【摘要】：布拉格峰特性使得質(zhì)子治療具有高療效低副作用等優(yōu)良特性,成為國際上最先進(jìn)的癌癥治療手段之一,廣泛應(yīng)用于臨床治療。我國也開始引入并大力研發(fā)質(zhì)子治療技術(shù),上海質(zhì)子治療示范裝置是國內(nèi)首臺自主研究設(shè)計(jì)的質(zhì)子治療裝置,是我國質(zhì)子治療技術(shù)國產(chǎn)化的開端,意義重大。精確治療需要高品質(zhì)的引出束流,對引出的均勻性、穩(wěn)定性以及開關(guān)反應(yīng)特性都有很高的要求。因此,上海質(zhì)子治療示范裝置采用了RF-KO激勵(lì)的三階共振慢引出技術(shù)。在RF-KO、高頻腔、共振六極鐵等作用下質(zhì)子在同步加速器中的運(yùn)動軌跡較為復(fù)雜,難以用簡單的公式進(jìn)行計(jì)算,需要對巨大數(shù)量的粒子運(yùn)動過程進(jìn)行跟蹤模擬,才能得到引出束流的輸出特性和合適的控制參數(shù),確保得到合乎要求的引出束流。本文從三階共振RF-KO慢引出的理論出發(fā)介紹了AM調(diào)制、RF-KO掃頻信號選擇、快四極鐵等技術(shù)的原理和應(yīng)用方法,分析了對引出束流穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的因素。根據(jù)質(zhì)子治療同步加速器結(jié)構(gòu),構(gòu)建基于MATLAB的不同慢引出模型,并比較了它們的特性和優(yōu)缺點(diǎn),最終選擇了兼顧速度和跟蹤精度的分段傳輸矩陣模型作為粒子跟蹤工具。利用獲得的模型結(jié)合不同參數(shù),進(jìn)行了大量的跟蹤模擬,給出了共振六極鐵、色品、工作點(diǎn)、動量分散、電源紋波以及加速腔電壓等加速器參數(shù)變化對束流輸出的引出效率、均勻性、穩(wěn)定性、開關(guān)特性的影響,并給出這些參數(shù)的合適的取值;為實(shí)現(xiàn)束流的快速開關(guān),使用了快四極鐵和附帶的單頻RF-KO信號,通過模擬給出了四極鐵強(qiáng)度、RF-KO頻率及強(qiáng)度的選擇。總之,本文通過理論分析和跟蹤模擬給出了加速器主要因素對慢引出束流輸出特性的影響,并選擇了優(yōu)化值,為今后上海質(zhì)子治療裝置同步加速器慢引出的調(diào)試提供參考。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH77

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