粒子束团状态对测量束流发射度及能量的影响

为了验证国产质子注入器的参数是否满足需求,注入器团队设计了束流测量系统用于测量国产质子直线注入器束流的流强、发射度、能量以及能散等关键指标。此测量系统包含了采用变聚焦法测量发散度、采用分析磁铁测量束流能量和能散的主要功能。利用束流输运线设计软件Tracewin(版本2.11.4.1)进行了系统束线的物理设计,对束测系统测量质子束流的发散度和能量的精度进行了模拟计算。由于经过RFQ-(APF)DTL加速后的粒子束团为“拖尾”的非理想粒子束团,需要针对非理想束团对束测系统测量发射度和能量产生的影响进行分析。通过对模拟计算结果的分析,发现相对于测量理想粒子束团的结果非理想粒子束团对束测系统测量发射度精度影响较大;非理想粒子束团对束测系统测量能量精度影响较小。

基于医用质子直线注入器的超高剂量率细胞辐照实验平台的设计

为了系统研究FLASH效应的放射生物学机制,需要一个可以进行超高剂量率细胞辐照实验的平台,该实验平台应具有稳定、大小合适且大范围可调的剂量和平均剂量率。基于国产7 MeV医用质子直线注入器,使用蒙特卡罗程序FLUKA设计并优化了一个单散射照射头。该照射头的材料为40μm厚度的钽箔,它既充当真空窗又充当散射体,源皮距为26 cm。经过模拟验证,该平台可提供直径为2 cm的照射野,剂量均匀度为4.9%。通过调整单质子脉冲的流强(0.1~1 mA)和脉宽(20~200μs),该实验平台的平均剂量和平均剂量率可以在6~667Gy和3.3×10^(5)~3.3×10^(6)Gy·s^(-1)之间调节。基于此,设计了使用单脉冲穿透模式辐照单层细胞的实验,剂量率为3.3×10^(5)Gy·s^(-1),剂量在7~40Gy范围内变化。该实验平台可以探究细胞FLASH效应的总剂量依赖关系,为揭示FLASH效应的机制提供支持。