利用晶体透镜聚焦高能电子束用于放射治疗的应用

两种主导的放射治疗方法要么在束流产生与处理上较为简化，但牺牲了组织在能量沉积曲线方面的表现（光子疗法），要么需要庞大的加速器设施与复杂的束流传输系统以提供有利的组织能量沉积曲线形状（强子疗法）。这两种方法的优势，如设备成本低、束流产生容易以及组织在能量沉积曲线形状合适，有可能通过采用聚焦在肿瘤病灶区域、能量为数百 MeV 量级的甚高能电子束来实现。然而，束流聚焦通常使用四极磁铁完成，这使得束流传输系统从工程角度看复杂且具挑战性。本论文探讨了一种替代方案的可行性，即利用具有适当出射面形状的弯曲硅晶体进行聚焦。此类晶体透镜可以是非常轻的物体（质量在克量级），从而使放射治疗设施的束流传输系统大为简化。作为该可行性研究的结果，我们在 Geant4 中准备了具有异形出射面的弯曲硅晶体模拟。模拟所得结果证明了这种异形晶体的聚焦能力。但晶体的聚焦强度尚不足够。研究明确并理解了提升聚焦效率所需的技术要求。此外，提出了在使用异形晶体时提供更强聚焦的替代方案。