Научная тема: «РАЗРАБОТКА И ОПТИМИЗАЦИЯ ЦИКЛОТРОНОВ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ПРИМЕНЕНИЙ»
Специальность: 01.04.20
Год: 2013
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Результаты пуска промышленного циклотрона ЦИТРЕК, работающего в составе комплекса «Альфа», который в течение 10 последних лет осуществляет серийный выпуск трековых мембран для медицинских изделий для плазмафереза.
  2. Формирование высокопрецизионного магнитного поля на циклотроне АИЦ-144, обеспечивающего режим ускорения протонов до энергии 60.5 МэВ, что сделало возможным производство изотопов для медицинских и прикладных применений, а также лечение меланомы глаза у первой группы пациентов на АИЦ-144 в 2011-2012 годах.
  3. Новая методика компьютерного моделирования режимов работы многоцелевого изохронного циклотрона АИЦ-144, позволяющая переходить на работу в моделируемых режимах без остановки и разборки ускорителя для проведения дополнительных магнитных измерений.
  4. Комплекс алгоритмов для траекторного моделирования динамики пучка в циклотронах с учетом действия сил пространственного заряда, перезарядки ионов при взаимодействии с остаточным газом, диссоциации в электромагнитном поле и потерь на структурных элементах ускорителя.
  5. Концептуальный проект сверхпроводящего циклотрона С400, предназначенного для адронной терапии онкологических заболеваний ускоренными легкими ионами, реализация которого началась в рамках проекта «Archade» в медицинском центре г. Канн (Франция).
    • Требуемый уровень вакуума в камере циклотрона С400 и линии инжекции на основании расчетов потерь ионов в процессе взаимодействия с остаточным газом.
    • Оригинальная конфигурация и компоновка элементов центральной области сверхпроводящего циклотрона С400.
    • Режим модуляции интенсивности выведенного пучка ионов углерода с частотой 1 кГц при управлении напряжением на электродах инфлектора, что актуально для реализации терапии с активным сканированием.
    • Оригинальная конструкция высокочастотного резонатора циклотрона С400, обеспечивающая необходимый диапазон частот, распределение напряжения вдоль радиуса, перестройку частоты при смене ускоряемого иона.
Список опубликованных работ
1. Y. Jongen … G. Karamysheva et al. Compact Superconducting Cyclotron C400 for Hadron Therapy // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. 2012. V. 624, Issue 1. P. 47–53.

2.И.В. Амирханов, Г.А. Карамышева, И.Н. Киян, Я. Суликовский. Моделирование требуемых режимов работы и анализ их устойчивости для многоцелевых изохронных циклотронов // Письма в ЭЧАЯ. 2009. Т. 6, № 6 (155). С. 805–813.

3.I.V. Amirkhanov, G.A. Karamysheva, I.N. Kiyan, J. Sulikowski. Mathematical Aspects of Modeling of Required Operation Modes of Multi Purpose Isochronous Cyclotrons // The International Conference Mathematical Modeling and Computational Physics, Dubna, 2009. Russia. Book of Abstracts D11–2009–88. P. 203–204.

4.I.V. Amirkhanov, G.A. Karamysheva, I.N. Kiyan, J. Sulikowski. Mathematical Aspects of Modeling of Required Operation Modes of Multi Purpose Isochronous Cyclotrons. // BULLETIN of PFUR. Series Mathematics. Information Sciences. Physics. 2010. No 2 (2). P. 99–103.

5.И.В. Амирханов, Г.А. Карамышева, И.Н. Киян, Я. Суликовский. Методика математического моделирования режимов работы многоцелевых изохронных циклотронов // ВЕСТНИК ТГУ. Серия «Прикладная математика». 2010. № 9, вып. 1 (14). С. 55–68.

6.И.В. Амирханов, Г.А. Карамышева, И.Н. Киян, Я. Суликовский. Улучшенная математическая модель расчета токов в концентрических катушках коррекции основного магнитного поля многоцелевого изохронного циклотрона // Scientific report 2008–2009. LIT JINR. 2009–196. P. 109–112.

7.И.В. Амирханов, Г.А. Карамышева, И.Н. Киян, Я. Суликовский. Решение обратной задачи расчета токов в гармонических катушках многоцелевого изохронного циклотрона // Информационно– телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем. Тезисы докладов. Российский университет дружбы народов. Москва, 2011. С. 253–255.

8.И.В. Амирханов, Г.А. Карамышева, И.Н. Киян, Я. Суликовский. Математическая модель расчета токов в двух парах гармонических катушек многоцелевого изохронного циклотрона. Контроль точности расчета изохронного магнитного поля // Scientific report 2010–2011. LIT JINR, P. 135–138.

