强流质子加速器束流剖面测量探测器设计

1

作者 刘孟宇 孙继磊 +6 位作者 徐智虹 杨涛 聂小军 黄蔚玲 康玲 刘华昌 杨仁俊 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第4期93-99,共7页

束流的横向剖面分布是强流质子加速器的关键性能指标之一。中国散裂中子源直线加速器新安装一台残余气体电离型束流剖面探测器(IPM),用于关键位置束流横向剖面等参数的非拦截式实时测量。介绍了该剖面探测器的选型、结构设计思路及束流... 束流的横向剖面分布是强流质子加速器的关键性能指标之一。中国散裂中子源直线加速器新安装一台残余气体电离型束流剖面探测器(IPM),用于关键位置束流横向剖面等参数的非拦截式实时测量。介绍了该剖面探测器的选型、结构设计思路及束流实验结果。探测器采用紧凑型结构,提供了一种较小空间占用下较高分辨率的设计思路。紧凑型IPM在低压板通孔处采用匀场栅网的结构形式改善电场均匀度,减小横向电场分量及剖面测量畸变。探测器带束实验测试了其在轨道和剖面等参数测量任务中引导电场、MCP、相机等关键影响因素的性能,并与探测器位置附近的BPM所测得的束流轨道进行比对和校准。该IPM的横向剖面测量值与理论计算值对比最终误差小于8.3%,满足束流剖面的测量需求。 展开更多

关键词 强流质子加速器 横向剖面 残余气体 束流剖面 残探测器 非拦截式

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强流质子加速器束流剖面分布及束晕测量系统设计 被引量：10

2

作者 孙纪磊 阮玉芳 +4 位作者 肖帅 彭军 王标 李芳 徐韬光 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期190-194,共5页

针对一台用于加速器驱动洁净核能源系统研究、高占空比的强流质子加速器,开展强流质子直线加速器束晕产生的研究工作,其中的束流剖面分布特别是束晕部分测量的束流诊断系统是研究工作的核心内容。束晕的产生在低能量段尤其重要,且对整... 针对一台用于加速器驱动洁净核能源系统研究、高占空比的强流质子加速器,开展强流质子直线加速器束晕产生的研究工作,其中的束流剖面分布特别是束晕部分测量的束流诊断系统是研究工作的核心内容。束晕的产生在低能量段尤其重要,且对整个直线加速器的设计有重要影响。介绍了研究束晕增长的束流输运线和测量系统的布局设计,并根据所研究的加速器束流的情况进行束流剖面探测器和束晕测量的设计和预研,包括丝靶材料的模拟计算和选择、机械驱动的控制系统设计和研究、前端模拟电路的设计和仿真模拟、以及整个系统与EPICS和VxWorks的计算机控制接口等。 展开更多

关键词 强流质子加速器 束流剖面分布 束晕 丝靶 步进马达 前端模拟电路

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高能质子加速器治疗系统应用中的环境安全问题 被引量：10

3

作者 刘原中 唐鄂生 +1 位作者 李建平 顾洪坤 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 2004年第z1期192-196,共5页

通过对1台能量为235MeV的质子加速器治疗系统的辐射安全分析,阐明了高能质子加速器运行时可能带来的一些环境安全问题。分析表明,高能质子加速器运行可能带来的主要环境影响有:中子和γ射线引起的辐射剂量、空气的活化、设备冷却水的活... 通过对1台能量为235MeV的质子加速器治疗系统的辐射安全分析,阐明了高能质子加速器运行时可能带来的一些环境安全问题。分析表明,高能质子加速器运行可能带来的主要环境影响有:中子和γ射线引起的辐射剂量、空气的活化、设备冷却水的活化、土壤(及地下水)的活化、加速器结构材料的活化以及臭氧等有害气体的产生等。计算结果表明,只要整个系统的设计具有良好的屏蔽系统、通风系统以及防止人员误入强辐射区的安全联锁系统,高能质子加速器治疗系统的运行对周围公众的安全是能得到保障的。 展开更多

关键词 质子加速器 医疗系统 环境影响

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强流质子加速器时序控制系统 被引量：2

4

作者 肖帅 曾磊 +1 位作者 郭娴 徐韬光 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1210-1214,共5页

