Линейный ускоритель электронов C-диапазона для комплекса лучевой терапии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.20, кандидат наук Овчинникова, Любовь Юрьевна

• Овчинникова, Любовь Юрьевна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Овчинникова, Любовь Юрьевна

Введение..................................................................................................................5

Актуальность темы..............................................................................................5

Цель работы.........................................................................................................7

Положения, выносимые на защиту....................................................................7

Научная новизна..................................................................................................8

Практическая значимость...................................................................................8

Достоверность результатов................................................................................9

Личный вклад автора..........................................................................................9

Место выполнения работы...............................................................................10

Апробация результатов.....................................................................................10

Публикации....................................................................................................10

Статьи в журналах Web of Science, Scopus, RSCI...................................10

Статьи в журналах......................................................................................11

Статьи в сборниках.....................................................................................11

Доклады на научных конференциях............................................................12

Структура и объём диссертации......................................................................13

Содержание диссертации..................................................................................13

1. Постановка задачи, принципы реализации, проблема темновых токов... 16

1.1. Обзор современного состояния ускорителей электронов для внешней лучевой терапии на энергию 6 МэВ................................................................16

1.2. Требования к ускорителю электронов на энергию 6 МэВ для проекта ускорителя КЛТ 6..............................................................................................23

1.3. Выбор диапазона рабочей частоты........................................................24

1.4. Известные разработки ускорителей электронов С-диапазона для прикладных целей.............................................................................................29

1.5. Проблема высокочастотных разрядов и темновых токов...................31

2. Расчёт линейного ускорителя электронов для комплекса лучевой терапии

КЛТ 6......................................................................................................................36

2.1. Принципы оптимизации ускоряющей системы...................................36

2.2. Оптимизация ускоряющей структуры..................................................40

2.3. Электронная пушка.................................................................................44

2.4. Расчёт динамики пучка...........................................................................46

2.5. Расчёт тормозного спектра.....................................................................52

2.6. Паразитные потери тока пучка..............................................................53

2.7. Коэффициент связи с питающим волноводом.....................................54

2.8. Керамическое СВЧ окно.........................................................................57

2.9. Расчёт теплового режима ускоряющей структуры..............................59

3. Экспериментальное исследование характеристик ускоряющей системы 66

3.1. Методика и результаты холодных измерений и настройки ускоряющей структуры.....................................................................................66

3.2. Измерение характеристик ускоренного пучка электронов.................73

3.2.1. Стенд и методики для измерения характеристик ускоренного пучка электронов............................................................................................73

3.2.1.1. Описание стенда........................................................................73

3.2.1.2. Методика измерения энергетического спектра пучка электронов для полного импульса тока....................................................77

3.2.1.3. Методика измерения энергетического спектра пучка электронов для узкого временного интервала.........................................81

3.2.1.4. Методика измерения распределения заряда в поперечном сечении пучка..............................................................................................83

3.2.2. Результаты измерения характеристик ускоренного пучка электронов, сравнение с расчётами..............................................................83

3.2.2.1. Результаты измерения спектров ускоренного пучка.............84

3.2.2.2. Анализ результатов измерения спектров................................90

3.2.2.3. Распределение заряда в поперечном сечении пучка..............94

3.3. Измерение характеристик тормозного излучения...............................96

3.3.1. Стенд и методики для измерения характеристик тормозного излучения........................................................................................................96

3.3.1.1. Описание стенда........................................................................96

3.3.1.2. Методика измерений.................................................................98

3.3.1.3. Результаты измерений характеристик ТИ............................104

4. Исследование темнового тока....................................................................109

4.1. Расчёт темнового тока..........................................................................109

4.2. Измерение характеристик темнового тока.........................................112

4.2.1. Спектр электронов темнового тока..............................................112

4.2.2. Тормозное излучение темнового тока..........................................115

4.3. Высокочастотные разряды и тренировка ускоряющей структуры .. 117

4.4. Способы улучшение качества обработки поверхности структуры.. 119

Заключение..........................................................................................................122

Список литературы.............................................................................................125

Введение

Актуальность темы

Всемирная организация здравоохранения отмечает, что рак [1] является второй по распространённости причиной смерти в мире [2]. Вероятность заболевания тем или иным видом рака [3-5] зависит от генетической предрасположенности, пола, возраста, факторов внешней среды, образа жизни, перенесённых заболеваний. Вероятность неблагоприятного исхода [6] также зависит от множества факторов. Основными факторами благоприятного исхода являются профилактика, ранняя диагностика, эффективность и доступность различных видов лечения.

Радиационная терапия [7, 8] является одним из основных нехирургических методов лечения злокачественных опухолей. В случае если патологический очаг локализован глубоко в теле пациента, применяют дистанционную лучевую терапию [9, 10]. Кроме того, применяют контактную и радионуклид-ную терапию, которые, однако предполагают некоторую инвазивность. На достаточную глубину в тело пациента могут проникать гамма-кванты от радиоактивных источников; фотоны тормозного излучения и электроны от ускорителей электронов; протоны, ионы и нейтроны, получаемые с помощью адрон-ных ускорителей.

Установки дистанционной радиационной терапии на основе радиоактивных гамма-источников, например ^-60 [11-13] компактны, достаточно просты в создании и эксплуатации. Однако по сравнению с ускорителями имеют меньшую проникающую способность. Кроме того, существует опасность разрушения, хищения и нецелевого использования [14-16] радиоактивных источников.

Установки дистанционной адронной терапии [17-19] позволяют проводить облучение нанося минимальные радиационные повреждения здоровым тканям, окружающим опухоль. Основными недостатками адронной терапии

5

являются большой размер и сложность ускорительной установки и комплекса в целом [20-22].

В настоящее время, с точки зрения баланса возможностей и доступности, наиболее оптимальными представляются современные установки на основе ускорителей электронов с тормозной мишенью, позволяющие формировать качественное дозовое поле, будучи при этом проще, компактнее и дешевле установок адронной терапии. По функциональным возможностям, сложности, размерам и стоимости терапевтические линейные ускорители электронов в основном можно разделить на две группы [23]: дорогостоящие многофункциональные ускорители с энергией, регулируемой от 6 МэВ до 18 - 25 МэВ, способные работать, как в моде генерации тормозного излучения, так и в моде электронного пучка, и относительно недорогие ускорители, работающие только в моде генерации тормозного излучения с фиксированным значением верхней границы, равной 6 МэВ. Развитием недорогих вариантов ускорителей для радиационной терапии являются ускорители для томотерапии, также работающие при фиксированном значении верхней границы 6 МэВ. Отдельными направлениями лучевой терапии с помощью электронных ускорителей являются прецизионная терапия с помощью комплекса кибер-нож и ин-трооперационная лучевая терапия.

