基于斜螺线管型超导Gantry二极磁体设计

梁羽^1,2，马力祯¹，吴巍¹，吴北民¹，施建军³，陈玉泉¹，梅恩铭¹

1. 中国科学院近代物理研究所2. 中国科学院大学3. 兰州科近泰基新技术有限责任公司

摘 要：为了解决当前Gantry治疗装置面临的难题—磁体质量庞大,运行成本昂贵,提出了一种新型的斜螺线管型线圈结构。目前,已经完成了一台2.5 T用于重离子Gantry的NbTi超导磁体样机设计,与质子Gantry相比,其有效缩减了磁体的尺寸和质量。该磁体由10层斜螺线管线圈组成,工作电流为1000 A。线圈孔径为176 mm,其中好场区达到孔径的2/3。由于线圈形状的特殊性,其端部结构无需优化,各高阶谐波量沿轴向积分为零。磁体采用传导冷却的方式,保证其在旋转的情况下安全稳定运行。从斜螺线管线圈的概念出发,详细介绍斜螺线管型超导二极磁体的磁场设计,借助于ANSYS有限元分析软件,仿真了超导磁体和冷屏的空间温度场,得到磁体低温系统的热分布,最后简要介绍磁体的加工情况。

关键词：旋转机架;斜螺线管;NbTi;传导冷却;热分析;