用于硼中子俘获治疗的强流回旋加速器束流动力学研究

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作者 冀鲁豫 安世忠 +10 位作者 管锋平 魏素敏 边天剑 邢建升 郑侠 解怀东 王飞 王哲 黄鹏 陈忻禹 陆锦荣 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第1期220-230,共11页

中国原子能科学研究院正在研制用于硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy,BNCT)的18 MeV、1 mA的强流回旋加速器。为了评估加速器加速束流的能力,开展了束流动力学研究。使用静、动态轨道分析和相空间匹配,评估加速区接收、加... 中国原子能科学研究院正在研制用于硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy,BNCT)的18 MeV、1 mA的强流回旋加速器。为了评估加速器加速束流的能力,开展了束流动力学研究。使用静、动态轨道分析和相空间匹配,评估加速区接收、加速的能力;使用粒子跟踪方法计算中心区参考粒子匹配度和接收度;通过调节剥离点位置和倾斜角实现引出束流参数控制并使用多粒子跟踪方法定量地计算引出束流参数。计算结果表明,加速区具有足够大的稳定区,中心区相位接收度为60°,径向和轴向的接收度分别为1.33πmm·mrad和2.01πmm·mrad,引出束斑尺寸为9.62 mm×7.64 mm。通过对研究结果的分析,认为加速器可以满足1 mA强流束加速条件。 展开更多

关键词 回旋加速器 强流 质子 束流动力学

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中国原子能科学研究院紧凑型强流质子回旋加速器的发展和应用 被引量：1

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作者 安世忠 管锋平 +9 位作者 魏素敏 纪彬 邢建升 宋国芳 边天剑 冀鲁豫 张贺 温立鹏 陆锦荣 强流回旋加速器团队 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期464-474,共11页

中国原子能科学研究院(简称原子能院)自1958年建成我国第1台回旋加速器以来,已经研发出了一系列强流回旋加速器装置,为我国核学科和核技术应用等发展发挥了极其重要的作用。原子能院在1996年建成了我国第一台专用于医用同位素生产的30 M... 中国原子能科学研究院(简称原子能院)自1958年建成我国第1台回旋加速器以来,已经研发出了一系列强流回旋加速器装置,为我国核学科和核技术应用等发展发挥了极其重要的作用。原子能院在1996年建成了我国第一台专用于医用同位素生产的30 MeV/350μA强流质子回旋加速器,在2014年建成了国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器大科学装置(100 MeV/520μA)。在2021年,原子能院自主研发出了国内首台引出流强1 mA以上的14 MeV强流质子回旋加速器。该加速器的建成,为我国基于小型化强流质子回旋加速器的中子源应用奠定了基础。基于14 MeV强流质子回旋加速装置,先后建成了国内首台用于硼中子俘获治疗(BNCT)的治疗装置样机和用于中子成像无损检测的实验验证样机,并开展了相关实验研究。目前,原子能院正在研制用于BNCT临床等应用的18 MeV/1 mA强流质子回旋加速器,并且正在开展流强达到3~5 mA的基于H_(2)^(+)的新型强流回旋加速器的研发。原子能院的强流回旋加速器,在基于加速器中子源的BNCT和中子成像、加速器生产医用放射性同位素等应用方面将发挥重要的作用。 展开更多

关键词 强流回旋加速器 加速器中子源 BNCT 中子成像 同位素生产

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回旋加速器主磁铁非理想磁场垫补方法研究

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作者 陆锦荣 安世忠 +5 位作者 边天剑 陈忻禹 王飞 杨光 凌丽 魏素敏 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1127-1136,共10页

