仪器原理～
ＭＭ５０电子回旋加速器性能及临床应用的探讨
杨晓霞
（第三军医大学大坪医院 重庆市４０００４２）
摘要 阐述ＭＭ５０跑道式电子回旋加速器基本原理、基本结构及技术特性，探讨其在临床放射治疗中的应用
关键词 ＭＭ５０：电子回旋加速器：调强放射治疗
中图分类号：ＴＨ７７４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３—８８６８（２００６）１０—００７３—０３
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｃｌｉｎｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＭ５０ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ
ＹＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｘｉａ
（Ｄａｐｉｎｇ Ｈｏｓｐｉｔａｌ，ｔｈｅ Ｔｈｉｒｄ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＭＭ５０ ｒａｃｅｗａＹ ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ．Ｉｔｓ ｅｌｉｎｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ＭＭ５０；ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ；ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ
１ 引言
放射治疗是一种肿瘤局部治疗方式．在各种肿瘤治疗方
式中处于重要地位．已成为现代肿瘤治疗的三大主要手段之
一，据统计约７０％的肿瘤患者需要进行放射治疗… 尽管放射
治疗的疗效在不断提高，但肿瘤未控和远处转移仍然是肿瘤
放射治疗失败的主要原因．故人类一直在探索和寻找更有效
的放射治疗设备及相应的技术，以提高肿瘤的局部控制率，降
低正常组织的放射损伤，尽而最终达到提高肿瘤放疗的治疗
比和提高肿瘤患者生存质量的目标。调强放射治疗（ＩＭＲＴ）是
由Ｂｊａｍｇａｒｄｆ２］、ＫｉｉｅｗｓｋｉＩ 、ＣｈｉｎＮ等于２０世纪７０年代末８０年代初
高二物理回旋加速器知识点
回旋加速器是一种用于将带电粒子加速到高速的装置。它广泛应用于高能物理实验和医学放射治疗等领域，具有重要的科学研究和应用价值。
一、回旋加速器的基本原理
回旋加速器的基本原理是利用交变电压和磁场相互作用产生的回旋力，使带电粒子在磁场中做回旋运动，并通过逐渐加大电压和磁场的方式，不断增加粒子的动能，实现对粒子的加速。
二、回旋加速器的主要部件
1. 加速腔
回旋加速器的核心部件是加速腔，它负责产生高频电场，将带电粒子加速。加速腔通常采用谐振腔结构，具有较高的品质因数和稳定的谐振频率。
2. 磁铁系统 磁铁系统包括磁铁和磁场调节系统，它们共同产生稳定的磁场，用于控制粒子的运动轨道和回旋半径。磁铁通常采用超导磁体，具有较高的磁场强度和较小的能量损耗。
3. 真空系统
由于粒子在加速过程中需要在真空环境中运动，所以回旋加速器还需要配备高度精密的真空系统，以保证实验的稳定进行。
三、回旋加速器的工作过程
回旋加速器的工作过程可以分为以下几个步骤：
1. 加速腔产生高频电场。
2. 加速器中的粒子进入加速腔并受到电场力加速。
3. 粒子由于受到磁场力的作用，开始做回旋运动。
4. 通过逐渐增加电压和磁场强度，不断增加粒子的动能和速度。
5. 在达到所需能量后，粒子被提取出来，用于后续实验或应用。
四、回旋加速器的应用 回旋加速器在物理学研究和应用中具有广泛的应用价值，主要体现在以下几个方面：
1. 高能物理实验
回旋加速器在高能物理实验中扮演着重要的角色，能够加速粒子到高速，并产生高能束流，用于对物质的结构和性质进行研究，深入探索物质构成的最基本粒子。
2. 医学放射治疗
回旋加速器被广泛应用于医学放射治疗领域，可以用于肿瘤的放疗，通过加速带电粒子的运动，辐射到肿瘤组织，达到治疗的效果，同时最大限度地减少周围正常组织的损伤。