针对一台用于加速器驱动洁净核能源系统研究、高占空比的强流质子加速器,开展强流质子加速器时序控制系统的研究工作。强流质子加速器时序控制系统提供加速器开机运行过程中所需要的触发信号和时钟信号,该系统的准确性和稳定性对于整个... 针对一台用于加速器驱动洁净核能源系统研究、高占空比的强流质子加速器,开展强流质子加速器时序控制系统的研究工作。强流质子加速器时序控制系统提供加速器开机运行过程中所需要的触发信号和时钟信号,该系统的准确性和稳定性对于整个直线加速器的正常运行有重要的影响。介绍了基于ALTERA公司Cyclone III系列FPGA串口通信硬件电路的设计、下位机串口通信驱动程序及功能模块的编写、LabVIEW上位机人机界面的实现。通过联机测试结果表明,该系统满足了强流质子加速器对时序控制系统的要求。 展开更多

关键词 强流质子加速器 时序系统 RS232 FPGA LABVIEW

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70MeV质子加速器产生的白光中子源强度和能谱的计算

5

作者 申庆彪 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第4期340-345,共6页

用７０ＭｅＶ质子束轰击厚靶可产生白光中子源。选用金属钨作厚靶材料，应用适用于几十ＭｅＶ能区的核反应模型程序计算了中子能谱和角分布。结果表明：７０ｍｅＶ质子束在钨厚靶中终止前有４．６％的质子发生了反应，２００μＡ的７０... 用７０ＭｅＶ质子束轰击厚靶可产生白光中子源。选用金属钨作厚靶材料，应用适用于几十ＭｅＶ能区的核反应模型程序计算了中子能谱和角分布。结果表明：７０ｍｅＶ质子束在钨厚靶中终止前有４．６％的质子发生了反应，２００μＡ的７０ＭｅＶ质子束流产生的中子总强度为１．０１×１０１４Ｓ－１，中子平均能量为４．２ＭｅＶ，１０ＭｅＶ以上的中子强度为１．１５×１０１３Ｓ－１，高能中子主要在朝前的小角度区发射。 展开更多

关键词 质子加速器 白光中子源 强度和能谱

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用于2 GeV固定场交变梯度质子加速器的高品质因数、高分路阻抗波导型高频腔设计 被引量：3

6

作者 裴士伦 殷治国 +1 位作者 张天爵 杨光 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1519-1524,共6页

在核工业、民用及基础研究领域,高能强流质子加速器有着十分广泛而重要的应用,中国原子能科学研究院提出了1台2 GeV连续波固定场交变梯度质子加速器的解决方案。在该方案中,工作在44.4 MHz的大功率高品质因数、高分路阻抗波导型高频腔... 在核工业、民用及基础研究领域,高能强流质子加速器有着十分广泛而重要的应用,中国原子能科学研究院提出了1台2 GeV连续波固定场交变梯度质子加速器的解决方案。在该方案中,工作在44.4 MHz的大功率高品质因数、高分路阻抗波导型高频腔研制极其重要。本文首先对工作在44.4 MHz的矩形、欧米伽形、跑道形及船形等4种形状的波导型高频腔进行了模拟计算研究,经比较发现,船形高频腔具有最高的品质因数和分路阻抗,是2 GeV连续波固定场交变梯度质子加速器的较好选择。在此基础上,为掌握船形高频腔的实际加工工艺,同时利用现有230 MeV超导回旋加速器的功率源设备开展高功率实验研究,设计了71.26 MHz的缩比例船形高频腔样机。 展开更多

关键词 高能强流质子加速器 固定场交变梯度加速器 波导型高频腔 品质因数 分路阻抗

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镍海绵浸渍氧化物阴极在北京质子加速器中的应用和研究

7

作者 夏德红 史戎坚 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第5期405-409,共5页

描述了北京质子直线加速器（ＢＰＬ）双等离子体源中使用的一种低加热功率镍海绵浸渍氧化物阴极的结构、底金属表面的海绵化处理以及浸渍涂料的制备方法。介绍了该阴极的激活方法和实验结果。讨论了影响氧化物阴极使用寿命的主要因素。... 描述了北京质子直线加速器（ＢＰＬ）双等离子体源中使用的一种低加热功率镍海绵浸渍氧化物阴极的结构、底金属表面的海绵化处理以及浸渍涂料的制备方法。介绍了该阴极的激活方法和实验结果。讨论了影响氧化物阴极使用寿命的主要因素。该阴极的使用寿命已达２１１０ｈ，可供引出脉冲束流２００ｍＡ。 展开更多

关键词 阴极 氧化物 浸渍 质子加速器 直线加速器

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200MHz质子带窗四翼型射频四极场加速器结构模拟研究 被引量：1

