医用回旋加速器医用回旋加速器是“粒子加速器”的一种，其设计、制造的理论基础是拉摩尔定律和劳伦斯回旋加速理论。现代回旋加速器则结合了托马斯提出的磁场强度随方位角变化的AVF原理，采用规律变化的磁场系统，修正粒子加速过程中的相位移动、相对速度减慢和粒子回旋频率变化等，提高粒子加速效率和聚焦度。中文名医用回旋加速器外文名Medicalcyclotron学科电子工程领域电子技术类型粒子加速器理论拉摩尔定律和劳伦斯回旋加速理论目录1.1简介2.2医用回旋加速器工作原理3.3经典劳伦斯(E.O.Lawrence)回旋加速器1.4托马斯(L.H.Thomas)等时性回旋加速器2.5医用回旋加速器分类1.6技术进展简介编辑PET/CT(Positronemissioncomputedtomography/CT，正电子发射型计算机断层显像/X线CT显像仪)利用图像融合技术，综合了PET功能、分子代谢影像与CT精细解剖影像的优势，结合正电子放射性核素标记的多种分子探针的应用，在恶性肿瘤早期诊断与肿瘤分期分级、临床疗效评估与随访监测，良、恶性病变鉴别，协助临床治疗方案决策和放疗生物靶区确定，以及探索肿瘤生物学特征等方面具有极为重要的作用，在心脑血管疾病、神经变性性疾病、癫痫等的诊断、评估等方面有独特价值，在临床的应用不断增加。标记各种分子探针所必需的正电子放射性核素如18F(氟-18)、11C(碳-11)、13N(氮-13)等的半衰期一般都很短，依赖于医用回旋加速器即时生产制备。随着我国PET/CT应用的迅速发展，对医用回旋加速器的需求也快速增长，据2010年全国调查，国内医用回旋加速器需求的年增长率达两位数[1]。医用回旋加速器工作原理编辑回旋加速器是“粒子加速器”的一种，其设计、制造的理论基础是拉摩尔定律和劳伦斯回旋加速理论。现代回旋加速器则结合了托马斯提出的磁场强度随方位角变化的AVF原理，采用规律变化的磁场系统，修正粒子加速过程中的相位移动、相对速度减慢和粒子回旋频率变化等，提高粒子加速效率和聚焦度。现代医用回旋加速器多采用分离扇形磁铁调变磁场技术，属等时性回旋加速器范畴。医用回旋加速器的工作原理是：带电粒子在磁场和交变电场作用下，反复在磁场做弯曲运动(回旋)并被交变电场反复加速，直至达到预期所需粒子能量，通过粒子束流引出系统引出，轰击靶系统中的靶材料，获得所需正电子放射性核素。经典劳伦斯(E.O.Lawrence)回旋加速器编辑回旋加速器的核心结构是磁场系统和射频(RF)系统，性能要求很高。为防止带电粒子运动中与其他原子碰撞损失能量，需置于真空(系统)，因此对真空条件的要求也很高。经典的E.O.Lawrence回旋加速器原理示意图，两块磁铁上、下隔开放置，在两磁极间形成一个均匀磁场(B)，两个半圆形的金属扁盒(D形盒)隔开相对放置其中，D形盒与高频振荡电源相联，在两个D形盒的间隙处产生为粒子加速的交变。交变电场的中心位置是粒子源(IonSource)，整个系统置于真空室内。粒子源产生的带电粒子在D形盒间隙电场作用下被加速，飞入D形盒，进入D形盒中的带电粒子不受电场作用，但受磁极间磁场的洛伦兹力作用，其运动遵循拉摩尔定律。拉摩尔定律是带电粒子被反复回旋加速的理论基础之一，即恒定磁场中带电粒子的运动角频率是一个常数，与粒子本身运动速度无关。托马斯(L.H.Thomas)等时性回旋加速器编辑根据相对论理论，随着粒子被加速而不断向光速接近，不仅其动能增加，其相对论质量也会随之增加。在匀强磁场中，随着粒子不断被加速，其相对论质量增加，在高频频率保持恒定时，则会导致其运动速度相对减慢、偏向圆心发生加速相位移动、粒子回旋频率发生改变(即回旋周期或时间不等)。受此限制，经典回旋加速器的粒子能量难以超过每核子20多MeV的能量范围，且束流聚焦度降低。为克服上述不足，1938年托马斯(L.H.Thomas)提出了磁场强度随方位角变化的AVF原理，并初步提出了扇形聚焦回旋加速器的概念，他建议采用规律排列的扇形磁铁使磁场沿方位角调变(调变磁场，即磁场强度沿方位角按一定规律周期性变化)，使粒子沿平衡轨道受到一个沿方位角周期性变化的磁场作用力，保证粒子轴向运动的稳定性，同时平均磁场沿半径扩大逐渐增强以保持严格谐振加速，满足回旋周期保持不变的等时性磁场要求。...
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