本发明专利技术涉及一种质子和轻离子同步加速器、含该加速器的治疗系统及应用，包括若干束流偏转单元和若干直线段，若干所述束流偏转单元间隔布置在一个环形上并通过真空管顺次首尾连接，用于对束流进行偏转；若干直线段，依次形成于若干所述束流偏转单元之间，用于对束流进行聚焦、注入、加速、进出。本发明专利技术的加速器系统可以对质子和3He、4He等多种轻离子进行加速，不仅可以利用质子进行全身治疗，同时还可以使用轻离子束流进行浅层肿瘤治疗，如黑色素瘤、五官头颈肿瘤、前列腺肿瘤等，多种离子互为补充，拓宽了质子加速器肿瘤适应症的范围。拓宽了质子加速器肿瘤适应症的范围。拓宽了质子加速器肿瘤适应症的范围。
【技术实现步骤摘要】
质子和轻离子同步加速器、含该加速器的治疗系统及应用
[0001]本专利技术涉及质子和轻离子同步加速器、含该加速器的治疗系统及应用，属于医疗设备
技术介绍
[0002]由于离子束对生物体的照射具有倒转的深度剂量分布和较高的相对生物学效应，在杀死肿瘤细胞的同时能够更好的避免对正常细胞的伤害，使得离子治癌成为当今国际上先进有效的癌症放射治疗方法。目前离子治癌最常用的离子是质子和碳离子，两者在适应症和造价方面有较大的区别。
[0003]碳离子线性能量密度、相对生物效应、侧向散射优势更为显著，能够产生难以修复的DNA双链断裂(DSB)，通常用作癌症治疗的最优选择，但是由于碳离子加速器的能量需要在430MeV/u以上，磁刚度较大，装置占地面积大，投资规模较高；质子治疗装置需要的磁刚度低，通常采用固定能量加速器，成本低，技术相对成熟，占地面积也较小，市场推广难度较低，但质子束传能线密度(LET)低，只能打断DNA单链，对肿瘤的治疗效果略差一些。
[0004]如果能够在质子加速器规模和加速能力范围内，同时提供生物学效应与碳离子接近的离子，如“3
He”或“4
He”，将不仅可以用于常规质子适应癌症种类的治疗，还可以有效覆盖浅层肿瘤，如黑色素瘤、五官头颈肿瘤、前列腺肿瘤、乳腺肿瘤等，达到一机多用的目的。
[0005]治癌装置的占地面积也是推广过程中的一个难题，现有技术中公开的同步加速器多采用正多边形周期性结构，例如采用六重同步环技术路线或八重同步环技术路线，周长大但是可用的直线节短，为了在直线段安装体积较大的注入引出装置，全对称结构会导致同步环周长和占地面积增加，造成投资增加。
技术实现思路
[0006]针对上述突出问题，本专利技术提供一种质子和轻离子同步加速器、含该加速器的治疗系统及应用，该加速器系统采用ECR离子源产生质子、3He或4He等多种轻离子，并采用直线加速器作为注入器、两折对称同步环作为主加速器的小型化医用质子和轻离子加速器系统，从供束种类和加速器结构两个方面进行改进，拓宽了癌症种类的治疗范围，大大降低了系统占地面积和造价。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0008]本专利技术第一方面涉及一种质子和轻离子同步加速器，包括：
[0009]若干束流偏转单元和若干直线段，若干所述束流偏转单元间隔布置在一个环形上并通过真空管顺次首尾连接，用于对束流进行偏转；
[0010]若干直线段，依次形成于若干所述束流偏转单元之间，用于对束流进行聚焦、注入、加速、引出；
[0011]若干所述直线段包括同步加速器短直线段和同步加速器长直线段，其中束流注入的所述同步加速器长直线段上设置有注入切割磁铁和注入静电偏转板，束流引出的所述同
步加速器长直线段上设置有引出切割磁铁，沿束流方向与引出束流的所述同步加速器长直线段上游相邻的所述同步加速器长直线段上设置有引出静电偏转板，其中一个所述同步加速器长直线段上设置高频加速装置，所述同步加速器短直线段位于相邻两个所述同步加速器长直线段之间；该同步加速器能对多种轻离子和质子进行加速。
[0012]所述的质子和轻离子同步加速器，优选地，所述束流偏转单元和所述直线段的数量均为6，分别为第一至第六束流偏转单元和第一至第六直线段；
[0013]其中，所述第一直线段中设置有所述引出静电偏转板，用于将引出离子从循环束中切割分离；所述第三直线段中设置有所述注入切割磁铁和所述注入静电偏转板，所述注入切割磁铁用于将束流偏转到靠近注入轨道，所述注入静电偏转板用于将经过所述注入切割铁传输的束流进一步偏转至束流接受度内；所述第四直线段中设置所述高频加速装置，用于对束流进行加速；所述第六直线段中设置有第一引出切割磁铁和第二引出切割磁铁，用于将经过引出静电偏转板切割分离的离子引出同步加速器。
[0014]所述的质子和轻离子同步加速器，优选地，所述第一至第六束流偏转单元均为60
°
偏转二极磁铁，用于改变束流的运动方向，使束流在所述同步加速器内的运动轨迹构成一个闭合的圆形。
[0015]所述的质子和轻离子同步加速器，优选地，所述第一直线段、所述第三直线段、所述第四直线段和所述第六直线段均为同步加速器长直线段，所述第二直线段和所述第五直线段均为同步加速器短直线段，且所述同步加速器短直线段和所述同步加速器长直线段的长度之比为1：2～1：5。