回旋加速器主磁场的精密测量和误差垫补技术是回旋加速器技术研究的一个重要方向,也是设备建造的关键环节之一。由于受铁材料内部缺陷、机械加工误差等因素的影响,回旋加速器主磁铁所产生非理想磁场通常会偏离所需要的等时性磁场分布,... 回旋加速器主磁场的精密测量和误差垫补技术是回旋加速器技术研究的一个重要方向,也是设备建造的关键环节之一。由于受铁材料内部缺陷、机械加工误差等因素的影响,回旋加速器主磁铁所产生非理想磁场通常会偏离所需要的等时性磁场分布,且含有一定幅值的谐波磁场。因此,在研制回旋加速器的过程中需对非理想磁场进行多次垫补,通过修正实际磁场的分布而最终达到使用要求。与传统磁场垫补算法相比,本文提出了一种基于多元线性回归模型的垫补算法,加入对一次谐波磁场的计算,实现对磁场等时性误差与一次谐波误差同时进行定量化垫补,省去了单独针对一次谐波磁场的垫补过程。为避免增加有限元计算量,本文在新算法中使用了基于1/4磁铁模型获取平均磁场、一次谐波磁场的垫补形状函数。最后使用本文所提垫补方法,将中国原子能科学研究院16 MeV回旋加速器主磁场的等时性误差降低至10-4量级、一次谐波磁场降低至6 Gs以内。实验结果表明,本文提出的算法具有形状函数计算量小、垫补精度高、迭代次数少的特点。 展开更多

关键词 回旋加速器 等时性误差 一次谐波磁场 同时垫补 多元线性回归

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基于中高能回旋加速器生产^(68)Ge核素的产额及产物模拟研究

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作者 赵云龙 安世忠 +7 位作者 官国英 王哲 王飞 李勇 魏素敏 周佳 王宇 赵鹏飞 《同位素》 CAS 2024年第6期555-561,共7页

^(68)Ge是正电子扫描(PET)诊断显像用放射性核素^(68)Ga的母体核素,^(68)Ge通过^(68)Ge/^(68)Ga发生器转化为^(68)Ga已在临床诊断显像中获得应用。国内目前有13种^(68)Ga标记的放射性药物已进入临床,在神经内分泌肿瘤、前列腺癌等肿瘤... ^(68)Ge是正电子扫描(PET)诊断显像用放射性核素^(68)Ga的母体核素,^(68)Ge通过^(68)Ge/^(68)Ga发生器转化为^(68)Ga已在临床诊断显像中获得应用。国内目前有13种^(68)Ga标记的放射性药物已进入临床,在神经内分泌肿瘤、前列腺癌等肿瘤显像方面具有较好的应用前景。随着^(68)Ga放射性药物的获批和大量使用,^(68)Ge在国内外市场的应用前景广阔。此外,^(68)Ge也可以作为PET扫描仪的校准源而获得广泛使用。中国原子能科学研究院目前计划建造一台专用于放射性医用同位素生产、能量为75 MeV、最高束流流强800μA的强流质子回旋加速器,将重点开展^(68)Ge的生产。本研究利用蒙特卡罗程序FLUKA对中高能质子回旋加速器辐照镓镍合金靶和铌镓胶囊靶等方式生产^(68)Ge核素的产额、反应产物、杂质核素产额随冷却时间的变化、影响分离工艺的长寿命核素情况等进行详细模拟,本结果可为中高能质子回旋加速器生产^(68)Ge的生产和分离纯化提供参考。 展开更多

关键词 75 MeV回旋加速器 ^(68)Ge 蒙特卡罗模拟 同位素生产

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基于FLUKA蒙卡程序模拟放射性核素^(68)Ge生产的产额研究

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作者 王哲 安世忠 +6 位作者 赵云龙 王飞 官国英 陆潞 魏素敏 冀鲁豫 边天剑 《同位素》 CAS 2024年第6期549-554,共6页