Следует отметить, что в настоящее время в Российской Федерации не выпускаются комплексы лучевой терапии на базе электронных ускорителей. Разработки, выполненные ранее, можно считать морально устаревшими. В этой связи, перед Госкорпорацией "Росатом" была поставлена задача разработки комплекса лучевой терапии с ускорителем электронов, генерирующим тормозное излучение с верхней границей энергии 6 МэВ. Разработка ускорителя электронов была осуществлена в НИИЯФ МГУ и Лаборатории электронных ускорителей МГУ, созданной на базе Отдела электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Линейный ускоритель электронов C-диапазона для комплекса лучевой терапии»

Цель работы

Цель работы заключалась в исследовании возможности создания компактной ускоряющей системы линейного ускорителя электронов для комплекса лучевой терапии, способной работать в двух режимах - режиме сообщения терапевтической дозы с энергией ускоренных электронов 6 МэВ и в режиме получения портального изображения с энергией 2.5 МэВ, за счёт выбора С (5 см) -диапазона длины волны и темпа набора энергии, превышающего 30 МэВ/м.

Положения, выносимые на защиту

1) Возможно создание компактной ускоряющей системы, включающей ускоряющую структуру С-диапазона с электрической длиной около 200 мм, трёхэлектродную электронную пушку и вакуумное СВЧ окно, способной работать в двух режимах - режиме сообщения терапевтической дозы с энергией ускоренных электронов 6 МэВ и в режиме получения портального изображения с энергией 2.5 МэВ, с диаметром фокусного пятна на тормозной мишени менее 2 мм и с темпом набора энергии, превышающем 30 МэВ/м.

2) За счёт выбора длительности инжектируемого импульса тока пушки и момента инжекции можно существенно сокращать ширину энергетического спектра ускоренных электронов и, тем самым, повышать коэффициент качества генерируемого тормозного излучения, который играет важную роль в оптимизации процесса сообщения дозы облучаемой области.

3) По максимумам энергетического спектра темнового тока выявляются проблемные участки ускоряющей структуры содержащие дефекты, являющиеся основными источниками тока.

4) Для предотвращения воздействия на пациента паразитного излучения генерируемого темновым током, в алгоритм работы ускорителя должно быть

заложено снижение уровня СВЧ мощности на выходе клистрона, одновременно со сдвигом импульса тока пушки. 5) Обработка поверхности ускоряющей структуры кластерными ионами позволяет существенно улучшить её качество, что должно привести к уменьшению темнового тока и снижению вероятности СВЧ разрядов.

Научная новизна

1) Впервые продемонстрирована возможность создания компактной ускоряющей системы с ускоряющей структурой С-диапазона, способной работать в режиме сообщения терапевтической дозы с энергией ускоренных электронов 6 МэВ и в режиме получения портального изображения с энергией 2.5 МэВ, с диаметром фокусного пятна на тормозной мишени менее 2 мм и с темпом набора энергии, превышающем 30 МэВ/м.

2) Впервые измерена зависимость энергии ускоренного пучка от времени в пределах импульса ускоряющего поля, показано, как за счет выбора длительности инжектируемого импульса тока пушки и момента инжекции можно существенно сокращать ширину энергетического спектра ускоренных электронов.

3) Впервые для ускорителей электронов медицинского назначения выполнены детальные исследования темнового тока и показана важная роль, которую он может играть в формировании спектра ускоренных электронов и мощности дозы тормозного излучения.

Практическая значимость

На основе выполненных в настоящей диссертационной работе расчётов и экспериментальных исследований был разработан компактный линейный ускоритель электронов С-диапазона, предназначенный для генерации тормозного излучения с граничной энергией, переключаемой между значениями 2.5 МэВ и 6 МэВ для стереотаксической и трёхмерной конформной лучевой

терапии в статическом и ротационном режимах. Результаты, полученные в настоящей работе, могут быть использованы при разработке и создании новых компактных ускорителей электронов, в том числе для томотерапии и установок типа «кибер-нож».

Достоверность результатов

В настоящей диссертационной работе использовались апробированные и надёжно зарекомендовавшие себя методы оптимизации геометрии ускоряющих структур, расчёта электромагнитных полей, расчёта динамики частиц, экспериментального исследования характеристик полей в ускоряющей структуре, ускоренного пучка электронов и характеристик тормозного излучения, расчёта характеристик тормозного излучения. Для расчёта электромагнитных полей, динамики частиц и теплового режима использовался программный пакет CST [24]. Результаты экспериментальных исследований характеристик электромагнитных полей, параметров электронного пучка и тормозного излучения подтверждают корректность выполненных расчётов.

Личный вклад автора

Автором выполнены расчёты динамики пучка электронов в компактном линейном ускорителе электронов ^диапазона, предназначенном для генерации тормозного излучения с граничной энергией, переключаемой между значениями 2.5 МэВ и 6 МэВ для стереотаксической и трёхмерной конформной лучевой терапии в статическом и ротационном режиме. Автором оптимизирована ускоряющая структура с высоким темпом набора энергии и электронная пушка, обеспечивающие формирование и ускорение пучка электронов с требуемыми характеристиками, выполнены расчёты динамики пучка с реальной геометрией электронной пушки и ускоряющей структуры, выполнены расчёты эффекта обратной бомбардировки катода и спектра тормозного излучения с учётом спектра электронного пучка. При непосредственном участии автора

разработана методика и создан стенд холодных измерений и настройки ускоряющей структуры С-диапазона, проведены измерения и настройка нескольких образцов ускоряющей структуры. При непосредственном участии автора разработаны методики, созданы стенды и выполнены экспериментальные исследования характеристик ускоренного пучка электронов и тормозного излучения. Автором проведены расчёты темнового тока, при непосредственном участии автора выполнены измерения его характеристик, сформулированы рекомендации по выбору режима работы ускорителя для минимизации влияния мощности дозы темнового тока. Автором выполнены исследования неодно-родностей поверхности ячеек ускоряющей структуры.

Место выполнения работы

Работа выполнена в Отделе электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и в Лаборатории электронных ускорителей МГУ в период с 2013 по 2018 год.