8

作者 傅琪 陆元荣 +3 位作者 王智 朱昆 郭之虞 颜学庆 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期300-303,共4页

根据束流动力学设计方案,使用电磁场计算软件CST Microwave Studio对带窗四翼型射频四极场(RFQ)结构进行了模拟研究,分析了加速腔结构参数对其物理特性的影响,得到了200MHz质子带窗四翼型RFQ优化结构方案。该结构的比分路阻抗为79.5kΩ&... 根据束流动力学设计方案,使用电磁场计算软件CST Microwave Studio对带窗四翼型射频四极场(RFQ)结构进行了模拟研究,分析了加速腔结构参数对其物理特性的影响,得到了200MHz质子带窗四翼型RFQ优化结构方案。该结构的比分路阻抗为79.5kΩ·m,模式间隔达25.802MHz。与传统的四翼型RFQ比较结果表明:带窗四翼型RFQ具有较低的工作频率范围、良好的电稳定性以及较高的比分路阻抗。 展开更多

关键词 带窗四翼型射频四极场 质子加速器 结构模拟

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用于质子直线加速器的强流电子回旋共振离子源 被引量：8

9

作者 崔保群 李立强 +2 位作者 包轶文 蒋渭生 王荣文 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 2002年第6期486-489,共4页

研制了一台用于加速器驱动次临界系统 (ADS)的强流电子回旋共振离子源。在 30keV能量下 ,引出的氢离子最大束流达到 1 0 0mA ,质子比好于 85 % ,引出束流密度最高可达 34 0mA/cm2 。初步测定的发射度约为 0 1 1πmm·mrad。已通过... 研制了一台用于加速器驱动次临界系统 (ADS)的强流电子回旋共振离子源。在 30keV能量下 ,引出的氢离子最大束流达到 1 0 0mA ,质子比好于 85 % ,引出束流密度最高可达 34 0mA/cm2 。初步测定的发射度约为 0 1 1πmm·mrad。已通过了 1 0 0h的连续运行考验。 展开更多

关键词 质子直线加速器 电子回旋共振离子源 加速器驱动次临界系统 质子比 发射率

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100 MeV强流质子回旋加速器剥离靶驱动控制系统研制 被引量：3

10

作者 温立鹏 安世忠 +9 位作者 曹磊 卢晓通 汪洋 殷治国 李鹏展 付晓亮 解怀东 邢建升 吕银龙 宋国芳 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2296-2301,共6页

100MeV强流质子回旋加速器(CYCIAE-100)加速负氢离子,引出系统为电荷交换方式的双向剥离引出系统,剥离靶是引出系统的核心装置。剥离靶系统四维联动定位精度要求高。为满足剥离靶驱动控制系统要求,采用了PLC控制驱动电路,读取位置反馈信... 100MeV强流质子回旋加速器(CYCIAE-100)加速负氢离子,引出系统为电荷交换方式的双向剥离引出系统,剥离靶是引出系统的核心装置。剥离靶系统四维联动定位精度要求高。为满足剥离靶驱动控制系统要求,采用了PLC控制驱动电路,读取位置反馈信号,对运动控制形成负反馈闭环的控制方法,实现了引出系统的各项运动控制要求并达到了设计指标。经调试,该加速器于2014年7月首次成功引出75～100MeV质子束流,引出效率达99%以上。剥离靶驱动控制系统经加工调试,满足引出系统的各项技术要求,目前已投入运行2a,可靠性得到了验证。 展开更多

关键词 质子回旋加速器 强流引出 剥离靶 PLC 驱动控制

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100 MeV强流质子回旋加速器超高真空系统研制 被引量：3

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作者 潘高峰 张素平 +4 位作者 李振国 张天爵 宋国芳 邢建升 秦久昌 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2084-2088,共5页

中国原子能科学研究院建成了一台强流质子回旋加速器,其引出能量为100 MeV,流强为200μA。为减小粒子加速时束流损失的目的,其粒子加速腔内工作真空度要求为6.7×10^(-6) Pa。由于是紧凑型加速器结构,该加速器能提供给真空系统利用... 中国原子能科学研究院建成了一台强流质子回旋加速器,其引出能量为100 MeV,流强为200μA。为减小粒子加速时束流损失的目的,其粒子加速腔内工作真空度要求为6.7×10^(-6) Pa。由于是紧凑型加速器结构,该加速器能提供给真空系统利用的通路有限,为此主真空系统设计为内置式低温冷板结合商业低温泵的排气方案以增加系统整体的抽气能力。设计、加工完成的真空系统已成功应用于100 MeV强流质子回旋加速器上,为加速器的束流调试和正常供束提供了有利的保障。 展开更多