[0016]所述的质子和轻离子同步加速器，优选地，在所述第四直线段中还设置有射频激励慢引出装置，用于增大稳定区中束流发射度，使束流进入非稳定区，接着被引出静电偏转板引出。
[0017]所述的质子和轻离子同步加速器，优选地，在每个所述同步加速器长直线段的入口端和出口端均设置有一台聚焦四极磁铁和散焦四极磁铁，用于对束流进行聚焦和散焦。
[0018]所述的质子和轻离子同步加速器，优选地，每一所述散焦四极磁铁的附近设置有一台校正磁铁，所述校正磁铁用于对束流轨道进行调整和优化；每一所述聚焦四极磁铁的附近设置有一台六极磁铁，所述六极磁铁包括共振六极磁铁和色品六极磁铁，其中所述第一直线段和所述第四直线段上为所述共振六极磁铁，用于在相空间中建立三阶共振慢引出所需的稳定区和非稳定区，所述第三直线段和所述第六直线段上为所述色品六极磁铁，用于调整同步加速器色品以满足Hardt条件。
[0019]所述的质子和轻离子同步加速器，优选地，在所述第二直线段、所述第三直线段和所述第四直线段中均设置有一台注入凸轨(Bump)磁铁，用于将循环束流平衡轨道凸起，使经过所述注入静电偏转板偏转的束流可以进入环接受度，在注入过程中逐渐下降，避免返回束流打在所述注入静电偏转板上而损失，同时还完成束流在相空间的涂抹注入。
[0020]所述的质子和轻离子同步加速器，优选地，在所述第一直线段、所述第二直线段和所述第六直线段中均设置有一台引出凸轨(Bump)磁铁，引出凸轨磁铁用于引出阶段在引出静电板处建立局部凸轨，使束流更加靠近引出静电偏转板，减小引出最后三圈轨道的振荡幅度，减小同步加速器真空管道尺寸，同时引出凸轨磁铁也可以使束流更加靠近引出切割磁铁，减小引出静电偏转板所需的踢角和引出难度。
[0021]本专利技术第二方面提供一种含上述质子和轻离子同步加速器的治疗系统，还包括离子源、直线加速器、束线以及治疗终端，所述离子源的输出端与所述直线加速器的输入端连接，所述直线加速器的输出端与所述质子和轻离子同步加速器的输入端连接，所述质子和轻离子同步加速器的输出端通过所述束线与所述治疗终端连接。
[0022]本专利技术第三方面还提供一种上述治疗系统在癌症治疗中的应用。
[0023]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0024]1、本专利技术的加速器系统可以对质子和3He、4He等多种轻离子进行加速，不仅可以利用质子进行全身治疗，同时还可以使用轻离子束流进行浅层肿瘤治疗，如黑色素瘤、五官头颈肿瘤、前列腺肿瘤、乳腺肿瘤等，多种离子互为补充，在利用质子治疗全身肿本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种质子和轻离子同步加速器，其特征在于，包括：若干束流偏转单元和若干直线段，若干所述束流偏转单元间隔布置在一个环形上并通过真空管顺次首尾连接，用于对束流进行偏转；若干直线段，依次形成于若干所述束流偏转单元之间，用于对束流进行聚焦、注入、加速、引出；若干所述直线段包括同步加速器短直线段和同步加速器长直线段，其中束流注入的所述同步加速器长直线段上设置有注入切割磁铁和注入静电偏转板，束流引出的所述同步加速器长直线段上设置有引出切割磁铁，沿束流方向与引出束流的所述同步加速器长直线段上游相邻的所述同步加速器长直线段上设置有引出静电偏转板，其中一个所述同步加速器长直线段上设置高频加速装置，所述同步加速器短直线段位于相邻两个所述同步加速器长直线段之间；该同步加速器能对多种轻离子和质子进行加速。2.根据权利要求1所述的质子和轻离子同步加速器，其特征在于，所述束流偏转单元和所述直线段的数量均为6，分别为第一至第六束流偏转单元和第一至第六直线段；其中，所述第一直线段中设置有所述引出静电偏转板，用于引出离子从循环束中切割分离；所述第三直线段中设置有所述注入切割磁铁和所述注入静电偏转板，所述注入切割磁铁用于将束流偏转到靠近注入轨道，所述注入静电偏转板用于将经过所述注入切割铁传输的束流进一步偏转至束流接受度内；所述第四直线段中设置所述高频加速装置，用于对束流进行加速；所述第六直线段中设置有第一引出切割磁铁和第二引出切割磁铁，用于将经过引出静电偏转板切割分离的离子引出同步加速器。3.根据权利要求2所述的质子和轻离子同步加速器，其特征在于，所述第一至第六束流偏转单元均为60
°
偏转二极磁铁，用于改变束流的运动方向，使束流在所述同步加速器内的运动轨迹构成一个闭合的圆形。4.根据权利要求2所述的质子和轻离子同步加速器，其特征在于，所述第一直线段、所述第三直线段、所述第四直线段和所述第六直线段均为同步加速器长直线段，所述第二直线段和所述第五直线段均为同步加速器短直线段，且所述同步加速器短直线段和所述同步加速器长直线段的长度之比为1：2～1：5。5.根据权利要求2所述的质子和轻离子同步...
【专利技术属性】
技术研发人员：詹文龙，夏佳文，杨建成，申国栋，任航，马力祯，石健，
申请(专利权)人：惠州离子科学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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