医用回旋加速器培训考试题及答案

小型医用回旋加速器培训考试题及答案

（一）简述等时性回旋加速器的基本工作原理，并说明与相对论效应的关系？

答：①回旋加速器由离子源产生的带电粒子在两D盒缝隙中被电场加速进入D盒内，在罗仑兹

力作用下做圆周运动，离子来到D盒缝隙时，高频电场的方向正好使离子再次加速，随后进入

另一边的D盒内作圆周运动，如此周而复始的来到D盒缝隙，实现多次加速，离子圆周运动半

径r 随速度v 增加，能量不断增加，最后达到引出半径r时，获得最大能量，被引出打到靶上。

保证粒子每次通过D盒缝隙均被加速的条件是：高频电场的频率f D 为带电粒子的回旋频率f C

的整倍数h，f D = h f C h 称为谐波数。

②相对论效应使f C随m 增加而减小，逐渐f D = h f C 不再满足，粒子的速度达到极限。突破相

对论效应限制：使f C 不随m 增加而减小，可设计磁场的分布使其强度B 随粒子轨道半径r的

增加而增加，并刚好抵消m 的增加，从而使f C 保持恒定。最后实现等时性加速。

（二）写出计算粒子加速器的最高能量计算公式，说明公式内符号的代表意义及单位。用公式计算能量18MeV 回旋加速器，质子引出的半径是多少？

答：能量计算公式：W = 48（BR）²Z²/A , B-引出半径处的平均磁感应强度（Tesla）

R—引出轨道半径（m），Z—离子的电荷数，A—离子的原子量数

例如：W=18MeV, 对质子Z=1，A=1，在引出半径处B=1.3T带入上式

（BR）²= 18/48=0.375，BR=√0.375 =613，R=0.613m/1.3 =471mm≈480mm

(三）画出14MeV小回旋加速器高频D电路等效电路图（电容耦合），并说明等效电路图中符号的意义

答: 14MeV回旋加速器是外部离子源，两个D形盒在中心连接在一起，D电路等效电路图如下，CK1，CK2 分别为D电路耦合电容，C1，C2 为D盒对地等效电容，L1，L2 为地电路的等效电感。R1，

R2为回路等效电阻。

左D输入右D输入

（四）等时性回旋加速器高频D电路的频率如何决定？举例说明。

答：回旋加速器高频D电路的频率由粒子加速器的回旋频率决定，

回旋加速器的高频频率必须等于粒子加速器的回旋频率的整数倍。

粒子的回旋频率fc= ω/2π= Z e B/2πmc , 简化后得fc =15.2•Z/A•B

如果B=1.3特斯拉，Z/A =1 ，fc = 15.2•1.3 = 19.76≈20MHz (基波)

如果是2倍频加速fc=20X2=40MHz。

（五）说出高频放大器输出功率最大时，末级输出阻抗与D电路同轴线阻抗最佳

匹配条件，不匹配将产生何影响？

答：同轴线的特性阻抗应当和末极放大器输出阻抗匹配，必须是D电路和同轴线谐振在高频

频率时阻抗为纯电阻，同轴线特性阻抗为50欧姆，放大器末级输出阻抗也应当接近50欧

姆。当不匹配时，高频放大器反射功率增大，谐振腔失谐，D电路损耗增大。

（六）简述负氢离子源的基本工作原理？

答：离子源的热灯丝发射的电子在弧电压加速下与H2分子（或H原子）碰撞，使分子处于激发态（H2*），（H2 + e → H2*）H2*与电子作用产生H-和H。（H2* + e→H- + H）这种反应的几

率较小，产生的负氢离子流较小。

离子源放电室真空度不高，H-与气体碰撞很易丢失电子，难以获取高强度H-离子束。等离

子体建立在两个相对的阴极和对阴极之间，在磁场中将保持等离子体浓聚。

在电场中，电子和H-离子获得的动能相等：m e v e2=m H v H2→ v e/ v H = ( m H /m e )1/2 = 44，→在

引出区电子流约是H-离子流的44倍。因此，H-离子源的引出系统，应有抑制或消除电子的

功能。才能使负氢离子束流从离子源内引出，在加速器内不断加速获得能量。

（七）简述回旋加速器的基本组成，并说明其主要功能？

答：回旋加速器的基本组成及主要功能如下：

①磁场系统：为加速粒子提供向心力—罗伦兹力；

②高频系统：为加速粒子提供加速电场；

③离子源系统：提供要加速的带电离子束；

④引出系统：加速粒子束引出打到靶上；

⑤靶系统：为生产同位素进行特定核反应的场所；

⑥真空系统：避免束流丢失和高压电场绝缘；

⑦冷却系统：为加速器高热部件降温；

⑧控制系统：控制和监控各个系统，并发出各种指令，使加速器协调正常

运行，以完成用户的相应任务。

（八）生产放射性示踪剂药物FDG（氟代脱氧葡萄糖）的靶材料是什麽？加速器

应具备哪些条件？

答：生产放射性示踪剂药物FDG的靶材料是H218O水。

加速器具备的条件：

1) 能量：加速器分固定的能量或可变能量。

2）可选择的核反应。

3）束流的强度、束流强度越高，产额越高。但不能进入产额饱区。

4）轰击时间。轰击时间一般在核素的1~2个半衰期内完成，轰击时间太长，由于衰变，

产额增加不明显。

5）靶的构造以及靶材料的化学形式。

6）制药室与回旋加速器厅相邻，地沟加铅块屏蔽。，以利于放射性核素快速传递，房间

敷设去污地板，地板下的地沟敷设传输放射性核素尼龙管道去热室内的化学合成箱。

7）热室一个，热室和玻璃门用铅制造，厚65mm,热室外10cm距离处，剂量符合国家标准，

（1-10μSv）。热室有排风设备，电源、操作工具等。

（九）简述小型回旋加速器的自屏蔽系统要求是什麽？

答：自屏蔽装置，通常有两个屏蔽层。

•内屏蔽层（30cm）

由含有环氧树脂和碳硼化合物的高密度铅构成，

能使高能中子的能量降低至热中子水平

吸收放射性核素产生的γ射线

•外屏蔽层（70cm)

含有聚乙烯和碳硼化合物的水泥块,聚乙烯30%，含碳硼化合物水泥70%

通过热中子的弹性碰撞，继续减缓中子的运动，最终吸收

将产生的次级γ射线的辐射减至最小。

加速器大厅墙壁厚0.8-1.0米左右。

（十）简述PET（正电子放射断层扫描仪）基本工作原理及其主要应用？