9.И.В. Амирханов, Г.А. Карамышева, И.Н. Киян, Я. Суликовский. Оптимизация параметров магнитной системы многоцелевого изохронного циклотрона АИЦ-144 // Письма в ЭЧАЯ. 2012. Т. 9, № 2 (172). С. 235–246.

10.И.В. Амирханов, Г.А. Карамышева, И.Н. Киян, Я. Суликовский. Математическое моделирование основного режима работы многоцелевого изохронного циклотрона АИЦ-144 // Письма в ЭЧАЯ. 2012. Т. 9, № 4–5(174–175). С. 647–653.

11.R. Cieślik … G.Karamysheva et al. Operation Regime of AIC-144 Cyclotron for delivering 60 MeV Proton Beam to the Radiotherapy of Eye Melanoma. Report № 2057/AP. IFJ PANS. Krakow, 2012.

12.Ю.Г. Аленицкий, Г.А. Карамышева и др. Циклотрон для лучевой терапии // Прикладная физика. 2005. № 5. С. 50–54.

13.Yu.G. Alenitsky, A.A. Glazov, G.A. Karamysheva et al. Cyclotron for Beam Therapy Application // Proc. of XIX RuPAC-2004. 2004. P. 150–152.

14.Yu.G. Alenitsky, A.A. Glazov, G.A. Karamysheva et al. Proton cyclotron for beam therapy application // Problems of atomic science and technology. 2008.

15.Yu. G.Alenitsky, Yu.N. Denisov, A.F. Chesnov, A.A. Glazov, S.V. Gurskiy, G.A. Karamysheva, S.A. Kostromin, N.A. Morozov, V.M. Romanov, E.V. Samsonov, N.S. Tolstoi, N.L. Zaplatin Positron Emission Isotope Production Cyclotron in DLNP JINR (Status report) // Physics of Particles and Nuclei, Letters. 2008. Т. 5, № 7. C. 41 – 44.

16.V.A. Akkuratov, Yu.G. Alenitsky, G.A. Karamysheva et al. Development of the Cyclotron Method for the High-current Beam Acceleration // Laboratory of Nuclear Problems in 1996-2000. Dubna, 1999. P. 88.

17.С.Б. Ворожцов, А.А. Глазов, Г.А. Карамышева, Л.М. Онищенко Эффекты пространственного заряда в циклотронах // Труды XVII Совещания по ускорителям заряженных частиц. Протвино, 2000. C. 51–55.

18.G.A. Karamysheva et al. Beam Space Charge Effects in High-Current Cyclotron Injector CI-5 // Physics of Particles and Nuclei, Letters. 2001. No. 2 (105). P. 56–60.

19.Г.А. Карамышева, В.В. Калиниченко. Компьютерное моделирование ускоряющего поля и динамики частиц в циклотроне-инжекторе для Фазотрона ОИЯИ // Труды XVIII конференции по ускорителям заряженных частиц RuPAC-2002. Обнинск, 2002. Т. 1. С. 238–243.

20.В.В. Калиниченко, Г.А. Карамышева. Моделирование эффектов пространственного заряда в циклотроне-инжекторе в Фазотрон ОИЯИ. Сообщение ОИЯИ Р9-2002-57. Дубна, 2002. 10 с.

21.Yu.G. Alenitsky, G.A. Karamysheva, et al. High-Current Injector Cyclotron for JINR Phasotron // Physics of Particles and Nuclei, Letters. 2005. V. 2, № 3 (126). P. 24–28.

22.L.M. Onischenko, Yu.G. Alenitsky, A.A. Glazov, G.A. Karamysheva, D.L. Novikov, E.V. Samsonov, A.S. Vorozhtsov, S.B. Vorozhtsov, N.L. Zaplatin. Development of Compact Cyclotron for Explosives Detection by Nuclear Resonance Absorption of Gamma-Rays in Nitrogen // Proc. of XIX RuPAC-2004. P. 126–128.

23.А.А. Глазов, Г.А. Карамышева, О.Е. Лепкина. Высокочастотная ускоряющая система CUSTOMS циклотрона // Прикладная физика. 2006. №1. C. 133.

24.G.A. Karamysheva, L.M. Onischenko. Injection System of the Compact Cyclotron // Proc. of XIX RuPAC-2004. P. 162–164.

25.G.A. Karamysheva, L.M. Onischenko. Spiral inflector for Compact cyclotron // Proc. of XIX RuPAC-2004. P. 198–200.

26.О.Н. Борисов, Г.А. Карамышева и др. Система программ для исследования динамики частиц в циклических ускорителях // Труды XI Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, Дубна, 1989. Т. 1. С. 495.

