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11MeV医用回旋加速器

邓建军院士团队研发的11MeV医用回旋加速器,主要用于正电子同位素制备,填补了该领域的国内空白,打破了国外对医用回旋加速器的技术垄断。通过该项目的研制,掌握了小型医用回旋加速器整体设计、调试技术,并掌握离子源、高频加速腔、高精度等时性磁铁、自屏蔽体等核心部件的设计、加工、调试技术。

该加速器束流强度为60μA,束流能量11MeV,支持制备18F、11C、13N等常用PET诊断核素,能够拓展制备64Cu、89Zr、68Ga等新型正电子核素,且具有双束流引出功能,能够同时制备两种正电子核素。

目前,11MeV医用回旋加速器已用于PET诊断核素的制备,已无故障运行超过200次,服务病患超过600人。后续的研究将向中高能回旋加速器扩展,使得制备的医用同位素的种类更多、产额更高。随着我国核医学领域的发展,国民收入的增长以及PET配置证的下放,近5年内对医用回旋加速器需求量将超过200台,该加速器预计能够发挥国产替代作用,对建设“健康中国”,解决医用同位素卡脖子问题,建立稳定的自主的医用同位素供应体系,实现医用同位素自主可控具有重大的战略意义。

图1 医用回旋加速器细分为离子源、磁铁、高频腔、高频功率源、中心区、引出系统、真空、控制等分系统组成。负氢离子(或者其他离子)从离子源中发射出,在主磁铁的二级磁场中做回旋运动,同时受到射频加速电场的共振加速,最终达到一定的能量后引出。束流在靶区与待照射物质发生核反应生产所需的放射性同位素。

图2 中心区是指医用回旋加速器中前1-2圈需要进行特殊设计的若干个射频加速间隙。中心区任务是使离子的运动轨道接近平衡轨道,使得束流在后续的过程得到有效的加速,并具有较好的束流状态。

邓建军
中国工程院院士
核科学技术与工程专家
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