Апробация результатов

Публикации

Основные научные результаты диссертации опубликованы в 8 печатных работах, 4 из которых в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science, Scopus, RSCI. Статьи в журналах Web of Science, Scopus, RSCI

1) Овчинникова Л.Ю., Шведунов В.И., Расчёт динамики пучка электронов в ускорителе C-диапазона для комплекса лучевой терапии // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. — 2018. — № 6. — С. 34-38. [25] (IF 2017: 0.506)

2) Бондаренко Т.В., Полихов С.А., Смирнов В.П., Курилик А.С., Овчинникова Л.Ю. Расчёт дозового распределения в области гантри комплекса лучевой терапии // Атомная энергия. — 2018. — Т. 125, № 5. — С. 296-301. [27] (IF 2017: 0.288)

3) Родько И.И., Сарычев Г.А., Балакирев П.В., Бондаренко Т.В., Дерга-чева И.Л., Евтеев А.С., Ковалев С.Н., Колосков С.А., Крылова Т.А., Лобжа-нидзе Т.К., Полихов С.А., Смирнов В.П., Шарков Г.Б., Горлачев Г.Е., Гу-лидов И.В., Иванов С.А., Каприн А.Д., Романко Ю.С., Хмелевский Е.В., Овчинникова Л.Ю., Шведунов В.И., Шведунов Н.В., Чередниченко Д.В. Разработка комплекса лучевой терапии на основе линейного ускорителя электронов энергией 6 МэВ и конусно-лучевого компьютерного томографа // Атомная энергия. — 2018. — Т. 125, № 5. — С. 292-295. [28] (IF 2017: 0.288)

4) V.I. Shvedunov, A.S. Alimov, A.N. Ermakov, A.N. Kamanin, V.V. Khankin, A.S. Kurilik, L.Yu. Ovchinnikova, N.I. Pakhomov, N.V. Shvedunov, D.S. Yurov, I.V. Shvedunov, A.S. Simonov. Electron accelerators design and construction at Lomonosov Moscow State University // Radiation Physics and Chemistry. - 2019. - V. 159. - P. 95-100. [85] (IF 2017: 1.435)

Статьи в журналах

1) Овчинникова Л.Ю., Шведунов В.И. Влияние энергетического спектра пучка электронов на оценку его энергии методом ослабления тормозного излучения поглощающим барьером // Учёные записки физического факультета Московского Университета. — 2018. — № 1. — С. 1810202-11810202-4. [26]

Статьи в сборниках

1) Ovchinnikova L., Shvedunov V.I. Design of C-band Electron Linear Accelerator for a Complex of Radiation Therapy // Proc. 29th Linear Accelerator Conference (LINAC'18), Beijing, China, 16-21 September 2018. — Vol. 29 of Linear Accelerator Conference. — JACoW Publishing Geneva, Switzerland, 2018. — P. 549551. [29]

2) Yurov D.S., Alimov A.S., Ermakov A.N., Khankin V.V., Ovchinnikova L.Yu., Shvedunov N.V., Shvedunov V.I., Simonov A.S. Beam Parameters Measurement of C-band 6 MeV Linear Electron Accelerator // Proc. 29th Linear Accelerator Conference (LINAC'18), Beijing, China, 16-21 September 2018. — Vol. 29 of Linear Accelerator Conference. — JACoW Publishing Geneva, Switzerland, 2018. — P. 133-135. [30]

3) Ermakov A.N., Alimov A.S., Ovchinnikova L.Yu., Kamanin A.N., Khankin V.V., Pakhomov N.I., Shvedunov N.V., Shvedunov V.I., Yurov D.S., Shvedunov I.V., Simonov A.S. Linacs for Industry, Cargo Inspection and Medicine Designed by Moscow University // Proc. 29th Linear Accelerator Conference (LINAC'18), Beijing, China, 16-21 September 2018. — Vol. 29 of Linear Accelerator Conference. — JACoW Publishing Geneva, Switzerland, 2018. — P. 130-132. [31]

Доклады на научных конференциях

Основные научные результаты диссертации докладывались на научных

конференциях:

1) Овчинникова Л.Ю. Расчёты линейного электронного ускорителя С-диапа-зона // Ломоносовские чтения - 2016, МГУ им. М.В. Ломоносова, Россия, 18-27 апреля 2016.

2) Алимов А.С., Овчинникова Л.Ю., Шведунов В.И., Юров Д.С. Результаты измерения и настройки ускоряющей структуры С-диапазона // Ломоносовские чтения - 2017, МГУ имени М.В. Ломоносова, Россия, 17-26 апреля 2017.

3) Ермаков А.Н., Овчинникова Л.Ю., Шведунов В.И. Результаты проведения пусковых работ ускорителя С-диапазона для мобильного инспекционно-досмотрового комплекса // Ломоносовские чтения-2018, секция "Ядерная физика", МГУ имени М.В. Ломоносова, Россия, 16-24 апреля 2018.

4) Овчинникова Л.Ю., Шведунов В.И. Разработка линейного ускорителя для комплекса лучевой терапии // Ломоносовские чтения-2018, секция "Ядерная физика", МГУ имени М.В. Ломоносова, Россия, 16-24 апреля 2018.

5) Ovchinnikova L., Shvedunov V.I. Design of C-band Electron Linear Accelerator for a Complex of Radiation Therapy // 29th Linear Accelerator Conference LINAC18, Beijing, Китай, 16-21 сентября 2018.

6) Yurov D.S., Alimov A.S., Ermakov A.N., Khankin V.V., Ovchinnikova L.Yu., Shvedunov N.V., Shvedunov V.I., Simonov A.S. Beam Parameters Measurement of C-band 6 MeV Linear Electron Accelerator // 29th Linear Accelerator Conference LINAC18, Beijing, Китай, 16-21 сентября 2018.

7) Ermakov A.N., Alimov A.S., Ovchinnikova L.Yu., Kamanin A.N., Khankin V.V., Pakhomov N.I., Shvedunov N.V., Shvedunov V.I., Yurov D.S., Shvedunov I.V., Simonov A.S. Linacs for Industry, Cargo Inspection and Medicine Designed by Moscow University // 29th Linear Accelerator Conference LINAC18, Beijing, Китай, 16-21 сентября 2018.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения. Полный объём диссертации составляет 132 страницы текста с 79 рисунками и 10 таблицами. Список литературы содержит 85 наименований.

Содержание диссертации

Во введении обосновывается актуальность исследований по теме диссертации, формулируется цель работы, приводятся основные научные результаты, полученные в диссертации, обосновывается научная новизна, практическая значимость и достоверность результатов работы, описывается личный вклад автора работы, приводится список публикаций и докладов на конференциях, на которых были представлены результаты выполненных исследований, приводится структура и краткое содержание диссертации.

