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fD为带电粒子的回旋频率fC的整倍数h，fD=hfCh称为谐波数。②相对论效应使fC随m增加而减小，逐渐fD=hfC不再满足，粒子的速度达到极限。突破相对论效应限制：使fC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fC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。Ck1CK2左D输入右D输入C1R1L1L2R2C2（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=ZeB/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：meve2=mHvH2ve/vH=(mH/me)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？答：PET的基本工作原理是：在临床应用中，用非常少量的放射性标记化合物（称为发射正电子的放射性药物或放射性示踪剂），用静脉注射注入到人体内，其后进行适当时间的吸收，药物浓聚在诊断部位，在放射核衰变期间放射出正电子，经过短距离的传输（约3--5mm）后，与人体内周围的电子相遇，两个正负电子结合产生“湮灭”反应，同时放出飞行方向相反的一对光子，光子能量为511Kev,将这种特别的光子，在扫描仪相反方向的两个符合探测器之间12微秒内进行符合接收，光电信号转换放大，送入计算机，采用专用的软件程序，将电信号重建为图像信号，在扫描仪显示器上显示出病灶大小、形状、位置及内部结构。这种图像可形成病灶的三维立体图形切片显像，完成病灶不同部位深度的检查诊断。PET的临床主要应用，在心脏病学、神经病学和肿瘤领域进行疾病诊断和研究。PET中心一般地可正常的生产近十种放射性示踪剂和放射性药物，各种相关的临床参数可以确定，包括葡萄糖代谢缺氧，血流和神经受体图谱等。对心脏病人存活心机的检查，定量地和定性地评估，局部的冠状血流和新陈代谢以及今后心肌的存活力。对肿瘤的研究和诊断，检查和测定肿瘤组织的恶变程度；研究组织的分化程度等；对神经病学中，癫痫病病人的评估，PET在临床癫痫病中，对诊断和治疗癫痫病人是有重要意义的。供稿人;张兴治2016/3/16