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当前位置： 安捷伦 > 最新动态 > 定点清除癌细胞 质子重离子治疗系统上的真空应用

定点清除癌细胞 质子重离子治疗系统上的真空应用

安捷伦

2023/08/21 14:43

阅读：64

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近年来，出现了一种特殊的癌症治疗方法——将带正电荷的粒子加速后射入人体，在特定的位置（布拉格峰/Bragg peak）减速并释放能量，将癌细胞杀死。

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由于入射位置、方向和布拉格峰的深度可以根据患者病灶的位置和形状动态进行调整，它能够更精确的杀死肿瘤细胞并有效地保护正常组织，具有比传统放疗更少的副作用。


质子重离子治疗系统
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一般将氢离子称为质子，氦离子等更重的离子称为重离子。基于质子重离子束的放射治疗系统是粒子加速器在科研领域之外的实际应用之一，如下图所示，此类系统一般包括三个主要部分 ：束源，束线和终点站。


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质子治疗系统布局（图片由海德堡离子束治疗中心 HIT 提供）


质子重离子治疗系统对真空的要求

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此类系统非常复杂，所有元件均设计用于在高真空条件下运行：就像在质谱仪中一样，高真空条件用来产生、加速和定向传递离子。
束源 通常是系统中需要最高真空度的部分。良好的真空度是提高离子源效率的基础，这一要求通常由特殊的离子泵来满足。


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同步加速器，束源。（图片由海德堡离子束治疗中心 HIT 提供）
束线是质子聚焦并输送到终点站的地方，在光束聚焦和弯曲磁体之间，一般会沿着束线安装多台离子泵。


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质子束线：主梁被分成三条平行线，一次治疗多个患者（图片由海德堡离子束治疗中心HIT提供）


除了与其它真空系统一样对真空度的要求之外，用于质子重离子治疗系统的真空泵和控制器还需要在特斯拉级的磁场和强辐射的条件下运行。这是对离子泵特别是离子泵控制器最具挑战性的要求——在强大的电磁干扰下，还要不断的测量纳米级的微弱电流，并实时调整离子泵的工作电压，确保系统真空保持在适当的水平。


安捷伦真空解决方案
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安捷伦与欧洲核子研究组织 （CERN） 和其他主要物理研究中心建立了长达数十年的合作关系，在粒子加速器行业积累了丰富的经验，是许多质子重离子治疗系统制造商的优选合作伙伴。安捷伦为质子治疗系统开发特殊的真空解决方案，可以在强大的磁场和辐射环境下完美运行。


下图是一个示例，这是质子束线的一部分，操作者左边即是安捷伦特制的离子泵，与其相连的，还有安捷伦的移动式分子泵机组。

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安捷伦离子泵安装于超大的质子束聚焦和弯曲磁铁附近（图片由 MedAustron 提供）


面对极端应用的挑战，解决一系列看似"不可能"的技术问题，是安捷伦为质子重离子治疗科学的发展做出贡献的一种方式，也极大地促进了离子泵技术的发展。


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