В первой главе описаны постановка задачи, принципы реализации ускоряющей системы для комплекса лучевой терапии КЛТ-6 и проблема тем-новых токов. Дан обзор современного состояния ускорителей электронов для внешней лучевой терапии на энергию 6 МэВ. Сформулированы требования к ускорителю электронов на энергию 6 МэВ для проекта ускорителя КЛТ-6. Обоснован выбор диапазона рабочей частоты 5-см для данного проекта. Описана проблема темновых токов и высокочастотных разрядов в ускоряющих структурах с большим темпом набора энергии.

Во второй главе приведены результаты расчёта ускоряющей системы. Описаны принципы выбора параметров ускоряющих ячеек, обеспечивающие высокий коэффициент захвата, малый размер фокусного пятна на тормозной мишени, возможность изменения энергии ускоренного пучка в широком диапазоне. Приведены результаты расчёта электромагнитного поля рабочего колебания, результаты расчёта электронной пушки, динамики пучка, вакуумного СВЧ окна и теплового режима ускоряющей структуры. Все основные расчёты были выполнены с помощью программы CST [24] с использованием лицензии ЛЭУ МГУ. В конце главы приведены результаты расчёта спектров тормозного излучения с учётом спектра пучка электронов для режима сообщения терапевтической дозы (6 МэВ) и режима получения портального изображения (2.5 МэВ).

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию характеристик ускоряющей системы и динамики пучка. Дано описание модификации методики холодных измерений электродинамических характеристик ускоряющей структуры С-диапазона, приведены результаты измерений и настройки. Описаны разработанные в рамках данной работы методики измерений характеристик выведенного электронного пучка. Приведены результаты измерения тока и спектра ускоренного пучка для различных режимов работы электронной пушки, различных уровней ускоряющего поля. Описан стенд и результаты

измерения характеристик тормозного излучения. Проведено сравнение результатов измерений характеристик электронного пучка и тормозного излучения с результатами расчётов.

В четвертой главе приведены результаты расчёта и экспериментального исследования темновых токов, обусловленных высоким темпом набора энергии. Предложена методика локализации местоположения дефектов ускоряющей структуры, обуславливающих высокочастотные разряды и темновые токи. Даны рекомендации по выбору режима работу ускоряющей системы в составе комплекса, снижающие влияние темнового тока на процесс облучения. Приведены результаты анализа состояния поверхности ускоряющей структуры, описаны варианты обработки, обеспечивающие уменьшение времени тренировки и снижения темновых токов.

В заключении диссертации изложены основные результаты и подведены итоги проделанной работы, содержатся выводы и рекомендации, приводятся сведения об использовании полученных научных результатов, описаны перспективы дальнейших исследований.

Работа выполнена в рамках соглашения между Минобрнауки России и АО «НИИТФА» о предоставлении субсидии от 03.10.17г. № 14.582.21.0011 «Создание и передача на клинические испытания образца импортозамещающего комплекса лучевой терапии на базе инновационного оборудования (6 МэВ ускорителя и конусно-лучевого томографа)». Уникальный идентификатор соглашения КБМЕЕ158217Х0011.

1. Постановка задачи, принципы реализации, проблема темновых токов

1.1. Обзор современного состояния ускорителей электронов для внешней лучевой терапии на энергию 6 МэВ.

Конструкция, характеристики излучения, технология облучения комплексов внешней лучевой терапии претерпели значительную эволюцию, начиная с первого ускорителя, эксплуатация которого началась в 1953 г. в больнице Хаммерсмит, Лондон [32-34]. Как отмечалось во введении, по функциональным возможностям, сложности, размерам и стоимости терапевтические линейные ускорители электронов в основном можно разделить на две группы: дорогостоящие многофункциональные ускорители с энергией, регулируемой от 6 МэВ до 18 - 25 МэВ, способные работать, как в моде генерации тормозного излучения, так и в моде электронного пучка, и недорогие ускорители, работающие только в моде генерации тормозного излучения с фиксированным значением верхней границы, равной 6 МэВ. Развитием недорогого варианта ускорителя для радиационной терапии являются ускорители для томотерапии, также работающие при фиксированном значении верхней границы 6 МэВ. Отдельными направлениями лучевой терапии с помощью электронных ускорителей являются прецизионная терапия с помощью комплекса кибер-нож и ин-трооперационная лучевая терапия.

Исходя из целей настоящей работы, сделан обзор комплексов внешней лучевой терапии пучком тормозного излучения с верхней границей спектра 6 МэВ. В ранних версиях таких комплексов, например, SL75-5-MT (6 МэВ), выпускавшихся НИИЭФА [35] (разработка Philips) [36] и в комплексе «ЭЛ-ЛУС-6М» (6 МэВ), разработанном в НИИЭФА на базе SL75-5-MT [37], общий

16

вид которых показан на Рис. 1, используется ускоряющая структура достаточно большой длины, что исключает возможность её вертикального размещения перпендикулярно оси вращения гантри. В комплексе «ЭЛЛУС-6М» ускоряющая система на основе ускоряющей структуры S-диапазона со стоячей волной, питаемой магнетроном, расположена под углом 500 в наклонной части гантри, пучок направляется на тормозную мишень с помощью магнитооптической системы. Такое размещение ускоряющей системы, близкое к размещению в комплексах на высокую энергию, усложняет конструкцию ускорителя, его настройку и обслуживание.

Рис. 1. Комплексы лучевой терапии на энергию 6 МэВ.

(а) SL75-5-M производства НИИЭФА. Изображение с сайта http://www.niiefa.spb.su/site/left/accelerat/electrons/therapy/sl75-5-mt (по состоянию на 2019.02.28).

(б) «ЭЛЛУС-6М» разработки НИИЭФА с наклонным размещением ускоряющей системы. Изображение с сайта

http://www.niiefa.spb.su/site/left/accelerat/electrons/therapy/ellus6m (по состоянию на 2019.02.28).

В современных недорогих версиях комплексов лучевой терапии компаний Varian Medical Systems - комплекс UNIQUE [38] и Elekta - Compact [39], общий вид которых показан на Рис. 2, принято вертикальное размещение ускоряющей системы.

(а)

(б)

(а) (б)

Рис. 2. Общий вид комплексов лучевой терапии с вертикальным размещением ускоряющей системы.

(а) UNIQUE (Varían Medical Systems). Изображение с сайта http://medlineltd.ru/varian-unique (по состоянию на 2019.03.11).

(б) COMPACT (Elekta). Изображение с сайта

https: //en. wikipedia. org/ wiki/Elekta#/media/File:L inear_Accelerator_-_Elekta_Compact_model.jpg (по состоянию на 2019.03.11).

