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보고서 상세정보

암치료용 양성자/탄소이온 싱크로트론 가속기 설계
Design of Proton and Carbon Ion Synchrotron for Cancer Therapy

  • 과제명

    암치료용 양성자/탄소이온 싱크로트론 가속기 설계

  • 주관연구기관

    포항공과대학교 포항가속기연구소

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2010-02

  • 과제시작년도

    2009

  • 주관부처

    교육과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국연구재단
    National Research Foundation of Korea

  • 등록번호

    TRKO201000011892

  • 과제고유번호

    1345108829

  • 키워드

    싱크로트론 가속기,암치료,양성자,탄소이온,가속기 LatticeSynchrotron,Cancer therapy,Proton,Carbon lon,Accelerator lattice

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    - Design of proton / carbon ion synchrotron accelerator for particle beam cancer therapy which can penetrate a depth of 30 cm in ...

    - Design of proton / carbon ion synchrotron accelerator for particle beam cancer therapy which can penetrate a depth of 30 cm in tissue. The particle beam energy is designed to be 250 MeV for proton and 430 MeV/u for carbon ion. The particle intensity is designed to be 5 <TEX>$\times$</TEX> <TEX>$10^{10}$</TEX> ppp for proton and 8 <TEX>$\times$</TEX> <TEX>$10^8$</TEX> ppp for carbon. The accelerator is designed to provide the particle beam at the repetition rate of 0.5 Hz for carbon ion and 1 Hz for proton.
    - The scope of this study is lattice design of synchrotron accelerator, beam dynamics simulation of proton and carbon ion beam, and basic design of the main devices.
    - Design of proton / carbon ion synchrotron accelerator for particle beam cancer therapy which can penetrate a depth of 30 em in tissue. The par tic I e beam energy is des i gned to be 250 MeV for proton and 430 MeV/u for carbon ion. The particle intensity is designed to be 5 <TEX>$\times$</TEX> <TEX>$10^{10}$</TEX> ppp for proton and 8 <TEX>$\times$</TEX> <TEX>$10^8$</TEX> ppp for carbon.
    - Investigation of synchrotron accelerator project for particle beam cancer therapy in Europe (PIMMS in CERN, GSI in Germany, Tera in Italy) and Japan.
    - lattice design of synchrotron accelerator, beam dynamics simulat ion of proton and carbon ion beam
    - basic design of the main devices:
    1. Injector: Ion source, RFQ, IH-DTL
    2. Magnet in Main ring of synchrotron
    3. Injection and Extraction system
    4. RF cavity system
    - Basic Design: to determine the spec and design the basic structure of the main devices, which provides basic information for engineering design.


    <TEX>$\blacksquare$</TEX> 조직투과범위가 30 cm 인 암치료용 양성자/탄소이온 싱크로트론 가속기 설계
    빔에너지: 양성자 (250 MeV)/ 탄소이온 (430 MeV/u)
    beam...

    <TEX>$\blacksquare$</TEX> 조직투과범위가 30 cm 인 암치료용 양성자/탄소이온 싱크로트론 가속기 설계
    빔에너지: 양성자 (250 MeV)/ 탄소이온 (430 MeV/u)
    beam intensity: <TEX>$5\times10^{10}$</TEX> ppp (particles per pulse) for proton, <TEX>$8\times10^8$</TEX> ppp for carbon
    - 싱크로트론 가속기 Main Ring의 광학 격자(lattice) 설계
    - 양성자/이온빔의 입사/인출 동역학 전산모사
    - 주요장치 기초설계:
    1) 전자석 설계: 2극전자석, 4극전자석, 6극전자석, 셉텀 전자석
    2) 빔입사장치, 빔인출장치 설계


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 8
    6. CONTENTS ... 9
    7. 목차 ... 11
    8. 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 13
    9. 제 1 절 연구개발의 목적 ... 13...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 8
    6. CONTENTS ... 9
    7. 목차 ... 11
    8. 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 13
    9. 제 1 절 연구개발의 목적 ... 13
    10. 제 2 절 필요성 및 범위 ... 13
    11. 1. 연구 필요성 ... 13
    12. 2. 연구 범위 ... 15
    13. 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 16
    14. 제 1 절 국내외 현황 ... 16
    15. 1. 외국의 연구 현황 ... 16
    16. 2. 국내의 현황 ... 19
    17. 3. 싸이클로트론 대 싱크로트론 ... 19
    18. 가. 싸이클로트론 ... 20
    19. 나. 싱크로트론 ... 20
    20. 제 2 절 연구결과가 국내.외 기술개발현황에서 차지하는 위치 ... 21
    21. 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 22
    22. 제 1 절 싱크로트론 가속기 설계 ... 22
    23. 1. 가속기의 구성 ... 22
    24. 가. Linac 시스템 ... 23
    25. 나. Main Ring ... 23
    26. 2. 입자빔 파라메타 ... 24
    27. 3. Main Ring 요구 사양 ... 25
    28. 4. Main Ring의 운전 모드 ... 26
    29. 제 2 절 싱크로트론 Main Ring 광학 격자 설계 ... 28
    30. 1. 광학 격자 설계 ... 28
    31. 2. 동역학 전산 모사 ... 35
    32. 가. 입사 전산 모사 ... 35
    33. 나. 인출 전산 모사 ... 36
    34. 3. 전자석 파라메타 ... 38
    35. 4. RF system ... 38
    36. 제 3 절 인출시스템 설계 ... 39
    37. 1. 인출 시스템 ... 39
    38. 가. 3-rd order Resonance Extraction 개요 ... 39
    39. 나. 3-rd order Resonance Extraction 이론 ... 41
    40. 다. Hardt Condition ... 44
    41. 2. Electrostatic Septum Deflector (ESD) ... 49
    42. 3. Extraction septum ... 50
    43. 가. Thin Extraction septum ... 51
    44. 나. Thick Extraction septum ... 52
    45. 4. Betatron core ... 53
    46. 제 4 절 싱크로트론 Main Ring 전자석 설계 ... 54
    47. 1. 전자석 설계 요구 사양 ... 54
    48. 2. 2극전자석 ... 56
    49. 3. 4극전자석 ... 58
    50. 4. 6극전자석, Resonance 6극전자석 ... 61
    51. 5. Injection Septum ... 63
    52. 6. Thin Extraction Septum ... 66
    53. 7. Thick Extraction Septum ... 69
    54. 8. CAD 설계 도면 ... 72
    55. 가. 싱크로트론 Main Ring ... 72
    56. 나. 2극전자석 ... 72
    57. 다. 4극전자석 ... 74
    58. 라. 6극전자석 ... 75
    59. 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 77
    60. 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 79
    61. 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 80
    62. 제 1 절 외국 싱크로트론 가속기 상세 자료 ... 80
    63. 1. PIMMS Design ... 80
    64. 2. Heidelberg Ion Therapy (HIT) ... 82
    65. 3. Hyogo Ion Beam Medical Center ... 84
    66. 제 2 절 가속기 워크샵 ... 85
    67. 1. Ion Therapy Workshop ... 85
    68. 제 7 장 전문가 Review ... 88
    69. 제 8 장 참고문헌 ... 89
    70. 끝페이지 ... 124
  • 참고문헌

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