为了开展Ge-Ga发生器技术研究,需要开展^(68)Ge生产小试实验。本研究基于FLUKA蒙卡程序模拟了医用放射性核素68Ga的母体核素^(68)Ge的生产,计算了14、30、70 MeV质子束分别在100、200、500μA束流强度下照射富集69Ga的镓金属靶1、12、2... 为了开展Ge-Ga发生器技术研究,需要开展^(68)Ge生产小试实验。本研究基于FLUKA蒙卡程序模拟了医用放射性核素68Ga的母体核素^(68)Ge的生产,计算了14、30、70 MeV质子束分别在100、200、500μA束流强度下照射富集69Ga的镓金属靶1、12、24 h后^(68)Ge的EOB(end of bombardment)产额,并对产额的变化以及靶上放射性核素活度进行分析。30 MeV/500μA质子束打靶24 h后^(68)Ge核素的EOB产额为3.13×10^(10) Bq,与70 MeV/500μA质子束的4.54×10^(10) Bq相当,但是靶上放射性杂质核素较少,30 MeV质子回旋加速器投入产出效益高。通过研究确定^(68)Ge核素生产的质子能量选择为30 MeV,可为^(68)Ge的生产小试实验及批量生产提供理论依据和技术支持。 展开更多

关键词 FLUKA 放射性核素 ^(68)Ge 产额

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CYCIAE-30医用回旋加速器束流输运系统升级改造 被引量：1

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作者 魏素敏 张天爵 +3 位作者 钟俊晴 姚红娟 储诚节 邢建升 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期139-144,共6页

在中国原子能科学研究院CYCIAE-30医用回旋加速器现有的束流输运系统的基础上,根据气体靶生产新品种医用同位素的技术要求,用TRACE-3D对束流输运系统的升级改造方案进行设计,包括束流线的总体布局和光学设计。根据束流光学设计的结果,... 在中国原子能科学研究院CYCIAE-30医用回旋加速器现有的束流输运系统的基础上,根据气体靶生产新品种医用同位素的技术要求,用TRACE-3D对束流输运系统的升级改造方案进行设计,包括束流线的总体布局和光学设计。根据束流光学设计的结果,设计了新增束流线的磁四极透镜和偏转磁铁。 展开更多

关键词 回旋加速器 束流输运系统 光学设计 四极磁铁 偏转磁铁

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高均匀度、大束斑束流线设计

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作者 魏素敏 张天爵 +3 位作者 安世忠 李明 贾先禄 宋国芳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期3013-3016,共4页

为满足放射性核素生产及科研的需求,中国原子能科学研究院设计了一台可加速H-与D-离子,双向剥离引出最高能量为70MeV的质子束或者35MeV的D束的紧凑型回旋加速器及配套束流输运系统。设计要求靶上束斑直径40mm,均匀度好于95%,靶后180mm... 为满足放射性核素生产及科研的需求,中国原子能科学研究院设计了一台可加速H-与D-离子,双向剥离引出最高能量为70MeV的质子束或者35MeV的D束的紧凑型回旋加速器及配套束流输运系统。设计要求靶上束斑直径40mm,均匀度好于95%,靶后180mm范围内束流包络变化小于±1%以提高放射性核素的生产效率、延长靶的使用寿命。为此设计了旋转扫描磁铁,利用周期旋转的垂直于束流方向的二极场使束流在靶上进行扫描以达到均匀化。在考虑了光学匹配过程中引出区主磁铁的边缘场以及引出开关磁铁带来的色散效应的基础上研究了粒子在靶上的分布,并使束流在靶上成腰。 展开更多

关键词 束流线 高均匀度束斑 旋转扫描磁铁 靶上粒子分布

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100 MeV回旋加速器的高功率质子束流线研制

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作者 魏素敏 张天爵 +6 位作者 王峰 安世忠 葛涛 温立鹏 宋国芳 郑侠 刘景源 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期379-384,共6页