В обоих комплексах используется, питаемая от магнетрона, компактная ускоряющая система, включающая ускоряющую структуру S -диапазона со стоячей волной с боковыми ячейками связи, электронную пушку, тормозную мишень, вакуумный насос и вакуумное СВЧ окно. Общая схема размещения показана на Рис. 3.

Рис. 3. Общая схема размещения ускоряющей системы, на основе структуры S-диапазона со стоячей волной с боковыми ячейками связи, в головной части гантри комплексов UNIQUE (Varian Medical Systems) и COMPACT (Elekta).

Преимущества вертикального размещения ускоряющей системы, в отличие от традиционного горизонтального, общая схема которого изображена на Рис. 4, заключаются в следующем.

Отсутствие магнитной системы, направляющей пучок на тормозную мишень, существенно упрощает конструкцию ускорителя и его эксплуатацию, снижает уровень паразитного излучения из-за потерь частиц в тракте транспортировки пучка, снижает массу радиационной защиты, при определённых условиях автоматически обеспечивает симметрию поля тормозного излучения относительно оси пучка. Следует при этом подчеркнуть, что низкоэнергетич-ные электроны, присутствующие в пучке, выходящем из ускорителя, не влияют существенно на форму тормозного спектра и мощность дозы.

Отсутствие тракта транспортировки пучка и вакуумной камеры магнитной системы позволяет изготавливать отпаянную ускоряющую систему, что снижает габариты и массу ускорителя, удешевляет его, упрощает эксплуатацию.

Рис. 4. Общая схема традиционного горизонтального размещения ускоряющей системы. Для поворота электронного пучка используется поворотный магнит.

В то же время, вертикальное размещение ускоряющей системы накладывает жёсткие ограничения на её высоту. Из общепринятых значений положения изоцентра относительно тормозной мишени 1000 мм и относительно

пола 1300 мм следует, что для поворота вращающейся части гантри на 1800 высота ускоряющей системы от тормозной мишени вместе с радиационной защитой и кожухом гантри не должна превышать 300 мм. Высота изоцентра относительно пола может быть увеличена в небольших пределах, однако это увеличение ограничено требованиями удобства работы с пациентом.

Высота ускоряющей системы в комплексах UNIQUE и COMPACT с радиационной защитой заметно больше 300 мм. Для решения проблемы поворота на 1800 головной части при размещении комплекса UNIQUE предусмотрено углубление в полу, у комплекса COMPACT увеличено расстояние от изо-центра до пола, что создаёт трудности при размещении пациента. Таким образом, сокращение длины ускоряющей системы важно для улучшения эксплуатационных характеристик комплексов лучевой терапии на энергию 6 МэВ. Сокращение длины ускоряющей системы за счёт выбора рабочей частоты ускоряющего поля и увеличения темпа набора энергии являлось одной из основных задач настоящей работы.

Важной особенностью современных комплексов лучевой терапии является наличие режима получения портального изображения облучаемой области с помощью излучения ускорителя и матричного детектора, расположенного за пациентом [40]. Ввиду высокой энергии тормозного излучения качество такого изображения (контрастность, разрешающая способность) получается существенно хуже, а доза, сообщаемая пациенту, существенно выше, чем при использовании рентгеновских трубок. В ряде работ, например [41, 42], было показано, что значительное улучшение качества изображения и снижение дозы возможно при смягчении спектра тормозного излучения, в частности за счёт уменьшения энергии пучка ускоренных электронов при получении портального изображения. Выпускаемые в настоящее время комплексы лучевой терапии UNIQUE и COMPACT не имеют такой возможности. Ускоряющая система для КЛТ-6, которой посвящена данная диссертационная работа, позволяет снижать энергию ускоренного пучка, генерируемый при этом

спектр тормозного излучения эквивалентен спектру для энергии пучка около 2 МэВ.

Следует подчеркнуть, что применение ускоряющей системы для КЛТ-6, которой посвящена данная диссертационная работа, с малыми размерами и возможностью изменения энергии ускоренного пучка, не ограничено классическими комплексами лучевой терапии, она может с успехом использоваться в таких новых комплексах лучевой терапии, как комплекс спиральной томоте-рапии и комплекс кибер-нож.

Первый прототип комплекса спиральной томотерапии был создан в 2000 г. [43]. В настоящее время выпускаются комплексы лучевой терапии TomoTherapy (Accuray) [44], Halcyon (Varían Medical Systems) [45], Unity (Elekta) [46], MHI-TM2000 - Vero (Mitsubishi Heavy Industries) [47]. Общая схема изображена на Рис. 5.

Рис. 5. Общая схема размещения ускоряющей системы в спиральных томоте-рапевтических комплексах лучевой терапии.

Во всех спиральных томотерапевтических комплексах ускоряющая система на энергию 6 МэВ размещается вертикально. Большим преимуществом тороидальной формы гантри является возможность размещения всего ускорительного и диагностического оборудования, а также оборудования системы

охлаждения вдоль окружности тора с достаточно равномерным распределением массы, что существенно упрощает механическую конструкцию, снижает до минимума передачи сигналов через вращающиеся сочленения.

Методика облучения опухоли на спиральном томотерапевтическом комплексе принципиально отличается от таковой на классическом комплексе с Г-образными гантри. Облучение ведётся при непрерывном вращении гантри узким веерным пучком тормозного излучения, формируемым многолепестковым коллиматором с малым числом лепестков, при одновременном перемещении стола в продольном направлении. В комплексах различных компаний используются различные томографические методы получения изображения в процессе облучения.

На всех перечисленных комплексах, за исключением комплекса Vero, используется ускоряющая структура S-диапазона со стоячей волной, питаемая магнетроном, размещённым вместе с модулятором, в торе. В комплексе Vero впервые применена структура С-диапазона. Её питание осуществляется от мощного однолучевого клистрона больших размеров и массы, исключающих его размещение в торе. Длинный волноводный тракт с вращающимся СВЧ сочленением, соединяющий клистрон с ускоряющей структурой делает комплекс крайне громоздким.

Другим современным комплексом лучевой терапии, где возможно применение ускоряющей системы для КЛТ-6, которой посвящена данная диссертационная работа, является комплекс типа кибер-нож. В комплексе Cyber Knife компании Accuray [48] (энергия 6 МэВ) ускоряющая система на основе ускоряющей структуры Х-диапазона вместе с магнетроном размещается в корпусе, перемещающимся по заданной программе с помощью роботизированного манипулятора. Общий вид показан на Рис. 6.