27.G. Karamysheva, A. Glazov, V. Kalinichenko, O. Lisenkova // Program Complex for Cyclotron Beam Dynamic Simulations // Proc. of XIX RuPAC-2004. P.165–167.

28.Г.А. Карамышева, О.В. Карамышев, О.Е. Лепкина. Расчеты динамики пучка в циклотронах в системе MATLAB. Сообщение ОИЯИ P9-2008-53. Дубна, 2008. 6 c.

29.О.Н. Борисов, С.Б. Ворожцов, Г.Г. Гульбекян, Г.А. Карамышева и др. Циклотронная лаборатория (CyLab) при Словацком Метрологическом Институте. Сообщение ОИЯИ Р9-97-86. Дубна, 1997.

30.С.Б. Ворожцов, В.П. Дмитриевский, Г.А. Карамышева и др. Влияние нелинейностей в структуре магнитного поля УНК-1 на бетатронные колебания. Сообщение ОИЯИ Р9-92-226. Дубна, 1992.

31.S.B. Vorozhtsov, V.P. Dmitrievsky, G.A. Karamysheva. TRICYC. TRItron – Based Analog of CYClone (Proposal). JINR communication Е9-94933. Dubna, 1994.

32.С.Б. Ворожцов, В.П. Дмитриевский, Г.А. Карамышева. Расчет параметров трехкаскадного ускорителя типа TRITRON. Сообщение ОИЯИ Р9-94-261. Дубна, 1994.

33.C.P. Welsch,•G. Karamysheva et al. Ultra-low Energy Storage Ring at FLAIR // Hyperfine Interactions. 2012. V. 213. № 1–3. C. 205–215.

34.G. Karamysheva, A. Papash, C.P. Welsch. Study of Slow and Fast Extraction for the Ultralow Energy Storage Ring USR // Physics of Particles and Nuclei, Letters. 2011. Т. 8. № 1 (164). C. 85-99.

35.A. Papash, G. Karamysheva, O. Karamyshev, C.P. Welsh. Ultra-Low energy Storage Ring at FLAIR // 10th International Conference on Low Energy Antiproton Physics. Vancouver, Canada, 2011.

36.G. Karamysheva, A. Papash, C.P. Welsch. Design of an Antiproton Recycler Ring // Proc. of PAC-2011. New York, USA, 2011. P. 1879-1881.

37.O. Karamyshev, G. Karamysheva, A. Papash, M.RF. Siggel-King, C.P. Welsch. Design of the Injector for the AD-Recycling Ring // Proc. of the 2nd International Particle Accelerator Conference. San Sebastian, Spain. 2011. P. 2019-2021.

38.O. Karamyshev, G. Karamysheva, A. Papash, M.RF. Siggel-King, C.P. Welsch. Design of a Low Energy Ion Beam Facility // Proc. of the 2nd International Particle Accelerator Conference. San Sebastian, Spain. 2011. P. 2169-2171.

39.O. Karamyshev, G. Karamysheva, A. Papash, M.RF. Siggel-King, C.P. Welsch. Design of the injector for a small recycling ring on the CERN-AD // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. 2013. V. 700, P. 182-187.

40.В.В. Калиниченко), Г.А. Карамышева. Оценка потерь ионов вследствие перезарядки на остаточном газе в камере циклотрона // Сообщение ОИЯИ Р9-2002-58. Дубна, 2002.

41.Ю.Н. Денисов, В.В. Калиниченко), Г.А. Карамышева. Моделирование ускорения 4°Лгн+ в циклотроне ЦИТРЕК // Сообщение ОИЯИ Р9-2003-107. Дубна, 2003.

42.Yu.N. Denisov, V.V. Kalinichenko, G.A. Karamysheva. Heavy Ions Dynamic Simulations in CYTRACK Cyclotron // Review of Scientific Instruments. 2004. V. 75, № 2. P. 367–369.

43.Ю.Г. Аленицкий, Г.А. Карамышева и др. Разработка и создание облучательного комплекса «Альфа» для производства трековых мембран // Атомная энергия. 2004. Т. 97, вып. 1. С. 34–40.

44.Ю.Г. Аленицкий, Г.А.Карамышева и др. Облучательный комплекс «Альфа» для производства трековых мембран // Новости ОИЯИ. 2004. № 3. С. 23–27.

45.Ю.Н.Денисов, С.Н.Доля, В.В.Калиниченко, Г.А.Карамышева, С.Б.Федоренко, Режим облучения пленки ускоренными ионами аргона для производства трековых мембран // Прикладная физика. 2004. №4. C. 100.

