到回旋加速器內(nèi),每圈束流經(jīng)過4次加速,最終能量加速到7MeV/u。2014年8月完成回旋加速器的總體安裝,8月17日首次引出束流,經(jīng)過多次調(diào)試,9月26日在加速器外12C5+離子束流強(qiáng)度測量達(dá)到12微安。目前正在進(jìn)一步調(diào)試,以提高束流的長期穩(wěn)定性。

為了降低造價和便于商業(yè)運(yùn)行,該回旋加速器采用了緊湊型設(shè)計(jì)方案,加速器內(nèi)沒有設(shè)置任何磁場墊補(bǔ)線圈,完全依靠高精度三維磁場設(shè)計(jì)、精密加工的深谷型磁鐵獲得所需的等時性磁場。該加速器的另一創(chuàng)新設(shè)計(jì)是在引出區(qū)采用一種特殊的C型鐵進(jìn)行磁場梯度調(diào)節(jié),并用一小對線圈進(jìn)行等時場補(bǔ)償。

圖1 7MeV/u @10微安碳離子回旋加速器

圖2 加速器外法拉第筒12C5+束流強(qiáng)度10微安測試截圖