Рис. 6. Общий вид комплекса лучевой терапии Cyber Knife. Изображение с сайта Шр://гёгау.ехреГ;/тёех.рЬр/Компания:Ассигау (по состоянию на 2019.03.11).

1.2. Требования к ускорителю электронов на энергию 6 МэВ для проекта ускорителя КЛТ 6

Рассматриваемый в рамках данной диссертационной работы, ускоритель предназначен для генерации тормозного излучения с граничной энергией, переключаемой между двумя значениями 2.5 МэВ и 6 МэВ для процедур сте-реотаксической и трёхмерной конформной лучевой терапии в статическом и ротационном режиме. Формирование электронного пучка, его ускорение и генерация тормозного излучения осуществляется в ускоряющей системе, являющейся основной частью ускорителя. Ускоряющая система включает в себя электронную пушку, ускоряющую структуру, тормозную мишень, вакуумное СВЧ окно, СВЧ антенну, вакуумный насос и систему охлаждения. Низкая, не более 2.5 МэВ, и высокая, до 6 МэВ, энергии ускоренного пучка выбираются фиксированными, оптимизация ускоряющей системы должна производиться лишь для этих величин. Низкая энергия используется для получения портального изображения облучаемой области, высокая энергия - для сообщения требуемой дозы.

Мощность дозы тормозного излучения в направлении вперёд на расстоянии 1 м от тормозной мишени без разравнивающего фильтра в режиме высокой энергии должна регулироваться в диапазоне от 1 до 10 Гр/мин, в режиме

низкой энергии от 0.05 до 0.5 Гр/мин. Ускоряющая система должна быть оптимизирована так, чтобы регулирование мощности дозы могло осуществляться как за счёт изменения среднего тока ускоренного пучка (длительность импульса, частота следования импульсов), так и за счёт импульсного тока посредством регулирования тока пушки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Овчинникова, Любовь Юрьевна, 2019 год

Список литературы

[1] National Cancer Institute, "What Is Cancer?", 2015, https://www.can-cer.gov/about-cancer/understanding/what-is-cancer

[2] World Health Organization, "Cancer", 2018, https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cancer

[3] A. Jemal, F. Bray, M. M. Center, J. Ferlay, E. Ward and D. Forman, "Global Cancer Statistics", CA: A Cancer Journal for Clinicians, vol. 61, no. 2, pp. 6990, 2011.

[4] American Cancer Society, "Global Cancer Facts & Figures 3rd Edition", Atlanta, 2015.

[5] American Cancer Society, "Cancer Treatment & Survivorship Facts & Figures 2016-2017", Atlanta, 2016.

[6] J. Ferlay, I. Soerjomataram, R. Dikshit, S. Eser, C. Mathers, M. Rebelo, D. M. Parkin, D. Forman and F. Bray, "Cancer incidence and mortality worldwide: Sources, methods and major patterns in GLOBOCAN 2012", International Journal of Cancer, vol. 136, pp. E359-E386, 2015.

[7] F. M. Khan, The Physics of Radiation Therapy, Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 2003.

[8] E. B. Podgorsak, Ed., Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students, Vienna: International Atomic Energy Agency, 2005.

[9] S. Webb, Intensity-Modulated Radiation Therapy, Bristol and Philadelphia: IOP Publishing Ltd, 2001.

[10] P. Cherry and A. M. Duxbury, Eds., Practical Radiotherapy: Physics and Equipment, Chichester, West Sussex: Wiley-Blackwell, 2009.

[11] L. J. Schreiner, C. P. Joshi, J. Darko, A. Kerr, G. Salomons and S. Dhanesar, "The role of Cobalt-60 in modern radiation therapy: Dose delivery and image guidance", Journal of Medical Physics, vol. 34, no. 3, pp. 133-136, 2009.

[12] C. P. Joshi, S. Dhanesar, J. Darko, A. Kerr, P. B. Vidyasagar and L. J. Schreiner, "Practical and clinical considerations in Cobalt-60 tomotherapy", Journal of Medical Physics, vol. 34, no. 3, pp. 137-140, 2009.

[13] S. K. Dhanesar, The Role of Cobalt-60 Source in Intensity Modulated Radiation Therapy: From Modeling Finite Sources to Treatment Planning and Con-formal Dose Delivery, Kingston, Ontario: Queen's University, 2013.

[14] J. Medalia, ""Dirty Bombs": Technical Background, Attack Prevention and Response, Issues for Congress", Congressional Research Service, 2011.

[15] L. W. Connell, "Dirty Bomb Risk and Impact: A Systems Analysis Overview", Sandia National Laboratories, 2017.

[16] J. L. Conca, J. R. Wischnewsky and M. D. Johnson, "Reducing the Threat of a Serious 137Cs Dirty Bomb", in Department of Homeland Security Conference: Working Together - Research & Development (R&D) Partnerships in Homeland Security, Boston, 2005.

[17] O. Jakel, "State of the Art in Hadron Therapy", in Nuclear Physics Methods and Accelerators in Biology and Medicine, Prague, 2007.

[18] W. D. Newhauser and R. Zhang, "The Physics of Proton Therapy", Physics in Medicine & Biology, vol. 60, pp. R155-R209, 2015.

[19] U. Amaldi and G. Kraft, "Radiotherapy with Beams of Carbon Ions", Reports on Progress in Physics, vol. 68, pp. 1861-1882, 2005.

[20] H. Owen, D. Holder, J. Alonso and R. Mackay, "Technologies for Delivery of Proton and Ion Beams for Radiotherapy", International Journal of Modern Physics A, vol. 29, no. 14, pp. 1441002-1-1441002-39, 2014.

[21] M. Goitein and M. Jermann, "The Relative Costs of Proton and X-ray Radiation Therapy", Clinical Oncology, vol. 15, pp. S37-S50, 2003.

[22] Y. Lievens and W. Van den Bogaert, "Proton beam therapy: Too expensive to become true?", Radiotherapy and Oncology, vol. 75, pp. 131-133, 2005.

[23] Wilson Apollo, Basics of External Beam Radiation Therapy (EBRT) & Coding Implications, http://nycra.homestead.com/Basics_of_Exter-nal_Beam_Radiation_Therapy-2018.pdf

[24] "CST - Computer Simulation Technology", https://www.cst.com

[25] Овчинникова Л.Ю., Шведунов В.И., Расчёт динамики пучка электронов в ускорителе C-диапазона для комплекса лучевой терапии // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. — 2018. — №2 6. — С. 34-38.

