【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及放射性治疗，具体涉及一种用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器及离子注入方法。
技术介绍
1、近年来国际上和国内对于散裂中子源、加速器驱动能源和其他高功率离子束应用呈现广泛兴趣,越来越多地应用到癌症治疗中。
2、目前，癌症治疗主要包括外科治疗、化学治疗和放射线治疗三种方式。其中，放射线治疗包括光子治疗和离子治疗。相比于光子治疗，离子治疗(包括质子和重离子治疗)具有在布拉格峰上的剂量学优势和在三维方向上剂量的高度可控性，以及对细胞组织相对更高的穿透性等优势。然而，据统计，在过去的几十年中，接受离子治疗的患者数量远远低于光子治疗，其原因在于光子治疗仪体积小，易于安装在治疗室中，而离子治疗装置几乎要占据整幢专用建筑，例如：用于加速质子束的同步加速器直径通常为6-8米，用于加速碳离子的同步加速器直径则达到19-25米。加速器装置庞大的体积与高昂的造价是阻碍离子治疗大范围普及的重要原因。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器及离子注入方法，用于解决加速器装置庞大的体积与高昂的造价是阻碍离子治疗大范围普及的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术公开了一种用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，包括
4、离子源，用于产生离子束流；
5、射频四极场加速器，用于对离子束流进行加速；
6、离子输送管道，所述离子源和所述射频四极场加速器分别
7、预聚束器，设置于所述离子输送管道上，用于对离子束流进行沿着离子输送管道的纵向聚集。
8、优选地，在所述离子源和所述预聚束器之间的离子输送管道上设置有至少一个第一螺线管，用于将离子源和预聚束器之间的离子输送管道内的离子束流进行径向聚集。
9、优选地，所述第一螺线管的数量为一个，所述第一螺线管设置于所述离子源与所述预聚束器之间的离子输送管道的中部。
10、优选地，在所述预聚束器与所述射频四极场加速器之间的离子输送管道上设置有至少一个第二螺线管，用于将预聚束器与射频四极场加速器之间的离子输送管道内的离子束流进行径向聚集。
11、优选地，所述第二螺线管的数量为两个，两个第二螺线管分别设置于所述预聚束器与所述射频四极场加速器之间的离子输送管道的两端。
12、优选地，所述射频四极场加速器包括一外壳，该外壳形状呈八边形或正方形，外壳内设置有四个电极形成四翼结构。
13、优选地，所述射频四极场加速器的射频频率在470-750mhz之间。
14、优选地，所述射频四极场加速器的初始相位不采用-90度，而是大于-90度。
15、优选地，所述预聚束器包括一金属腔，该金属腔为圆柱形，该金属腔的中心线的两端分别设置有离子束流进口和离子束流出口，所述离子输送管道从所述预聚束器的离子束流进口穿入，并从离子束流出口穿出；
16、所述金属腔的侧面上设置有调谐口，调谐口上安装有调谐器，调谐器用于对所述预聚束器的腔体频率进行调谐；
17、所述金属腔的侧面上设置有功率耦合口，功率耦合口上安装有功率耦合器，用于将射频功率馈入所述预聚束器的腔体内，从而在所述预聚束器的腔体内建立射频电磁场；
18、所述金属腔的侧面上设置有真空获取口，真空获取口能对接真空泵，用于对所述金属腔进行抽取真空。
19、第二方面，本专利技术公开了一种用于肿瘤治疗的离子注入方法，采用上述的用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，包括：
20、离子源产生离子束流，离子束流进入离子输送管道；
21、离子束流经过第一螺线管，第一螺线管将离子源和预聚束器之间的离子输送管道内的离子束流进行径向聚集；
22、离子束流穿过预聚束器，预聚束器对离子束流进行沿着离子输送管道的纵向聚集；
23、离子束流经过第二螺线管，第二螺线管将预聚束器与射频四极场加速器之间的离子输送管道内的离子束流进行径向聚集；
24、经过第二螺线管的离子束流最后到达射频四极场加速器；
25、射频四极场加速器对离子束流进行加速。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
27、(一)本专利技术公开了一种用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器及离子注入方法，其中紧凑型离子注入器包括离子源、第一螺线管、预聚束器、第二螺线管和射频四极场加速器，且离子源、第一螺线管、预聚束器、第二螺线管和射频四极场加速器从左至右依次设置离子输送管道上，结构紧凑，缩小加速器的体积，以减小建造规模，运行在小型化医用s波段高梯度直线加速器装置的前端，作为高梯度直线加速器的前端注入器，用于质子和碳离子肿瘤治疗。本专利技术公开的用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，减小医用加速器体积，降低加速器制造成本，充分且高效地发挥质子束和重离子束自身优势与特点，使得质子治疗和碳离子治疗手段更加便利和普及。该离子注入方法在癌症放疗中将产生重要价值，并且在占地面积和建造规模等方面较现有技术有显著的优势，更有利于在医院等场所推广应用。
28、(二)本专利技术公开了一种用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器及离子注入方法，射频四极场加速器运行在470-750mhz频率范围内，可为s波段高梯度直线加速器提供加速至一定能量的质子和碳离子束。该紧凑型离子注入器采用预(外)聚束方式，有效缩短紧凑型离子注入器的长度，并减小射频四极场加速器出口的束流纵向发射度，从而实现射频四极场加速器出口束流与s波段高梯度加速结构之间更好的匹配。
29、(三)本专利技术公开了一种用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器及离子注入方法，射频四极场加速器的初始相位不是传统的-90度，而是大于-90度，从而有效缩短紧凑型离子注入器的长度，并获得较小的纵向发射度，提供了一种高频率紧凑型离子注入器的方案。
30、(四)利用本专利技术公开的用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，离子输送管道上设置有预聚束器，用于对离子束流进行沿着离子输送管道的纵向聚集，相比传统的注入器，增加了预聚束器，从而获得更紧凑和更优束流传输与加速的效果，一方面可以缩短紧凑型离子注入器的长度，另一方面可以有效降低射频四极场加速器出口束流的纵向发射度，使射频四极场加速器出口束流与下游的s波段高梯度加速器更好地匹配。本专利技术提供的用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，属于一种直线加速器的前端注入器，可以制造出先进的小型化医用加速器装置，该装置能够为肿瘤放疗提供质子和碳离子束，具有重要的社会和经济效益。
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1.一种用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
10.一种用于肿瘤治疗的离子注入方法，采用权利要求1至9任一所述的用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种用于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的于肿瘤治疗的紧凑型离子注入器，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨尧，赵红卫，孙良亭，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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