为调试100 MeV回旋加速器高功率束流及放射性同位素研制,设计了一条高功率质子束流线及可插拔式高功率束流调试靶。研究了100 MeV回旋加速器引出区色散效应及剥离膜的散射效应,从而优化了光学模拟的初始参数,使得模拟结果更加精确。高... 为调试100 MeV回旋加速器高功率束流及放射性同位素研制,设计了一条高功率质子束流线及可插拔式高功率束流调试靶。研究了100 MeV回旋加速器引出区色散效应及剥离膜的散射效应,从而优化了光学模拟的初始参数,使得模拟结果更加精确。高功率束流调试靶设计为可插拔式以代替常用固定式调试靶,该靶插入束流管道中时可进行高功率质子束流调试,在拔出时,质子束流可直接轰击束流线终端的靶站以生产放射性同位素。优化了高功率束流调试靶的水冷结构,确保调试靶可承受500μA以上的质子束流。经调试,该束流线可传输最高流强520μA的质子束流。 展开更多

关键词 质子束流线 高功率 束流调试靶

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电针疗法辅助治疗对内侧副韧带重建术后肘关节功能恢复的影响 被引量：3

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作者 魏素敏 杨勇 +7 位作者 王福川 王华军 董云 郭锐 史慧 白倩 梁兴森 许啸 《山东医药》 CAS 2018年第48期85-87,共3页

目的探讨电针疗法辅助治疗对内侧副韧带重建术后肘关节功能恢复的影响。方法选择肘关节内侧副韧带损伤患者103例,随机分为观察组53例、对照组50例。两组均行肘关节内侧副韧带重建术,对照组术后予常规康复训练,观察组在对照组基础上予电... 目的探讨电针疗法辅助治疗对内侧副韧带重建术后肘关节功能恢复的影响。方法选择肘关节内侧副韧带损伤患者103例,随机分为观察组53例、对照组50例。两组均行肘关节内侧副韧带重建术,对照组术后予常规康复训练,观察组在对照组基础上予电针疗法辅助治疗。分别于术后1、3、6、12个月评估疼痛程度[采用视觉模拟评分法(VAS)]、肘关节活动度、肘关节功能(采用Mayo评分及HSS评分)。结果两组术后1、3、6、12个月VAS逐渐降低,肘关节活动度、Mayo评分、HSS评分均明显升高,并且观察组术后3、6、12个月较对照组同期变化更明显(P均<0. 05)。结论电针疗法辅助运动康复治疗能明显改善内侧副韧带重建患者术后疼痛,提高肘关节活动度,促进肘关节功能恢复。 展开更多

关键词 肘关节内侧副韧带损伤 电针疗法 康复训练 肘关节功能

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中国原子能科学研究院强流回旋加速器若干先进技术研究进展 被引量：11

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作者 张天爵 姚红娟 +12 位作者 殷治国 安世忠 钟俊晴 魏素敏 杨建俊 王川 贾先禄 管锋平 侯世刚 张素平 纪彬 毕远杰 无 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第B12期129-146,共18页

本文主要介绍了中国原子能科学研究院自2000年以来在强流回旋加速器领域的研究工作进展和到目前为止所掌握的一些强流回旋加速器的关键技术,内容涉及强流回旋加速器物理,强流负氢束的产生、调节、控制与诊断技术,先进磁工艺技术,大功率... 本文主要介绍了中国原子能科学研究院自2000年以来在强流回旋加速器领域的研究工作进展和到目前为止所掌握的一些强流回旋加速器的关键技术,内容涉及强流回旋加速器物理,强流负氢束的产生、调节、控制与诊断技术,先进磁工艺技术,大功率高稳定度高频技术,真空技术,回旋加速器综合试验技术等。 展开更多

关键词 回旋加速器 强流束流动力学 高频 真空

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100MeV强流质子回旋加速器束流调试靶系统 被引量：4

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作者 贾先禄 张天爵 +5 位作者 王峰 吕银龙 魏素敏 毕远杰 宋国芳 解怀东 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期977-980,共4页

