声明
1 绪 论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 质子治疗
1.1.2 治疗头
1.1.3 扫描磁铁和电源的研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 治疗头的现状
1.2.2 扫描磁铁的现状
1.2.3 扫描电源的现状
1.3 主要工作和内容安排
2 基于传输矩阵和蒙特卡罗法的治疗头束流初步分析
2.1 基于传输矩阵的束流光学基础理论
2.1.1 粒子状态参数及其传输模型
2.1.2 束流相椭圆方程及其传输模型
2.1.3 治疗头中传输元件及其传输矩阵
2.2 蒙特卡罗法的基本理论
2.2.1 蒙特卡罗法简介
2.2.2 蒙特卡罗仿真软件Geant4
2.3 HUST-PTF治疗头主要传输元件布局及入口束流参数
2.3.1 扫描磁铁SAD
2.3.2 治疗头入口束流参数
2.4 基于MADX和Geant4的治疗头束流初步分析
2.4.1 基于MADX的治疗头束流光学分析
2.4.2 基于Geant4的治疗头束流分析
2.5 本章小结
3 基于治疗头束流分析的扫描磁铁设计与结构优化
3.1 扫描磁铁主要指标
3.2 二极铁基本理论
3.2.1 二极铁极面方程及垫补原理
3.2.2 带电粒子偏转角度与磁铁励磁电流的关系
3.2.3 线圈设计基本理论
3.3 基于束流分析及二极铁基本理论的磁铁参数设计
3.3.1 好场区及磁极间隙尺寸设计
3.3.2 扫描磁铁其他主要参数设计
3.3.3 扫描磁铁线圈设计
3.4 基于OPERA-3D的扫描磁铁结构优化
3.4.1 SMY和SMX垫补方案选择
3.4.2 横向积分场积分路径的选取
3.4.3 SMY垫补尺寸及结果
3.4.4 SMX垫补尺寸及结果
3.5 治疗头束流验证及扫描磁铁瞬态分析
3.5.1 扫描磁铁模型下的治疗头束流验证
3.5.2 扫描磁铁瞬态分析
3.6 本章小结
4 扫描电源拓扑方案选择与开关状态设计
4.1 点扫描电源的性能要求
4.1.1 HUST-PTF点扫描电流波形
4.1.2 扫描电源的主要参数指标
4.2 扫描电源拓扑方案选择与系统框架
4.2.1 电流控制原理与拓扑方案选择
4.2.2 扫描电源的PI控制算法
4.3 基于Simulink的仿真与设计
4.3.1 整流部分设计
4.3.2 逆变开关设计
4.3.3 电源整体拓扑结构及仿真结果
4.4 本章小结
5 电源控制平台搭建与实验
5.1 测试平台框架
5.2 测试平台各模块主要参数
（1）电源总控制模块
（2）电流传感器模块
（3）模数转换模块
（4）小功率电流源
（5）负载
5.3 测试结果
（1） 基LabVIEW开发的上位机界面
（2）模拟电压控制精度
（3）回读精度
（4）理论计算输出电流值与回读电流值
5.4 本章小结
6 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
