束流能量增加时环内轨道保持不变

未来的质子中心，由于粒子治疗越来越广泛地被接受，因而这类机构的设计也将逐步完善。由于设备的高昂价格以及防护要求所致较高的建筑造价，粒子治疗仍是许多医疗中心所无法企及的。质子治疗倡导者正在尝试各种创新以降低成本，从而将这种治疗方式提供给更广泛的人群。目前正在对较小规模的机构，或仅治疗限定肿瘤部位的粒子治疗机构开展研究。

安德森癌症中心转诊机构爱诺美康介绍到，设备制造商与临床医师一起，不断地对治疗的各个环节加以改进，以便减少患者的定位时间，允许更多的治疗过程中剂量调整。患者定位系统改进得越来越精确、人性化和具有亲和性。患者专用的固定铜制挡块（fixedbrass aperture）和钻孔塑料射程补偿器(drilled plastic range compensator）正在被多叶准直器 (multileaf collimator），和可变扫描束（variablescanned beam）所取代。利用各种基准标识和门控技术，来实现对肿瘤的运动及变化的实时补偿。

从经济角度看，将目前一个加速器供应若干个治疗室的方案，改成一个加速器供应一个治疗室的方案，是否合算仍有待论证。为了减少照射时束流对患者的影响，治疗时的束流传递时间一般在1~2分钟之间。原则上，一位患者占用治疗室的时间，与特定的临床操作方式有关，通常室内定位就要占用数分钟，而真正的治疗时间仅占很少的一部分。因此，为了大限度地使用昂贵的加速器，将一个加速器的束流引向若干个治疗室的方法，还是比较经济的。

安德森癌症中心转诊机构爱诺美康介绍到，回旋加速器是带电粒子束流，在一个简单回旋加速器中的轨迹。可以将一个简单的回旋加速器，看成是一个从垂直方向分离成两个半圆盒的圆盒（pillbox），两个半圆盒的间隙中加上一个电场，半个圆盒的形状像英文字母D，故常称作D形盒（dee）。此外，在这两个D形盒上都加上一个二极磁场。束流先人射到中心，然后束流每次穿过电场时就加速一次，束流离开电场区进 入磁场区又被偏转180°，在一个特定的精确时刻又重新进入电场区，电场的极性是以精确的时间间隔进行切换，以确保当束流到达间隙时，束流总是加速，而不是减速。

电场的高频率，是由回旋加速器方程式给出，其中o是电场的角频率，g是粒子的电荷，m是粒子的质量，是磁铁的磁场。由于磁场几乎是常数值，束流轨迹的半径随能量增大而增大。有效的束流轨迹类似于一个螺旋线。当束流在回旋加速器的边缘到达高能量时，束流就从回旋加速器的边缘向治疗室的方向引出。回旋加速器的尺寸和重量,主要是由磁场强度大小来确定，更确切的说法，是由达到要求的磁场强度所需 的铁和铜的重量和尺寸来确定。

常温回旋加速器内有些地方的磁 场,可高达3特斯拉(Tesla），引出束流可>300nA，铁芯和铜线的总重量是220吨，加速器建立在一个直径4m的底座上，回旋加速器的上下两部分,可以沿水平方向的中线打开而易于维修，这个维修措施对确保所需的可利用率是十分重要的。第一台这种型号的回旋加速器,建在美国医院的Francis H.Burr质子治疗装置上，且在1997年开始运行。ACCEL公司建造的一台Comet回旋加速器，是一台仅重80吨的超导加速器，载流线圈放在超导的低温槽内，因而可以达到很高的电流，随之到达数特斯拉的很高磁场。束流性能和常温回旋加速器的基本相同。

同步加速器是带电粒子束流，在一个同步加速器中的轨迹。同步加速器是一个带磁铁的狭窄真空管道组成的环。束流从同步加速器环外的一个3〜7MeV直线加速器（LINAC）。束流连续地在环内循环，反复通过置于环上的加速装置而获得加速。为了使束流保持在闭合环内，磁铁的磁场强度必须随着束流能量的增加而同步增强，也因此而获得同步加速器之名。

安德森癌症中心转诊机构爱诺美康介绍到，当束流能量增加时，束流在环内的轨道保持不变，这和在回旋加速器的情况相反，后者是磁场固定不变，加速束流却在半径增长的横平面内运动。相对而言，粒子治疗用的回旋加速器，仅有很少的调节参数，产生的是连续束流。这种连续束流和适合的离子源相配合后，就能进行强度调制，或产生一个强度随着时间连续变化的束流。