46. L.M. Onischenko, Yu.G. Alenitsky, |A.A. Glazo^, Yu.N. Denisov, [VP.Dmitrievsky, V.V. Kalinichenko, G.A. Karamysheva, N.A. Morozov, D.L.

Novikov, E.V. Samsonov, N.L. Zaplatin. Cyclotron CYTRACK for Membrane production // Proc. of the 17th International Conference on Cyclotrons and their Applications. Tokyo, Japan, 2004. P. 96–99.

47.Ю.Н. Денисов, С.Н. Доля, В.В. Калиниченко, Г.А. Карамышева, C.А. Костромин, С.Б. Федоренко. Физический пуск циклотрона ЦИТРЕК // Письма в ЭЧАЯ. 2005. Т.2, №3(126). С. 34–38.

48.О.В. Карамышев, Г.А. Карамышева, Г. Скрипка. Потери ионов вследствие перезарядки на остаточном газе в камере циклотрона // Прикладная физика. 2011. № 6. C. 121–126.

49.Ю.Н. Денисов, Г.А. Карамышева, О.В. Карамышев, О.В.Ломакина. Моделирование ускорения ионов криптона пониженной зарядности в циклотроне ЦИТРЕК // Письма в ЭЧАЯ. 2012. Т. 9, № 8. С.89–97.

50.А.И. Папаш, Г.А. Карамышева, Л.М. Онищенко. Коммерческие Ускорители. Компактные сверхпроводящие с уровнем магнитного поля до 10 Т для протонной и углеродной терапии // Письма в ЭЧАЯ. 2012. Т. 9, № 5 (175). С. 838–858.

51.Y. Jongen, G. Karamysheva et al. Design Studies of the Compact Supercondacting Cyclotron for Hadron Therapy // Proc. of EPAC 2006. Edinburgh, Scotland, 2006. P. 1678–1680.

52.Y. Jongen, D. Vandeplassche, S. Zaremba, G. Karamysheva, N.Morozov, E. Samsonov. Computer Modeling of Magnetic System for C400 Superconducting Cyclotron // Proc. of EPAC 2006. Edinburgh, Scotland, 2006. P.2589–2590.

53.Y. Jongen et al. Simulation of Ions Acceleration and Extraction in Cyclotron C400 // Proc. of EPAC 2006. Edinburgh, Scotland, 2006. P. 2113–2115.

54.Y. Jongen, G. Karamysheva, N. Morozov. Center Region Design of the Cyclotron C400 for Hadron Therapy // Proc. of the 18th International Conference on Cyclotrons and their Applications 2007. Giardini Naxos, Italy. P. 394–396.

55.Y. Jongen, G. Karamysheva et al. IBA C400 Cyclotron Project for Hadron Therapy // Proc of the 18th International Conference on Cyclotrons and their Applications 2007. Giardini Naxos, Italy. P. 151–153.

56.Y. Jongen, G. Karamysheva et al. Radio Frequency System of the Cyclotron C400 for Hadron Therapy // Proc. of the 18th International Conference on Cyclotrons and their Applications 2007. Giardini Naxos, Italy. P. 482–484.

57.Y. Jongen, G.A. Karamysheva et al. Current Status of the IBA C400 Cyclotron Project for Hadron Therapy // Proc. of EPAC 2008. Genoa, Italy. P. 1806-1808.

58.Y. Jongen, G. Karamysheva et al. IBA-JINR 400 MeV/u Superconducting Cyclotron for Hadron Therapy // Proc. of the 19th International Conference on Cyclotrons and their Applications 2010. Lanzhou, China. P 404–409.

59.Y. Jongen, M. Abs, W. Kleeven, S. Zaremba, A. Glazov, S. Gurskiy, O. Karamyshev, G. Karamysheva, N. Morozov. RF Cavity Simulations for Superconducting C400 Cyclotron // Proc. of the 18th International Conference on Cyclotrons and their Applications 2010. Lanzhou, China. P. 171–173.

60.Y. Jongen, G. Karamysheva et al. Central Region Design of the Cyclotron C400 for Hadron Therapy // Proc. of XXII RuPAC-2010. P. 221–223.

61.Y.Jongen, G.Karamysheva et al. Influence of RF Magnetic Field on Ion Dynamics in IBA C400 Cyclotron // Proc. of 19th International Conference on Cyclotrons and their Applications 2010. Lanzhou, China. P. 251–253.

62.Y. Jongen, G. Karamysheva et al. RF Cavity Design for Superconducting C400 Cyclotron // Physics of Particles and Nuclei, Letters. 2011. V. 8, № 4. P. 386-390.