[26] Л. Ю. Овчинникова и В. И. Шведунов, «Влияние энергетического спектра пучка электронов на оценку его энергии методом ослабления тормозного излучения поглощающим барьером», Учёные записки физического факультета Московского Университета, № 1, pp. 1810202-11810202-4, 2018.

[27] Т. В. Бондаренко, С. А. Полихов, В. П. Смирнов, А. С. Курилик и Л. Ю. Овчинникова, «Расчёт дозового распределения в области гантри комплекса лучевой терапии», Атомная энергия, т. 125, № 5, pp. 296-301, 2018.

[28] И. И. Родько, Г. А. Сарычев, П. В. Балакирев, Т. В. Бондаренко, И. Л. Дергачева, А. С. Евтеев, С. Н. Ковалев, С. А. Колосков, Т. А. Крылова, Т. К. Лобжанидзе, С. А. Полихов, В. П. Смирнов, Г. Б. Шарков, Г. Е. Горлачев, И. В. Гулидов, С. А. Иванов, А. Д. Каприн, Ю. С. Романко, Е. В. Хмелевский, Л. Ю. Овчинникова, В. И. Шведунов, Н. В. Шведунов, Д. В. Чередниченко «Разработка комплекса лучевой терапии на основе линейного ускорителя электронов энергией 6 МэВ и конусно-лучевого компьютерного томографа», Атомная энергия, т. 125, № 5, pp. 292-295, 2018.

[29] L. Ovchinnikova and V. I. Shvedunov, "Design of C-band Electron Linear Accelerator for a Complex of Radiation Therapy", Proc. 29th Linear Accelerator Conference (LINAC'18), Beijing, China, 16-21 September 2018, pp. 549551, 2018.

[30] D. S. Yurov, A. S. Alimov, A. N. Ermakov, V. V. Khankin, L. Y. Ovchinnikova, N. V. Shvedunov, V. I. Shvedunov and A. S. Simonov, "Beam Parameters Measurement of C-band 6 MeV Linear Electron Accelerator", Proc. 29th

Linear Accelerator Conference (LINAC'18), Beijing, China, 16-21 September 2018, pp. 133-135, 2018.

[31] A. N. Ermakov, A. S. Alimov, L. Y. Ovchinnikova, A. N. Kamanin, V. V. Khankin, N. I. Pakhomov, N. V. Shvedunov, V. I. Shvedunov, D. S. Yurov, I. V. Shvedunov and A. S. Simonov, "Linacs for Industry, Cargo Inspection and Medicine Designed by Moscow University", Proc. 29th Linear Accelerator Conference (LINAC'18), Beijing, China, 16-21 September 2018, pp. 130132.

[32] E. L. Ginzton and C. S. Nunan, "History of Microwave Electron Linear Accelerators for Radiotherapy", Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., vol. 11, 1985,pp. 205-216.

[33] C. J. Karzmark, S. Nunan and E. Tanabe, Medical Electron Accelerators, New York: McGraw-Hill, Inc., Health Professions Division, 1993.

[34] D. I. Thwaites and J. B. Tuohy, "Back to the future: the history and development of the clinical linear accelerator", Phys. Med. Biol., vol. 51, p. R343-R362, 2006.

[35] И. М. Лебеденко, О. В. Староверов, Ю. В. Журов, В. В. Водяник, Р. А. Гутник, И. П. Яжгунович, Н. А. Антипина, П. В. Казанцев, К. П. Дроздов и С. А. Царьков, «Ускорители электронов серии СЛ75-5-МТ с энергией фотонного излучения 6 МВ. дозиметрические, клинические и эксплуатационные характеристики», Медицинская физика, № 1, pp. 15-20, 2009.

[36] Koninklijke Philips N.V., https://www.philips.com

[37] A. A. Budtov, M. F. Vorogushin, V. A. Shyshov, S. V. Kanaev and N. N. Petrov, "ELLUS-6M Linear Electron Accelerator for Radiotherapy", in Proceedings of RuPAC-2010, Protvino, Russia, pp. 405-407.

[38] Varian Medical Systems, Inc., "Unique System", https://www.varian.com/en-au/oncology/products/treatment-delivery/unique-system.

[39] Elekta AB, "Elekta Compact", https://www.elekta.com/radiotherapy/treat-ment-delivery-systems/elekta-compact.

[40] Martin J. Murphy, et al, The management of imaging dose during image-guided radiotherapy: Report of the AAPM Task Group 75, Med. Phys. 34 (10), October 2007, pp. 4041 - 4063

[41] D.A. Roberts, V.N. Hansen, M.G. Thompson, et al, Comparative study of a low-Z cone-beam computed tomography system, Phys. Med. Biol. 56 (2011) 4453-4464

[42] D.A. Roberts, et al, Kilovoltage energy imaging with a radiotherapy linac with a continuously variable energy range, Med. Phys. 39 (3), March 2012, pp. 1218 - 1226

[43] T. R. Mackie, "History of tomotherapy," Phys. Med. Biol., vol. 51, pp. R427-R453, 2006.

[44] Accuray Incorporated, "TomoTherapy System", https://www.accu-ray .com/tomotherapy.

[45] Varian Medical Systems, Inc., "Halcyon System", https://www.var-ian.com/oncology/products/treatment-delivery/halcyon.

[46] Elekta AB, "Unity", https://www.elekta.com/radiotherapy/treatment-deliv-ery-systems/unity.

[47] E. Hirai, K. Tsukuda, Y. Kamino, S. Miura, K. T. Akayama and T. Aoi, "State-of-the-Art Medical Treatment Machine MHI-TM2000", Mitsubishi Heavy Industries Technical Review, vol. 46, no. 1, pp. 29-32, 2009.

[48] Accuray Incorporated, "CyberKnife", https://www.cyberknife.com/

[49] С.С. Проскин, Источники мощного тормозного излучения на основе эффективных ускоряющих систем линейных ускорителей электронов, диссертация на соискание ученой степени к.т.н, Москва, МИФИ, 2015, 106 стр.

[50] Balakin V.E., Brezhnev O.N., Novokhatskii A.V., Semenov Yu.I., Accelerating structure of a colliding linear electron-positron beam (VLEPP): investigation of the maximum attainable acceleration rate //SLAC-TRANS-187. -Stanford : SLAC, Nov 1978. - 7 p.

