重离子治癌装置4 MeV/u IH型漂移管直线注入器的动力学设计

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杜衡, 原有进, 殷学军, 王科栋, 李钟汕, 李小妮, 王志军, 曲国峰, 许小伟, 陆元荣, 杨建成, 夏佳文. 2018: 重离子治癌装置4 MeV/u IH型漂移管直线注入器的动力学设计, 原子核物理评论, 35(1): 34-39. doi: 10.11804/NuclPhysRev.35.01.034
引用本文: 杜衡, 原有进, 殷学军, 王科栋, 李钟汕, 李小妮, 王志军, 曲国峰, 许小伟, 陆元荣, 杨建成, 夏佳文. 2018: 重离子治癌装置4 MeV/u IH型漂移管直线注入器的动力学设计, 原子核物理评论, 35(1): 34-39. doi: 10.11804/NuclPhysRev.35.01.034
DU Heng, YUAN Youjin, YIN Xuejun, WANG Kedong, LI Zhongshan, LI Xiaoni, WANG Zhijun, QU Guofeng, XU Xiaowei, LU Yuanrong, YANG Jiancheng, XIA Jiawen. 2018: Design of a 4 MeV/u IH-DTL Injector for Cancer Therapy, Nuclear Physics Review, 35(1): 34-39. doi: 10.11804/NuclPhysRev.35.01.034
Citation: DU Heng, YUAN Youjin, YIN Xuejun, WANG Kedong, LI Zhongshan, LI Xiaoni, WANG Zhijun, QU Guofeng, XU Xiaowei, LU Yuanrong, YANG Jiancheng, XIA Jiawen. 2018: Design of a 4 MeV/u IH-DTL Injector for Cancer Therapy, Nuclear Physics Review, 35(1): 34-39. doi: 10.11804/NuclPhysRev.35.01.034

重离子治癌装置4 MeV/u IH型漂移管直线注入器的动力学设计

  • 摘要: 基于KONUS束流动力学理论,完成了一台工作频率为162.5 MHz、占空比为1%的交叉指型漂移管直线注入器(IH-DTL)的动力学设计.该IH-DTL内置两套三组合四极透镜,共有41个加速单元,可为同步加速器提供流强400 eμA、能量4 MeV/u的C4+束流.在动力学设计过程中着重对每个加速间隙的同步能量偏差、注入相位和间隙电压等参数进行优化,使得该IH-DTL的横向归一化RMS接收度达到0.24 πmm·mrad,且横纵向归一化发射度增长小于10%,有利于提高同步环的注入效率.然后根据动力学设计的结构参数进行IH-DTL的高频仿真计算,将得到的三维电磁场分布导入PIC粒子跟踪程序中进行束流动力学模拟.动力学模拟结果显示,束流在IH-DTL出口的横向自然发射度小于13πmm·mrad,达到了同步环的注入要求,而且在7%的垂直二极场分量下,束流中心的横向偏移在士0.5 mm以内,整体的束流传输效率高于99%.
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出版历程
  • 刊出日期:  2018-01-01

重离子治癌装置4 MeV/u IH型漂移管直线注入器的动力学设计

  • 中国科学院近代物理研究所,兰州730000;中国科学院大学,北京100049;惠州离子科学研究中心,广东惠州516003
  • 中国科学院近代物理研究所,兰州,730000
  • 中国科学院近代物理研究所,兰州730000;惠州离子科学研究中心,广东惠州516003
  • 中国科学院近代物理研究所,兰州730000;中国科学院大学,北京100049
  • 北京大学重离子物理研究所,北京,100871

摘要: 基于KONUS束流动力学理论,完成了一台工作频率为162.5 MHz、占空比为1%的交叉指型漂移管直线注入器(IH-DTL)的动力学设计.该IH-DTL内置两套三组合四极透镜,共有41个加速单元,可为同步加速器提供流强400 eμA、能量4 MeV/u的C4+束流.在动力学设计过程中着重对每个加速间隙的同步能量偏差、注入相位和间隙电压等参数进行优化,使得该IH-DTL的横向归一化RMS接收度达到0.24 πmm·mrad,且横纵向归一化发射度增长小于10%,有利于提高同步环的注入效率.然后根据动力学设计的结构参数进行IH-DTL的高频仿真计算,将得到的三维电磁场分布导入PIC粒子跟踪程序中进行束流动力学模拟.动力学模拟结果显示,束流在IH-DTL出口的横向自然发射度小于13πmm·mrad,达到了同步环的注入要求,而且在7%的垂直二极场分量下,束流中心的横向偏移在士0.5 mm以内,整体的束流传输效率高于99%.

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