用于質子治療的Kicker磁鐵動態磁場測量

李冠群 韓文杰 秦 斌 劉 旭 陳曲珊

（華中科技大學 應用電磁工程研究所 武漢 430074）

基于質子束的布拉格峰劑量分布特性，質子治療相對傳統的光子、γ射線放射治療方法，可實現更為精確的劑量控制，從而降低對健康組織的輻射損傷。華中科技大學目前正在研發一套基于超導回旋加速器的多室質子治療裝置（Huazhong University of Science and Technology Proton Therapy Facility，HUST-PTF）［1］。在該裝置中，一套安裝于降能器上游的Kicker磁鐵可實現點掃描過程及治療安全的快速束流開啟/關斷功能，目前已完成該磁鐵的設計研制與靜態磁場點測［2］。

積分場均勻度和磁場動態響應特性是Kicker磁鐵的主要設計指標，因此需要在Kicker磁鐵裝機運行之前進行磁場動態測量。磁鐵測磁通常可采用核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）法、霍爾探頭法、基于電磁感應的線圈法。NMR法測量精度最高，一般用于標定其他測磁設備。霍爾探頭結構簡單、壽命長，但隨著磁場頻率升高誤差增大，而且對溫度比較敏感，本文將對比動態測磁結果與霍爾探頭靜態測磁結果。線圈法基于法拉第電磁感應定律，可以達到較高的精度。根據感應電壓產生方式不同，線圈法分為平移線圈法和靜止線圈法，平移線圈法通過線圈平移實現磁通量改變［3-4］，而靜止線圈法改變勵磁電流來實現磁通量改變［5-6］，前者適用于靜態磁場測量，后者更適合于Kicker磁鐵快脈沖磁場的測量。手繞式長線圈存在一定面積誤差需要進行校準；而印制電路板（Printed Circuit Boards，PCB）線圈幾何尺寸精度更高［7-9］，且PCB線圈在測量均勻度時采用差分法，不受電源重復性影響。……