关键词 100MeV强流质子回旋加速器 真空系统 内置式低温冷板

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低能质子回旋加速器内部束流测量探头的感生放射性 被引量：4

12

作者 王韬 张开志 荆晓兵 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期485-489,共5页

为满足回旋加速器内部束流测量探头产生低放射性的要求,通过理论分析和蒙特卡罗模拟方法,研究了11 MeV,50μA质子束轰击铜探头产生的感生放射性,得到各种感生放射性核素的饱和放射性活度,并对结果进行了比较。分析结果表明,采用软件FLUK... 为满足回旋加速器内部束流测量探头产生低放射性的要求,通过理论分析和蒙特卡罗模拟方法,研究了11 MeV,50μA质子束轰击铜探头产生的感生放射性,得到各种感生放射性核素的饱和放射性活度,并对结果进行了比较。分析结果表明,采用软件FLUKA进行蒙特卡罗模拟,核反应考虑完全,可同时计算不同照射时间下的直接和间接感生放射性,计算结果准确。应用该方法,质子束轰击不同测量探头产生的感生放射性可以得到详细和准确的分析和预测。 展开更多

关键词 低能质子回旋加速器 感生放射性 蒙特卡罗方法 FLUKA软件 饱和放射性活度

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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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小型医用质子同步加速器的慢引出设计 被引量：2

14

作者 丁小平 王书鸿 韩谦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期88-93,共6页

围绕北京医用质子同步加速器的方案，研究设计了１／３整数共振的慢引出系统。利用该系统，可获得较高的引出效率（大于９５％）、较小的引出束流发射度（在静电切割器处，积分发射度为０．１５πｍｍｍｒａｄ）、较窄的引出动量分散（０．

关键词 质子同步加速器 1/3整数共振 慢引出 医用

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强流质子直线加速器横向屏蔽的估算 被引量：1

15

作者 郭文 赵志祥 王伟 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期610-613,共4页

叙述了估算强流质子直线加速器横向屏蔽的方法。束流能量处在GeV能区时,使用Moyer模型进行计算;在1GeV以下,使用基于点源视线法的Tesch公式。在1W/m的束流损失情况下,对50～3000MeV束流能量范围内的横向屏蔽厚度进行了计算,并给出推荐值。

关键词 强流质子直线加速器 横向屏蔽 Moyer模型 视线法

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用于强流质子直线加速器1.3 GHz缩尺超导腔的设计研究(英文) 被引量：1

16

作者 赵升初 孙虹 +1 位作者 孙安 周德民 《中国科学院研究生院学报》 CAS CSCD 2003年第1期56-61,共6页

主要论述了用于强流质子直线加速器缩尺超导腔腔形优化设计,详细讨论了不同腔形几何变量对超导腔性能的影响。在此基础上,给出了一个试验缩尺腔的腔形及其计算结果。

关键词 强流质子直线加速器 缩尺超导腔 腔形变量 腔形设计 设计方法

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用于医学诊断和治疗的质子回旋加速器 被引量：8

17

作者 樊明武 《中国工程科学》 2000年第12期9-15,共7页

在许多医院都安装了生产短寿命放射性同位素的回旋加速器 ,但用于质子治疗的回旋加速器还处于起步阶段。质子治疗可以达到精确的幅照剂量分布 ,质子能量决定了穿透深度 ,因而产生的能量释放点可以精确控制 ,技术先进。由于质子束传播的... 在许多医院都安装了生产短寿命放射性同位素的回旋加速器 ,但用于质子治疗的回旋加速器还处于起步阶段。质子治疗可以达到精确的幅照剂量分布 ,质子能量决定了穿透深度 ,因而产生的能量释放点可以精确控制 ,技术先进。由于质子束传播的线形度好 ,引起的横向二次散射小 ,肿瘤前端的健康组织接受的剂量很小 ,在其周围和之后的组织几乎就没有照射剂量 ,因此质子束治疗是一种非常有效的方法。束流传输到治疗房间的效率 ,束流的能量控制、强度及位置的稳定性 ,快速而精确的改变束流参数来满足临床需要等 ,都是关键。开发安装于医院的并可满足病人实际需要的质子治疗回旋加速器 ,包括束流输运系统和一系列的控制系统都相当复杂 ,文章提出了用于该目的的概念框图和建议。 展开更多

