同步加速器是醫(yī)用重離子加速器的主加速部件。考慮到其設(shè)計空間緊湊的特點及其真空系統(tǒng)的設(shè)計要求，采用將非蒸散型吸氣劑泵(NEG)組件嵌入國產(chǎn)濺射離子泵(SIP)空腔內(nèi)組成的復(fù)合泵作為真空系統(tǒng)的主泵。本文測試了復(fù)合泵的抽氣性能，測試并估算了復(fù)合泵的H2 飽和容量和再生周期，計算了同步加速器真空系統(tǒng)的壓力分布。測試及計算結(jié)果表明：相比于SIP，復(fù)合泵對N2 的抽速提高了20%，對H2 的抽速提高了70%～100%，且具有更高的極限真空度，其再生周期為2 年，壓力分布能夠滿足同步加速器真空系統(tǒng)的設(shè)計要求。
中國科學(xué)院近代物理研究所研制的醫(yī)用重離子加速器由垂直注入線、回旋加速器、中能束運線、同步加速器、高能束運線等五部分組成。其特點是采用同步加速器作為主加速器系統(tǒng)，慢引出方式提供均勻的束流，以利于劑量控制和束流的在線監(jiān)測，從而減小對患者的額外輻照劑量，有利于提高治療的安全可靠性，滿足推廣普及的要求。
為了保證重離子有足夠長的儲存壽命，同步加速器全環(huán)平均真空度要求為5×10-7 Pa。考慮到在10-7 Pa 以下，隨著壓強下降，國產(chǎn)濺射離子泵(SIP) 抽速將明顯減小，主抽泵單采用SIP，難以快速達(dá)到所要求的本底真空，并且同步加速器系統(tǒng)中磁元件眾多，設(shè)計布局十分緊湊，放置主泵的空間有限。為了不增加主泵所占空間，且能快速達(dá)到設(shè)計的真空度要求，選擇了將非蒸散型吸氣劑泵(NEG)組件嵌入SIP 空腔內(nèi)，二者組合形成復(fù)合泵作為主泵。
為了保證復(fù)合泵的可靠性，使其滿足醫(yī)用重離重離子加速器真空系統(tǒng)的運行要求，測試并分析了復(fù)合泵對N2、H2 兩種氣體的抽氣性能，估算了復(fù)合泵的H2 飽和容量和再生周期， 采用VAKTRAK軟件計算了壓力分布，達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果。
對應(yīng)用在醫(yī)用重離子加速器上的復(fù)合泵的抽氣性能進(jìn)行了測試，對復(fù)合泵的H2 飽和容量和再生周期進(jìn)行了測試和估算，對同步加速器真空系統(tǒng)的壓力分布進(jìn)行了計算，結(jié)果表明：
(1)SIP 的極限真空度為3.4×10-9 Pa，復(fù)合泵的極限真空度為1.7×10-9 Pa。相對于SIP，復(fù)合泵的極限真空度更高。
(2)在同樣的真空度條件下，復(fù)合泵的抽速大于SIP 的抽速。在10-8 Pa 及更高的真空度下，復(fù)合泵具有穩(wěn)定的高抽速，更易于極高真空的獲得。
(3)復(fù)合泵在10-7 Pa 的條件下運行，再生周期達(dá)兩年，能夠滿足醫(yī)用加速器較長時間不間斷工作的要求。
(4)采用復(fù)合泵作為主泵，可以在不增加主泵所占空間的情況下，使同步加速器的整體真空度滿足5×10-7 Pa 的設(shè)計指標(biāo)要求。
更多新聞資訊
轉(zhuǎn)載請注明來源http://metadanawa.com |
