[发明专利]一种紧凑型束流图像重现的传输系统

说明书

本发明涉及一种紧凑型束流图像重现的传输系统，包括：第一横向聚焦单元，输入端与漂移管直线加速器输出端连接；第一聚束器，输入端与第一横向聚焦单元输出端连接；第一横向偏转单元，输入端与第一聚束器输出端连接；第二横向聚焦单元，输入端与第一横向偏转单元输出端连接；第二横向偏转单元，输入端与第二横向聚焦单元输出端连接；第二聚束器，输入端与第二横向偏转单元输出端连接；第三横向聚焦单元，连接在第二聚束器和边耦合漂移管直线加速器之间。本发明能够实现传统直线加速器折叠的功能，解决了其占地空间大的问题，为肿瘤治疗医用直线加速器领域提供了设计思路，使肿瘤治疗设备占地更小、成本更低、运维更方便，更利于质子治疗技术的普及和发展。

技术领域

本发明涉及一种束流传输系统，具体是关于一种紧凑型束流图像重现的传输系统，属于质子治疗技术领域。

背景技术

医用质子加速器作为肿瘤治疗设备在国际范围内已被广泛应用，由于质子束流的能量沉积具有较窄的布拉格峰效应，因此针对肿瘤细胞进行靶向杀伤的质子束治疗被誉为全球最尖端的放射治疗技术，相比X射线、电子治疗等传统技术能够极大程度降低肿瘤病灶周边健康组织器官的损伤。

目前的质子治疗加速器通常采用质子回旋加速器、同步加速器或直线加速器等，这三种加速器技术相对较为成熟。但是回旋加速器由于其能量固定，额外降能调节设备的投入增加运行难度、成本及辐射活化等问题；同步加速器所供束流粒子数较少，平均流强低，且占地面积较大；而直线加速器具有注入引出方便等优势，但仍存在束流方向占地空间大等问题。因此，紧凑型折叠直线加速器在肿瘤治疗方面的技术创新是目前国内外业界重点研究方向。

紧凑型折叠直线加速器通过将直线加速器从中间某加速段后面进行截断，通过束流传输线匹配实现束流方向的偏转后，再进行更高能量的加速，从而减少占地空间。但是，偏转型束流传输线的主要难点包括：①从某加速段之间截断加速器并设计偏转传输线，意味着传输线入口及出口束流匹配参数需要实现图像重现，传输线束流动力学设计要求较高，需要传输线具有较高的匹配能力；②偏转段如果未设计消色散结构会导致下游束流品质变差，同时增加偏转段束流丢失几率；③偏转段的实现需要多台二极磁铁及四极磁铁、校正磁铁、聚束器及相应束流诊断元件来保证束流传输匹配，会增加调试难度；④过长的横向聚焦段设计会导致束流纵向相宽变大，增加与下游加速器的纵向匹配难度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种紧凑型束流图像重现的传输系统，以解决传统直线加速器束流方向占地空间大的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种紧凑型束流图像重现的传输系统，包括通过真空管依次连接的：第一横向聚焦单元，其输入端与漂移管直线加速器的输出端连接，用于束流偏转前的横向匹配；第一聚束器，其输入端与所述第一横向聚焦单元的输出端连接，用于束流纵向的匹配；第一横向偏转单元，其输入端与所述第一聚束器的输出端连接，用于使束流偏转90°；第二横向聚焦单元，其输入端与所述第一横向偏转单元的输出端连接，用于束流的再次横向匹配；第二横向偏转单元，与所述第一横向偏转单元呈对称布置，且所述第二横向偏转单元的输入端与所述第二横向聚焦单元的输出端连接，用于使束流再次偏转90°；第二聚束器，其输入端与所述第二横向偏转单元的输出端连接，用于束流的再次纵向匹配；第三横向聚焦单元，其输入端与所述第二聚束器的输出端连接，其输出端与边耦合漂移管直线加速器的输入端连接，用于束流偏转后的横向匹配。

所述的传输系统，优选地，在所述第一聚束器与所述第一横向偏转单元之间、所述第二横向偏转单元与所述第二聚束器之间以及所述第三横向聚焦单元与所述边耦合漂移管直线加速器之间均设置有经过束流标定的束流位置探测器，用于束流位置和相位信息探测；同时，利用所述束流位置探测器的探头及电子学所提取的束流感应电荷量的模拟数字转换器信号以具备束流流强测量功能，用于对传输系统的传输效率实现非拦截式探测。

所述的传输系统，优选地，所述第一横向聚焦单元为至少三个并排布置且带校正线圈的第一四极透镜。