3. 同位素生产
回旋加速器还可以用于同位素生产，通过改变回旋加速器中的粒子种类和能量，实现对目标物质的放射性同位素的生成，用于医学诊断、环境监测等领域。
第３２卷第７期
２０１２年７月 核电子学与探测技术
Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．３１
Ｊｕｌｙ． ＮＯ．７
２０１２
强流回旋加速器综合试验装置谐振腔关键
高频参数的测量方法研究
雷钰 ，殷治国２，纪彬 ，马英杰 ，李鹏展
（１．成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都６１００５９；
２．中国原子能科学研究院串列升级工程部，北京１０２４１３）
摘要：射频谐振腔体的特征参数，包括谐振频率、品质因数和并联阻抗等，对加速器的物理设计和
束流调试具有重要的参考意义，是衡量射频系统性能的重要指标。其中，等效并联阻抗的准确测量，是
确定加速电压的峰值与分布的有效途径，其难点在于测量方法或对局部电磁场有扰动，或信噪比较低。
论文通过应用研究的方法，由二端口无源网络散射参数的定义出发，设计了先进的测量方案，采用了特
殊设计的阻抗探针，获得了强流回旋加速器综合试验装置的加速电压分布。同时使用同样的方法，对
１００ ＭｅＶ回旋加速器金属实验腔体的电压分布进行了实验研究，该结果与三维计算机仿真结果对比，相 对误差小于１％。
关键词：回旋加速器；高频谐振腔；加速电压；等效并联阻抗；矢量网络分析仪
中图分类号：ＴＬ ５０６ 文献标志码：Ａ 文章编号：０２５８－０９３４（２０１２）Ｏ７－Ｏ８４８－Ｏ４
等时性回旋加速器射频腔体的谐振频率与
离子回转频率和加速谐波相关 Ｊ，直线加速
器的腔体频率与离子在漂移管中的飞行时间相
关。在同步加速器中，往往需要随离子能量而
改变腔体的谐振频率。腔体品质因数的物理意
义在于它表征了腔体储能与损耗的比例。对于
常温谐振器，该比例乘以几何因子，即可获得并
联阻抗。实际工程中，该阻抗确定了腔体达到
加速电压时所需的驱动功率 Ｊ，故本文主要针
对腔体并联阻抗的测量方法进行探讨。射频腔
体的频率和品质因素测量方法较为简单，这里
不再给出相关描述。
物理谐振子的定义和应用
物理谐振子是指在一定条件下，受外力作用下能够周期性地围绕平衡位置做简谐运动的物理系统。它是物理学中重要的模型，具有广泛的应用。
一、物理谐振子的定义
物理谐振子可以通过以下几个方面进行定义和描述。
1. 能量守恒：物理谐振子的一个基本特征是能量守恒。在它的运动过程中，由于没有摩擦损失，能量在势能和动能之间不断转化，并保持总能量的恒定。
2. 弹性力的作用：物理谐振子的运动是由弹性力推动的。当物体偏离平衡位置时，弹簧或摆线将产生恢复力，试图将物体拉回到平衡位置。
3. 简谐运动：物理谐振子的运动是简谐运动。简谐运动的特点是物体在平衡位置两侧以相同的频率来回振动，且振幅保持不变。
二、物理谐振子的应用
物理谐振子的应用广泛，涵盖了多个领域。以下是物理谐振子在几个具体应用中的介绍。
1. 机械振动：物理谐振子的最典型的应用之一就是机械振动。例如，弹簧振子是一种机械谐振子，它广泛应用于钟表、机械仪器等领域。弹簧振子的振动频率可以通过调整弹簧的刚度和质量来实现。 2. 电路中的应用：在电路中，电感和电容可以组成一个电路谐振子。电路谐振子在无线电和通信领域起着重要的作用。例如，调谐频率是基于电路谐振子的原理设计的收音机。
3. 粒子加速器：粒子加速器也能够利用物理谐振子的原理来工作。粒子加速器通过应用交变电场和磁场，使粒子在加速器中做谐振运动，以达到高速和高能量的目的。
4. 光学系统：光学中的干涉仪和谐振腔也是利用了物理谐振子的原理。谐振腔可以增强光波的幅度，实现激光的产生和放大。而干涉仪则利用光的干涉现象，实现精密测量和实验。
总结：
物理谐振子作为一种重要的物理模型，具有能量守恒、弹性力推动和简谐运动等特征。其应用广泛涉及机械、电路、粒子加速器和光学等领域。通过研究和应用物理谐振子，我们可以深入理解这些领域中的物理现象，并设计出更加优化的系统和装置。希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解物理谐振子的定义和应用。