关键词 质子回旋加速器 正电子断层照相 短寿命放射性同位素 质子束治疗 医学诊断 医学治疗

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ADS强流质子直线加速器束流刮束器装置设计

18

作者 康新才 武军霞 +1 位作者 毛瑞士 张雍 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2018年第5期735-740,共6页

针对ADS强流质子直线加速器注入器Ⅱ束诊系统对束流位置和剖面测量的要求,设计了可用于高真空的水冷精密双刀刮束器装置。依据束流特点设计了水冷装置,并对刮束板进行热分析。采用基于NI平台的伺服电机控制系统,实现了刮束器的精密运动... 针对ADS强流质子直线加速器注入器Ⅱ束诊系统对束流位置和剖面测量的要求,设计了可用于高真空的水冷精密双刀刮束器装置。依据束流特点设计了水冷装置,并对刮束板进行热分析。采用基于NI平台的伺服电机控制系统,实现了刮束器的精密运动控制。对刮束器进行现场测试,结果表明,该装置精度高,稳定性好,可完全满足设计要求。 展开更多

关键词 强流质子直线加速器 刮束器 闭环控制 热分析 重复精度

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用于硼中子俘获治疗的强流质子回旋加速器中心区结构优化设计 被引量：3

19

作者 冀鲁豫 管锋平 +6 位作者 安世忠 郑侠 宋国芳 张天爵 关镭镭 王胜龙 李明 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期730-737,共8页

中国原子能科学研究院目前正在研制用于硼中子俘获治疗(BNCT)的强流质子回旋加速器,该加速器设计引出能量14 MeV、质子束流强大于1 mA。相比引出流强为400μA的PET回旋加速器,BNCT强流质子回旋加速器对中心区相位接收度和轴向聚焦的要... 中国原子能科学研究院目前正在研制用于硼中子俘获治疗(BNCT)的强流质子回旋加速器,该加速器设计引出能量14 MeV、质子束流强大于1 mA。相比引出流强为400μA的PET回旋加速器,BNCT强流质子回旋加速器对中心区相位接收度和轴向聚焦的要求更高。为实现mA量级的束流的加速和引出,BNCT强流质子回旋加速器采取了增加负氢束流注入能量、增大磁铁镶条孔径、使用用于增大Dee盒头部张角的阶梯状结构及调整加速间隙的入口和出口高度等一系列中心区结构优化设计,有效地提高了中心区的相位接收度,改善了轴向电聚焦。在新的离子源注入能量下通过数值计算得到实测场下的轴向电聚焦和间隙高度的关系,选取合适的间隙高度获得最佳的轴向聚焦,从而确定了mA量级束流的注入和加速的中心区结构。同时在设计中考虑空间电荷效应的影响,计算了不同流强下的束流尺寸变化。中心区结构在实测磁场下的优化设计计算结果表明,BNCT强流质子回旋加速器中心区的束流对中好于0.5 mm,相位接收度大于40°,中心区最高可接收流强3 mA。目前,新的中心区结构已进入机械加工阶段。 展开更多

关键词 硼中子俘获治疗 强流质子回旋加速器 中心区 螺旋偏转板 相位接收度

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医用质子/重离子加速器辐射屏蔽设计概述 被引量：1

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作者 杨博 苏有武 +9 位作者 严维伟 李武元 李阳 马富鸿 李宗强 毛旺 王丽军 刘学博 罗昌丽 李敬峰 《辐射防护》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期126-132,共7页

近年来我国医用质子/重离子加速器治癌产业开始飞速发展。粒子加速器运行时会产生次级辐射从而危及环境、公众及工作人员的辐射安全,可靠的辐射屏蔽设计是装置运行时辐射安全的必要保障。本文简要分析了医用质子/重离子加速器辐射屏蔽... 近年来我国医用质子/重离子加速器治癌产业开始飞速发展。粒子加速器运行时会产生次级辐射从而危及环境、公众及工作人员的辐射安全,可靠的辐射屏蔽设计是装置运行时辐射安全的必要保障。本文简要分析了医用质子/重离子加速器辐射屏蔽设计的一般考虑因素;介绍了几种常用的屏蔽计算方法并给出了计算实例。本文的研究内容对未来将要建造的医用质子/重离子加速器的辐射屏蔽设计具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 医用质子/重离子加速器 屏蔽设计 考虑因素 计算方法

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