激光離子源是產(chǎn)生強(qiáng)流高電荷態(tài)脈沖離子束的有效裝置,尤其是針對固態(tài)元素。激光離子源與射頻四極加速器(Radio Frequency Quadrupole-RFQ)基于直接等離子體注入方案(Direct Plasma Injection Scheme-DPIS)的組合作為離子治癌裝置的預(yù)注入器,可大大縮減整個裝置的規(guī)模和造價。碳離子和質(zhì)子在癌癥治療上各具優(yōu)勢,互為補(bǔ)充,因此未來離子治癌裝置的發(fā)展趨勢之一是能夠同時提供碳離子束和質(zhì)子束。目前,激光離子源產(chǎn)生的C⁶⁺離子束已可以滿足治癌同步加速器單次單圈注入的要求。為了滿足未來離子治癌裝置的需求,需要針對激光離子源產(chǎn)生質(zhì)子束展開研究,本論文的重點(diǎn)是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一——固態(tài)氫靶系統(tǒng)的研制。目前,在不同研究領(lǐng)域制備固態(tài)氫靶的方法主要有四種:沉積法、鑄造法、冷凝法和擠出法,通過比較它們的優(yōu)缺點(diǎn),并結(jié)合激光離子源的特點(diǎn)和對靶的要求,確定用沉積法來制備固態(tài)氫靶。針對近物所激光離子源參數(shù)以及計劃達(dá)到的激光打靶頻率,進(jìn)行了冷量計算、漏熱分析,采用兩級G-M制冷機(jī)(>1.5W@4.2K,35 W@50 K)作為冷源,設(shè)計了相應(yīng)的低...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1不同粒子穿透人體組織時能量分布曲線

義療手段主要是利用光子束（X射線和γ射線），LET（linearenergytransfer，線性能量傳遞）曲損失在了穿透路徑上，導(dǎo)致病患區(qū)的癌細(xì)胞得不損。采用質(zhì)子或重離子作為治療束則可以徹底解或重離子在穿透人體組織時LET呈布拉格峰型在病患處釋放，精準(zhǔn)地消滅癌細(xì)胞。....

圖2.1基于TNSA機(jī)制的新型醫(yī)用質(zhì)子加速器概念

圖2.1基于TNSA機(jī)制的新型醫(yī)用質(zhì)子加速器概念2.1.1.1質(zhì)子源質(zhì)子源一般使用雙層箔靶或近臨界密度氣體靶，兩者各有優(yōu)勢。a.雙層箔靶一般采用富氫元素的箔片附著于Al基底的靶結(jié)構(gòu)，加基底是為了避免箔片在激光輻照下變形，此外Al是較重元素，能提供更多的電子。實驗....

圖2.2普通的箔靶（左）和改進(jìn)的箔靶（右）

圖2.1基于TNSA機(jī)制的新型醫(yī)用質(zhì)子加速器概念般使用雙層箔靶或近臨界密度氣體靶，兩者各有優(yōu)勢。富氫元素的箔片附著于Al基底的靶結(jié)構(gòu)，加基底是為變形，此外Al是較重元素，能提供更多的電子。實驗邊緣場效應(yīng)會導(dǎo)致質(zhì)子束橫向發(fā)散，故可在基底上開一直，作為一種改進(jìn)的靶結(jié)構(gòu)....

圖2.3近臨界氣體靶裝置

激光離子源固態(tài)氫靶系統(tǒng)研制幾個MeV，而多孔箔靶的能量轉(zhuǎn)移效率和質(zhì)子能量都有了顯著地增長了抑制束流橫向發(fā)散，還有助于等離子體對激光能量的吸收。了使用帶孔的箔靶，使用脈寬更短的激光或更小厚度（亞μm到幾個μ均有利于能量轉(zhuǎn)移效率的提高[15]，但因為技術(shù)的限制，脈寬更短的激光，因....

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