[51] S. Takeda, Japan Linear Collider (JLC), Part.Accel. 30 (1990) 143-152

[52] E. Tanabe, Y. Fineberg, H. Matsumoto, T. Shintake, Medical Applications of C-Band Accelerator Technologies, in Proceeding of LINAC 98, pp. 627-629

[53] B.S. Ishkhanov, N.I. Pakhomov, N.V. Shvedunov, V.I. Shvedunov, Conceptual design of the miniature electron accelerator dedicated to IORT, in Proc. RuPAC 2004, pp. 474-476

[54] A.P. Poseryaev, V.I. Shvedunov, M. Ferrer Ballester and Yu.A. Kubyshin, "Design of 12 MeV RTM for multiple applications", EPAC'06, Edinburgh, June 2006, WEPCH175, p. 2340 (2006)

[55] Yu.A. Kubyshin, X. Gonzalez, G. Montoro, D. Carrillo, L. Garcia-Tabares, F. Toral, S. Mathot, V. Shvedunov, RF and Accelerating Structure of 12 MeV UPC Race-Track Microtron, In Proc. IPAC 2011, pp. 169-171

[56] А.В. Посеряев, Расчет динамики и оптимизация параметров ускорительных комплексов различного назначения, диссертация на соискание ученой степени к.ф.м.н., Москва, 2006

[57] David Carrillo Barrera, C-band linac for a racetrack microtron, PhD Thesis, Madrid, 2010

[58] S. H. Kim, B. Park, H. R. Yang, S. D. H. R. Yang, S. H. Kim, S. J. Park, M. H. Cho, and W. Namkung, J. S. Oh, K. O. Lee and K. H. Chung, Beam Commissioning of C-Band Standing-Wave Accelerator for X-Ray Source, In Proc. LINAC2010, pp. 136-138.

[59] Jiahang Shao, Yingchao Du, Hao Zha, Jiaru Shi, Qiang Gao, Qingxiu Jin, Huaibi Chen, Wenhui Huang, Chuanxiang Tang, Jingzhong Xiao, Wei Sheng, Yunsheng Han, and Chuanjing Wang, Development of a C-band 6 MeV standing-wave linear accelerator, Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams 16, 090102 (2013)

[60] Donatella Ungaro, Accelerators and Medicine, A&T Seminars, 19.04.2012

[61] Yuichiro Kamino, Sadao Miura, Masaki Kokubo, et al, Development of an ultrasmall C-band linear accelerator guide for a four-dimensional image-guided radiotherapy system with a gimbaled x-ray head, Med. Phys. 34 (5) May 2007, pp. 1797-1808

[62] Eiji Tanabe, Voltage Breakdown in S-Band Linear Accelerator Cavities, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-30, No. 4, August 1983

[63] G. A. Loew and J. W. Wang, Field Emission and RF Breakdown in Copper Linac Structures, Particle Accelerators, 1990, Vol. 30, pp. 225-230

[64] H. Matsumoto, Dark Currents, in Proc. Linac 96, pp. 626-630

[65] W.D. Kilpatrick, Rev. Sci. Instrum., 28, 824-826, 1957

[66] A. Degiovanni, R. Bonomi, M. Garlasche, S. Verd^Andres, R. Wegner, U. Amaldi, High gradient RF test results of S-band and C-band cavities for medical linear accelerators, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A 890 (2018) 1-7

[67] G. A. Loew and J. W. Wang, Field Emission and RF Breakdown in Copper Linac Structures, Particle Accelerators, 1990, Vol. 30, pp. 225-230

[68] J. W. Wang and G. A. Loew, Field Emission and RF Breakdown in HighGradient Room-Temperature Linac Structures, SLAC-PUB-7684, October 1997

[69] G.A. Mesyats, Explosive Processes on the Cathode in a Vacuum Discharge, IEEE Trans. Elec. Insul., Vol. EI-18 No.3, June 1983

[70] J. W. Wang, RF Properties of Periodic Accelerating Structures for Linear Colliders, SLAC-Report-339, July 1989, Ph.D. Dissertation

[71] A.S. Alimov, B.S. Ishkhanov, V.P. Sakharov, N.I. Pakhomov, V.I. Shve-dunov, Method for accelerating electrons in a linear accelerator and an accelerating structure for carrying out said method, US Patent 8148923, Apr, 3 2012

[72] А.А. Ветров, Расчет электродинамических характеристик и оптических свойств ускоряющих структур в широком диапазоне длин волн, диссертация на соискание ученой степени к.ф.-м.н., Москва, 2005

[73] L.I. Schiff, Energy-angle distribution of thin target bremsstrahlung, Phys. Rev. 83(1951)252-253, формула (1).

[74] User's Guide, Agilent Technologies 8719ET/20ET/22ET, 8719ES/20ES/22ES Network Analyzers // Part Number 08720-90392

[75] А.С .Алимов, А.А. Ветров, Б.С. Ишханов, А.А. Косарев, Н.И. Пахомов, О.В. Чубаров, В.И. Шведунов, H. Euteneuer, A. Jankowiak, Численное моделирование и экспериментальное исследование ускоряющей структуры с внутренними ячейками связи для двухстороннего разрезного микротрона непрерывного действия на энергию 1.5 ГэВ, Приборы и техника эксперимента, номер: 1, год: 2005, стр. 24-35.

[76] www.toriy.ru

[77] www.scandinovasystems.com

[78] https://www.aquametro.com/en/1005/CALEC%C2%AE-ST-II.htm?id=21900

[79] http://www.doza.ru/docs/radiation_control/dks_101.pdf

[80] ГОСТ 24034-80

[81] http://physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/html/xcom1.html

[82] D. Reschke, A. Brinkmann, K. Floettmann, D. Klinke, J. Ziegler, D. Werner, R. Grimme, Ch. ZornDry-Ice Cleaning: The Most Effective Cleaning Process for SRF Cavities?, in Proceedings of SRF2007, pp. 239-242.

[83] D.R. Swenson, A.T. Wu, E. Degenkol, Z. Insepov, Gas cluster ion beam surface treatments for reducing field emission and breakdown of electrodes and SRF cavities, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 261 (2007) 630-633.

[84] А. Е. Иешкин, К. Д. Кушкина, Д. С. Киреев, Ю. А. Ермаков, В. С. Черныш. Полировка поверхности сверхтвердых материалов пучками газовых кластерных ионов. Письма в "Журнал технической физики", 43(2):18-23, 2017.

[85] V.I. Shvedunov, A.S. Alimov, A.N. Ermakov, A.N. Kamanin, V.V. Khankin, A.S. Kurilik, L.Yu. Ovchinnikova, N.I. Pakhomov, N.V. Shvedunov, D.S. Yurov, I.V. Shvedunov, A.S. Simonov, Electron accelerators design and construction at Lomonosov Moscow State University, Radiation Physics and Chemistry, 159 (2019) 95-100.