跑道式医用电子回旋加速器的原理

跑道式医用电子回旋加速器的原理

一

仪器原理

跑道式医用电子回旋加速器的原理 周鸾杰宋传军2周宝林 3 (. 1哈尔滨医科大学附属第五医院黑龙江省大庆市 13 1;.庆油田总医院 6 3 12大 黑龙江省大庆市 1 3 1 ) 63 1 黑龙江省大庆市 1 3 1; .庆市交通局 6 3 1 3大

摘要带电粒子加速器是核物理实验研究的重要工具 .恶性肿瘤的放射治疗中占有重要的地位着重介绍了电子回在旋加速器原理 .点介绍了跑道式电子回旋加速器的工作原理 .对电子回旋加速器和电子直线加速器的特点进行了重并 比较。

关键字电子回旋加速器原理；跑道式电子回旋加速器：同步谐振：电子注入 中图分类号： 9 .9 R1 73 文献标志码： C文章编号：0 3 8 6 ( 0 7) 1 0 6— 2 10— 8 8 2 0 1 - O 4 0

M e c lr di a unw ay m i r r c ot on Z O u n j’S G C u n iR。 H a—i H U L a -i。 ON h a -M Z OU B o l0 e n

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i rt i it d ce o r e he r f me i a r n y l c r se pe sd a d t o o s c a a eitc r o p r d wi lcr n ln a c ee ao . h rctrsisa e c m a e t ee to ie ra c lr tr h

K ywod mco n rn a co n sn ho i t nrsn ne e cr i i et n e r i t;u w ymi t; ycrnz i o ac; l t nc n c o rr o rr o ao e e o j i

1医用电子回旋加速器原理

场区 .放置由多个谐振腔组成的腔链 .当于一个小型驻波能相 电子直线加速器 .次通过可以获得几十 Me的能量增量。每 V 2医用跑道型电子回旋加速器原理

医用电子回旋加速器是一种利用直流磁场控制电子反复穿过谐振加速腔或驻波加速管实现多次加速 .最终达到所需

能量的电子加速设备对于常规的单腔加速的圆形电子回旋 加速器 .直流均匀磁场的控制下 .在电子运动轨迹为近似相切

2 1同步谐振条件 .

7:型+7:^ 1 l一Dl r C C

腔中心的一组由小到大的直径相差一固定值的圆 对于跑道式电子回旋加速器 .电子轨迹是一组相切于驻

AT=g o T

波腔链轴线的、由小到大的闭合跑道型曲线。种电子加速器这 也可以看作是一种电子多次折返通过加速管的特殊电子直线加速器。

=+gn 1】 (一 ) 多数情况下 .经过一次加速的电子能量在2 M V以上 . e这

里认为电子速度等于光速能量增长关系： =+ (一 ) 】 gn 1一 】

和所有利用交变电磁场进行多次加速的加速器一样 .实 现电子多次回旋加速的基本条件是：必须满足同步谐振条件和运动稳定性条件 (相稳定及同步聚焦稳定 )。常规的圆形电子回旋加速器中 .为使圆形轨道不至畸变太大 .速腔厚度尺寸受限制，只能使用单腔，一圈的能加且每

两端圆弧形轨迹直径： + (一 ) D= g n 1一 相邻轨迹直线段的间距： D=△ 2_相运动 2

量增量较小磁场只能取相对较低的值 .如用 3 0 H微波

0m z 0 源 .应磁场强度约在 02相 . T左右，铁尺度较大。高微波频 磁提率 .可提高磁场值并减少相应尺寸。增加了获得高功率微虽但波源的难度及造成结构上的困难Ⅲ 跑道型电子回旋加速器 .加速装置位于无磁场的空间 .有

对于小型跑道式电子回旋加速器 .尽管在直线加速器段

内 .子以光速运动认为没有相运动 .跑道型轨道问仍存在电但 相振荡 .振荡形式与圆形电子回旋加速器中的情况相似。其其相运动的差分方程：

较大扩展余地 .圈能量增量可以较高，每相应磁场值就高。因 而可以得到高的能量 .而尺寸较小，然，体磁铁边缘效应当分的调整补偿会比较复杂小型跑道型电子回旋加速器目当于相 把圆形电子回旋加速器从公共直径处分成 2个半圆 .中间拉

2【

盟

.1】

对小的相振荡 .线性化同样可求得。经 这里有一点须说明 .电子经过加速段的时间可能长达几

开了距离 ( )组成，端相当于 2个弯转磁铁，间为无磁 d后两中 作者简介：鸾杰，士，级工程师，周硕高主要从事控制理？与控制工程方面

个高频周期，因此式中涉及的相位，均是指经过折合的、 是穿过加速段中心处的等效相位和平衡相位。 23电子注入及弓出 . l

的研究工作；宋传军，高级工程师。

A医疗卫生装备 0 7年 1月第 2 20 1 8卷第 1期 1 U。 T Chn e Me c l uime t u a 1 8 NO 1 v mbe o0 ies dia Eq p n r lVo . . 1 No e Jo n 2 r 2 7