中国原子能科学研究院正在建造一台100MeV,200μA的强流质子回旋加速器,需要使用束流调试靶来调试加速器,为此设计了一套束流功率为20kW的质子束调试系统。对该系统的束流输运线、靶材料的选取、靶结构、水冷计算、屏蔽结构等作了介绍... 中国原子能科学研究院正在建造一台100MeV,200μA的强流质子回旋加速器,需要使用束流调试靶来调试加速器,为此设计了一套束流功率为20kW的质子束调试系统。对该系统的束流输运线、靶材料的选取、靶结构、水冷计算、屏蔽结构等作了介绍。给出了整条束流输运线的匹配计算结果;通过对质子打靶后的中子产额、角通量、靶的活化等方面的比较,最终选用铝作为靶材料;根据加速器引出束流能量和功率,设计了分层式靶结构,同时对靶进行了水冷计算;打靶产生的出射粒子平均能量较高,导致产生的辐射剂量很大,考虑到对环境与工作人员的影响及费用,需要对其进行局部屏蔽,给出了屏蔽计算结果及屏蔽结构的设计。 展开更多

关键词 回旋加速器 束流输运线 束流调试靶 局部屏蔽

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中国原子能科学研究院紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术研究 被引量：2

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作者 安世忠 魏素敏 +5 位作者 冀鲁豫 边天剑 解怀东 温立鹏 管锋平 郑侠 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1774-1783,共10页

中国原子能科学研究院(CIAE)在20世纪90年代建造了一台30 MeV紧凑型强流质子回旋加速器后,经过近30年的发展,先后自主研发成功了基于剥离引出技术的能量为10 MeV、14 MeV、100 MeV、硼中子俘获治疗用14 MeV/1 mA等系列能量的紧凑型强流... 中国原子能科学研究院(CIAE)在20世纪90年代建造了一台30 MeV紧凑型强流质子回旋加速器后,经过近30年的发展,先后自主研发成功了基于剥离引出技术的能量为10 MeV、14 MeV、100 MeV、硼中子俘获治疗用14 MeV/1 mA等系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器。建成的100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器(CYCIAE-100),是目前国际上能量较高的一台紧凑型强流质子回旋加速器,最高流强达到520μA,束流功率达到52 kW。建成的硼中子俘获治疗用的质子回旋加速器,也是我国首次自主研发成功的引出质子束流强达到mA量级的强流质子回旋加速器。在系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器研发过程中,CIAE对剥离引出后的束流色散效应、剥离膜与束流夹角对引出后的束流品质的影响、单圈剥离引出技术等紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术等方面展开了研究,且自主开发出了剥离引出计算程序,为紧凑型强流质子回旋加速器的应用作出了贡献。 展开更多

关键词 紧凑型强流质子回旋加速器 剥离引出 强流质子

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300MeV/A H_2^+可变能量超导回旋加速器束流引出物理设计研究

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作者 张东昇 李明 +4 位作者 张天爵 王川 杨建俊 魏素敏 安世忠 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期360-365,共6页

针对单粒子效应测试对质子束能量的要求,中国原子能科学研究院设计了一台300 MeV/A H_2^+超导回旋加速器,该加速器使用超导线圈实现主磁铁小型化,剥离引出H_2^+离子获得可变能量的质子束。通过调节剥离点位置和分析剥离后质子的轨迹与... 针对单粒子效应测试对质子束能量的要求,中国原子能科学研究院设计了一台300 MeV/A H_2^+超导回旋加速器,该加速器使用超导线圈实现主磁铁小型化,剥离引出H_2^+离子获得可变能量的质子束。通过调节剥离点位置和分析剥离后质子的轨迹与束流包络,对该加速器引出过程的束流动力学进行了研究,完成了引出过程的物理设计。结果表明,此台加速器可在205~240 MeV、265~300 MeV内连续变能量引出质子,在更低能量范围内有单能量点引出质子的能力。 展开更多

关键词 单粒子效应 超导回旋加速器 H2^+剥离引出 束流动力学

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