质子治疗是一种利用质子束进行癌症放射治疗的新技术。相比起使用光子束的传统放射治疗质子治疗能够获得更为理想的治疗效果,对肿瘤附近健康组织的损害更小,在国际上获得了大量关注。考虑到质子治疗设备核心技术长期受国外垄断,我国对质子治疗设备的研发予以高度关注,并在十三五重点研发计划中将“基于超导回旋加速器的质子治疗装备研发”项目列入其中。超导回旋加速器中主磁铁结构紧凑、磁场强度高,相比于常温回旋加速器能量相同时束流半径更小、圈距也更小,甚至存在束流交错重叠的现象。引出区域束流能量高达250 Me V,将如此高能量的单圈束流偏转至加速器外围是一项极大的挑战,这导致了超导回旋加速器的束流引出系统较为复杂。合理的引出系统设计方案可以在保证引出束流品质的前提下提高束流引出效率。引出系统也是束流损失发生的主要区域之一,束流损失的热效应会使引出器件的结构变形,导致进一步的束流损失。其辐射效应也会引发超导失超,对人身安全及设备安全都有极大的危害。针对HUST超导回旋加速器的引出系统做了理论设计方案:引入一次谐波磁场增加束流圈距后利用静电偏转板偏转束流至加速器外围,而后采用被动磁通道偏转束流的同时保证束流品质。计算得到,当引入的一次谐波磁场幅值为15 Gs、扰动磁场的初始相角θ0=135°、径向半高宽为1.9 cm时,束流圈距增加至6.25 mm。同时,给出了静电偏转板的安装空间位置,并考虑偏转板的加工难度及成本提出了用圆弧状偏转板模型代替实际束流轨道形状偏转板模型的方案。此外给出了静磁通道的安装位置及几何结构。利用多粒子追踪对超导回旋加速器引出系统中静电偏转板处的束流损失进行计算。利用数值计算软件MATLAB以及束流追踪程序CYCLONE计算得到静电偏转板入口处的束流径向包络为3.276 mm,轴向包络为1.7856 mm。分析得到了理想情况下,束流中心穿过偏转板间隙时的束流损失率为0.12%;极端情况下,束流中心碰撞在偏转板切割板前端时的束流损失率为19.87%。而后利用热流固耦合模拟软件ANSYS分析了束流损失带来的热效应,得到了偏转板切割板上最高温度为948.9 K,最大形变发生在切割板V型槽口,形变量为0.00852 mm。由此确定水冷量为0.3 m/s,切割板材料选择为钨。针对静电偏转板内的高压打火现象,利用有限元仿真软件CST模拟了电极表面场致发射电子在偏转板内的运动轨迹。利用电磁仿真软件OPERA-3D对静电偏转板内的电场分布进行仿真,对比不同电极结构下静电偏转板内的电场分布,最终确定静电偏转板电极截面形状两圆弧相切连接,电极末端为半径7.3 mm的倒角。针对静电偏转板内的高压打火现象,根据模拟结果优化设计了用于高压实验的偏转板模型测试其高压性能。确定高压电极材料为阳极氧化铝,绝缘子采用涂釉氧化铝,外壳及切割板材料选择为无氧铜,以降低实验成本。最后完成了静电偏转板的加工。这些计算研究为引出系统的束流损失控制提供了理论支持,也为静电偏转板的高压实验提供了有效参考。