医用回旋加速器

医用回旋加速器是指专门为医学应用而设计制造的小型回旋加速器，通常安装在大的核医学基地，供生产医用放射性核素、活化分析及快中子治癌等用。这类加速器结构紧凑、占用房屋面积小、功耗少、管理方便，所以正在逐步推广，成为现代化医疗中心的重要设备。
医用回旋加速器有许多不同的型号。有些属经典回旋加速器，由于“相对论质量增加效应”，其粒子最高能量较低。但多数医用回旋加速器是等时性回旋加速器，能提供较高能量、较大流强的加速粒子(参见“加速器”条)。医用回旋加速器的主要用途如下：
(1) 生产医用放射性核素： 主要利用(p,n)、(d,n)、(a,n)等反应来生产核素。所生成的核素与靶核材料的元素不同，易于用化学方法进行分离，故可制成无载体同位素。其纯度和放射性比度都较高。更重要的是加速器能生产反应堆所不能生产的缺中子核素，这种核素与反应堆生产的富中子核素不同，更适于医用目的(见“短半衰期核素的应用”条)。
(2) 活化分析： 参见“活化分析”条。
(3)快中子治癌： 利用回旋加速器加速的质子、氘、3He等轰击铍或锂靶即可产生中子束。常用的是⁹Be(d,n)¹⁰B反应。对治疗肿瘤合适的中子束的要求是：在离靶100～125cm处，能给出10～20rad/min剂量率； 在穿入组织10cm深度处，剂量率达到原来的50%。大多数医用回旋加速器能获得几十μA的氘束，轰击铍靶能产生足够的中子束供治疗用。但是小的回旋加速器产生的中子束平均能量较低，穿透能力较弱，仅能治疗浅表的肿瘤。治疗深部肿瘤需要大的回旋加速器，使氘核达到30MeV或更高的能量。
医用回旋加速器能量的选取视用途和造价而定。若专为生产能发射正电子的短寿命核素，如¹¹C、¹³N、¹⁵O及1⁸F，只需选用能把质子加速到8MeV的回旋加速器，而且能量不必连续可调。这种固定能量的回旋加速器结构较简单，运行维护方便，造价也较低。例如，现有一种专用于生产核素的固定能量的小型医用回旋加速器，能把质子加速到16MeV，把氘核加速到8MeV，可以用质子生产核素¹¹C，用氘核生产核素¹³N、¹⁵O、有很好的防护层，总重16吨，占用房屋面积仅5×6m²，高2.7m。
综合性医疗中心安装回旋加速器常要考虑综合应用，要求既可用来生产医用短半衰期核素，又可用来进行活化分析和中子治癌。这样的医用回旋加速器，其较合适的能量范围大多为质子16～30MeV及氘核8～16MeV，而且为了适应不同用途，其加速粒子的能量应在较宽的范围内可以自由调节。这种规格的医用回旋加速器，造价及能耗适中而用途较广，采用者最多。
如果主要目的是快中子治癌，而且要求能适应各种深部肿瘤的需要，则应选取能把氘核加速到30MeV以上的回旋加速器。这种加速器结构较复杂，造价也较高(比氘核能量10MeV者高5倍)。

典型的医用回旋加速器实验室平
面布局图
1.中子治疗 2.活化分析3.核型的医用回旋加速
素生产 4. 回旋加速器

目前的趋势是尽可能提高粒子能量而又向小型化发展，以求更好地发挥医用回旋加速器综合应用的特点。现在已有一种新 器，能提供42MeV的质子，用以轰击铍靶，配以等中心治疗设备，用快中子治癌，效果较满意。整个系统的房屋面积为6.6×16.4m²，高4.3m。