重离子在人体组织中以布拉格峰的形式沉积能量，重离子放疗在消灭癌症病灶的同时不会给周围的正常组织带来严重的副作用。研发医用重离子加速器不仅是一项先进的医学技术，也是一项前沿的加速器技术。中国科学院近代物理研究所正在研发医用重离子加速器HIMM(Heavy Ion Medical Machine)。设计方案采用回旋加速器作为注入器，注入过程的设计和优化成为HIMM达到设计流强的关键因素。本文首先介绍了带电粒子在交变梯度强聚焦同步加速中的运动和同步加速器的注入原理；研究了入射粒子与剥离膜的相互作用关系。在此基础上，开发了用于碳离子剥离注入的模拟程序并对HIMM的注入过程进行了优化。此外，由于激光离子源所具有的大流强和高电荷态特征，因此采用激光离子源和等离子体直接注入方案作为注入器的医用加速器前景光明，本文给出了基于激光离子源的治癌加速器的概念性设计方案，并对用于该方案的APF(Alternating PhaseFocusing)型DTL加速器(Drift Tube Linac)进行了设计和模拟。