CN106211535B - 一种有效控制降能器后质子束流发射度的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有效控制降能器后质子束流发射度的装置及方法。所述装置包括：第一准直器，第一准直器支架，双盘紧凑型能量调制盘，第二准直器，第二准直器支架；其中，第一准直器通过第一准直架安装在双盘紧凑型能量调制盘的粒子束入射端，第二准直器通过第一准直架安装在双盘紧凑型能量调制盘的粒子束出射端。本发明利用在降能器束流路径前后位置安放两个结构不同的准直器装置，实现对穿过降能器的不同能量的粒子束发射度的有效控制，结构简单，安放在降能器内部，操作方便，易于辐射防护和剂量屏蔽，是一种有效的紧凑型可控制发射度的降能器解决方案。

Description

一种有效控制降能器后质子束流发射度的装置及方法
技术领域
本发明属于粒子加速器技术和粒子治疗领域，具体涉及一种用于有效控制降能器后质子束流发射度的方法。
背景技术
在粒子加速器领域，尤其是用于质子和重离子治疗的加速器技术领域，为了降低设备造价成本，多数采用紧凑型固定能量加速器作为粒子源，为了改变从加速器引出的粒子束的能量，实现粒子束在人体内病灶的不同照射深度，通常利用降能器装置来实现。如图5所示，一套质子治疗系统包括1回旋加速器，2降能器，3束流线，4旋转机架治疗头等四个部分组成。
粒子束在穿过降能器后，除了产生能量衰减外，还会因为在物体块内的不断碰撞散射，造成发射度的急剧增加。通常是采用在降能器后通过安装准直器或者分析磁铁等方式，对穿过降能器的束流进行杂散束流拦截和束流偏转分析。以控制粒子束的束流发射度，提高束流品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效控制降能器后质子束流发射度的方法，通过利用安装在降能器内部的两个结构不同的准直器方式，实现对粒子束穿过降能器前后的发射度有效控制。
本发明涉及一种有效控制降能器后质子束流发射度的方法，可用于质子和重离子治疗时，为束流输运线上，穿过降能器的不同能量的粒子束提供一种有效的发射度控制方法。为了实现这个目的，需要在降能器内部，粒子束路径上安放两个结构不同的准直器，以控制束流的发射度变化。本发明装置包括：一对紧凑型双盘螺旋式旋转机构，双盘采用等直径、等中心结构方式，紧凑型对称安装，每个盘上安放一组不同厚度的物体块，两套独立电机旋转和支撑机构，在装置上安放有相应的位置测量和定位装置(未图示)，在双盘前后安放两个结构不同的准直器。
本发明提供了一种有效控制降能器后质子束流发射度的方法。利用在降能器束流路径前后位置安放两个结构不同的准直器装置，实现对穿过降能器的不同能量的粒子束发射度的有效控制。结构简单，安放在降能器内部，操作方便。易于辐射防护和剂量屏蔽。是一种有效的紧凑型可控制发射度的降能器解决方案。
附图说明
图1是本发明中使用的双盘紧凑型能量调制盘的结构示意图。
图2是本发明的一种用于可有效控制束流发射度的装置结构示意图。
图3是第一准直器结构示意图。
图4是第二准直器结构示意图。
图5为现有技术中质子治疗系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，为本发明中使用的双盘紧凑型能量调制盘(即降能器)，包括：第一旋转电机1，第一旋转支撑盘2，第一组物体块3，第二旋转电机4，第二旋转支撑盘5，第二组物体块6，降能器支撑装置7组成。所述第一组物体块安装在第一旋转支撑盘上，第一旋转电机连接并驱动第一旋转支撑盘的转动；所述第二组物体块安装在第二旋转支撑盘上，第二旋转电机连接并驱动第二旋转支撑盘的转动。所述第一、二旋转支撑盘均安装在降能器支撑装置上。所述第一、二旋转电机可同时运动。
上述物体块通常采用石墨等低Z值材料，依据能量细分要求，每组数量可为10-20个，两组物体块数量可相同，也可不同。两组物体块紧贴，采用两套独立电机旋转和支撑机构，通过独立旋转两个盘式机构，可实现100-400种不同厚度物理块的组合，在显著降低物体块个数的同时，极大的提高了能量细分精度。
如图2所示，本发明的一种用于改变加速器引出粒子束能量的装置，主要由第一准直器8，第一准直器支架9，双盘紧凑型能量调制盘10，第二准直器11，第二准直器支架12组成。其中，第一准直器8通过第一准直架9安装在双盘紧凑型能量调制盘10的粒子束入射端，第二准直器11通过第二准直架12安装在双盘紧凑型能量调制盘10的粒子束出射端。
工作时，如图2所示，粒子束首先穿过第一准直器，如图3所示，该准直器采用可变孔径结构，控制入射到降能器的粒子束直径，阻挡发射度较大的杂散粒子。粒子束通过降能器物体块，能量发生变化，粒子束发射度变大，束流直径变大，尤其是用到能量降低较大的粒子束时，实际束流损失大于将80％，粒子束穿过第二准直器，如图4所示该准直器采用等直径长孔径结构，能够将大量杂散束流和发射度较大的束流阻挡，使得穿过第二准直器的粒子束发射度得到有效控制，有利于后面束流输运线和治疗端的布局和磁铁设计。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种有效控制降能器后质子束流发射度的装置，其特征在于：
所述装置包括：第一准直器，第一准直器支架，双盘紧凑型能量调制盘，第二准直器，第二准直器支架；
其中，第一准直器通过第一准直架安装在双盘紧凑型能量调制盘的粒子束入射端，第二准直器通过第一准直架安装在双盘紧凑型能量调制盘的粒子束出射端；
所述双盘紧凑型能量调制盘中，双盘采用等直径、等中心结构方式，紧凑型对称安装，每个盘上安装一组不同厚度的物体块；
所述双盘紧凑型能量调制盘包括如下结构：第一旋转电机，第一旋转支撑盘，第一组物体块，第二旋转电机，第二旋转支撑盘，第二组物体块，降能器支撑装置；
所述第一组物体块安装在第一旋转支撑盘上，第一旋转电机连接并驱动第一旋转支撑盘的转动；所述第二组物体块安装在第二旋转支撑盘上，第二旋转电机连接并驱动第二旋转支撑盘的转动。
2.如权利要求1所述的有效控制降能器后质子束流发射度的装置，其特征在于：
所述物体块的材料为石墨。
3.如权利要求1所述的有效控制降能器后质子束流发射度的装置，其特征在于：
所述装置进一步包括位置测量和定位装置。
4.如权利要求1所述的有效控制降能器后质子束流发射度的装置，其特征在于：
每组所述物体块的数量为10-20个。
5.如权利要求1所述的有效控制降能器后质子束流发射度的装置，其特征在于：
所述第一、二旋转支撑盘均安装在降能器支撑装置上。
6.如权利要求5所述的有效控制降能器后质子束流发射度的装置，其特征在于：
该第一准直器为可变孔径结构，所述第二准直器为等直径长孔径结构。
7.一种使用根据权利要求6所述的装置的有效控制降能器后质子束流发射度的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
(1)粒子束首先穿过第一准直器，该准直器控制入射到所述装置的粒子束直径，阻挡发射度较大的杂散粒子；
(2)粒子束通过所述双盘紧凑型能量调制盘的物体块，能量发生变化，粒子束发射度变大，束流直径变大；
(3)粒子束穿过第二准直器，该准直器将大量杂散束流和发射度较大的束流阻挡，使得穿过第二准直器的粒子束发射度得到有效控制。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述第一、二旋转电机可同时运动。
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