ガン治療加速器用超小型高出力線形加速器システムの開発

开发用于癌症治疗加速器的超紧凑大功率直线加速器系统

基本信息

批准号：
14390013
负责人：
片山武司
金额：
$ 8.45万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、超小型高出力線型加速器システムの核となる、レーザープラズマ発生装置と高強度重イオンRFQ線型加速器用電極の設計・製作を中心として研究を行った。レーザープラズマ発生装置用ドライバーとしてヤグレーザーを用い、がん治療に適した炭素イオンビームを発生させる装置を開発した。昨年度行ったプラズマを成型せずRFQ方向への拡散速度を利用してイオンを運ぶ方法に加えて、プラズマに高電場勾配を印可することによって効率良くイオンを引き出す方法について実験を行った。また、新たに設計製作した引き出し電極では必要とされる60kVの絶縁性能を満たすことに成功した。プラズマ発生装置は対地絶縁を取った真空容器中に設置されており、高圧部分が露出しない構造となっている。このためさらに装置が小型化されており、治療装置としても保守容易性に優れている。加速電極の設計では、従来に無い低速領域からの高電流ビームを加速するため、最小ボア半径を7mmとし、最適化を行った。この結果、全長150cmの領域で核子当たり20keVから100KeVまで効率良く加速する構造となっている。この結果をもとに共振周波数が100MHzの加速電極を製作し、高周波特性を測定した。電圧分布特性は+-5%以内であり、クオリティーファクター値は約4000を達成した。現在、ヤグレーザーを用いたプラズマ発生装置とRFQ線形加速器を用いた加速実験に対する準備が進められている。

今年，我们专注于设计和制造高强度重离子RFQ线性加速器的激光等离子体发电机和电极，这些加速器是Ultra-Croct高功率线性加速器系统的核心。我们已经开发了一种设备，该设备生成适合使用YAG激光作为激光等离子体发电机的驱动器的碳离子束。除了使用去年在不塑造血浆的RFQ方向上使用扩散速率携带离子的方法外，我们还进行了一个实验，以实验如何通过将高电场梯度应用于等离子体来有效提取离子。此外，新设计和制造的抽屉电极已经能够达到需要的60kV的绝缘性能。等离子体发生器安装在真空容器中，并具有隔热层的地面，并具有防止高压零件暴露的结构。这进一步降低了设备的尺寸，并使其易于作为处理装置维护。在加速电极的设计中，将最小孔半径设置为7毫米，以从非常规的低速区域加速高电流。结果，该结构在总长度150 cm的区域有效地从20 keV加速到每个核子100 keV。基于这些结果，制造了具有共振频率为100 MHz的加速器电极，并测量了高频特性。电压分布特性在 +-5％内，质量因子值约为4000。