质子治疗装置是一套涉及医用加速器、束流物理、医学物理、医学成像、辐射防护等多领域学科的大型医疗装置。在HUST-PTF质子治疗装置束流输运系统中,降能器的作用是实现质子束能量在70~240MeV范围内快速连续可调,同时考虑辐射防护和束流测量的需求。一方面,需要评估在最大能量调制下产生的瞬发辐射和感生辐射对降能器材料及附属电子器件的影响;另一方面,根据功能需求,设计出用于250MeV质子束流强测量和阻挡的法拉第杯装置,优化收集效率,并根据二次电子逸出率设计相应的抑制装置。本文基于HUST-PTF束流输运系统中降能器及其部件耐辐射性能的要求,对降能器真空室密封圈和电机平台进行了详细的辐射剂量计算分析和局部屏蔽设计。在密封圈的吸收剂量计算中,本文对比了天然橡胶、丁晴橡胶(NBR)和三元乙丙橡胶(EPDM)三种方案,最后结合计算结果综合考虑各材料的耐辐射性能以及HUST-PTF项目的实际工程需求,选择EPDM材料作为降能器真空室的密封圈材料。针对电机平台的局部屏蔽设计,采用高耐辐射电机(耐辐射累积剂量10~6Gy)作为研究对象,基于简化模型计算电机的吸收剂量、中子和光子通量,设计相应的组合屏蔽体,最终使电机的可靠工作时间满足在25000小时以上。同时,本文还针对降能器的感生辐射场进行了分析计算,以降能器和准直器为研究对象,分析停机后设备活化产生的放射性同位素种类、活度和衰变过程,为降能器后期检修和维护提供理论指导。为了满足HUST-PTF束流输运系统对250MeV质子流的精确测量要求,本文设计了用于250MeV质子束流强测量的法拉第杯,研究了法拉第杯壁厚、井深和锥度对收集效率的影响,通过优化结构将收集效率提高至98%。在本文设计优化的法拉第杯结构下,二次电子的逸出率低于1%,理论上不需要再单独设计抑制方案,但考虑到降能器的材料工艺水平和工作环境,工程方案中采用了杯体接口处高压电极方式抑制二次电子的反向逸出。