[实用新型]医用回旋加速器腔体打火保护的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于加速器技术领域，具体涉及医用回旋加速器腔体打火的装置。

背景技术

在射频电场激励下，回旋加速器射频腔体表面污损汽化引起的主真空室局部真空恶化及腔体表面微观突起的存在，都有可能引起打火现象，打火现象引起射频功率瞬间反射过大，对发射机形成冲击，同时打火时的高能量释放会破坏腔体结构，影响加速器系统安全稳定运行。

一般地，在正式运行前将进行腔体表面预处理和腔体锻炼以减少腔体打火发生的可能性。而在实际运行中，加速器开盖调试及维护过程中势必会将腔体暴露在大气环境下，腔体将重新吸附水汽杂质，导致处理过程的逆变。

腔体打火保护的传统处理方法可在高功率和小信号两个功率水平上处理，前者通过在发射机和腔体之间加入一级环形器实现，造价非常高；后者一般通过硬件切断射频激励实现，但是只有一级保护，存在安全性方面的风险。

实用新型内容

（一）实用新型目的

根据现有技术所存在的问题，本实用新型提供了一种简单有效、增加冗余保护并能及时恢复射频信号的打火保护装置。

（二）技术方案

为了解决现有技术所存在的问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

医用回旋加速器腔体打火保护的装置，该装置主要包括腔体信号监测模块、脉冲整形模块及主控处理单元模块。

腔体信号监测模块对腔体取样处理，识别打火信号，并将得到的打火信号输出至脉冲整形模块，脉冲整形模块对打火信号进行处理，生成脉宽为Tw的单稳态信号控制射频开关进行硬件关断，关断Tw时间后由脉冲整形模块控制射频开关进行硬件恢复；脉冲整形模块对打火信号进行处理生成数字量，用于主控处理单元模块进行软件保护；调整脉冲整形模块的滤波器时间常数，在射频信号关断期间形成腔体信号的伪连续状态，在信号关断结束后直接重启至连续状态，实现软件保护后的信号恢复。

优选地，腔体信号监测模块对腔体取样腔信号进行检波、滤波、信号微分、比较得到打火信号,并将打火信号输出至脉冲整形模块。

优选地，主控处理单元模块与脉冲整形模块、信号源之间为数字通信连接。

优选地，腔体信号监测模块通过模拟信号线与脉冲整形模块连接。

优选地，主控处理单元模块为Motorola16位数字信号处理器。

（三）有益效果

采用本实用新型提供的医用回旋加速器腔体打火保护的装置，与传统的打火保护装置只有硬件保护相比，该装置采用硬件和软件两级保护，使打火保护的安全性更高，而且软件保护是直接将信号源切断，关断更彻底，通过调整幅度检波后的滤波器时间常数T，并且使T大于Tw，可保证射频激励关断期间信号处于伪连续状态，当射频激励软件关断结束后将PLL信号源幅度字恢复原有功率水平，实现软件保护后的快速恢复。

附图说明

图1打火保护装置示意图；

图2打火保护工作点连接示意图；

图3打火保护及快速恢复在线测试示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步阐述。

实施例1

医用回旋加速器腔体打火保护的装置，如图1所示，该装置主要包括腔体信号监测模块、脉冲整形模块及主控处理单元模块，腔体信号监测模块对腔体取样处理，识别打火信号，并将得到的打火信号输出至脉冲整形模块，脉冲整形模块对打火信号进行处理，生成脉宽为Tw的单稳态信号或数字量，分别用于射频开关硬件保护和主控处理单元软件保护。调整脉冲整形模块的滤波器时间常数T，使T大于Tw，可在射频信号关断期间形成腔体信号的伪连续状态，在信号关断结束后直接重启至连续状态，实现软件保护后腔体打火后信号的恢复。当硬件关断激励时间结束后，低电平系统直接输出关断之前的功率水平，实现打火保护后的快速恢复；

腔体信号监测模块对腔体取样腔信号进行检波、滤波、信号微分、比较得到打火信号,并将打火信号输出至脉冲整形模块；主控处理单元模块与脉冲整形模块、信号源之间为数字通信连接。腔体信号监测模块通过模拟信号线与脉冲整形模块连接。主控处理单元模块为Motorola16位数字信号处理器。

以某医用回旋加速器为例，该加速器实际运行所需功率约16kW，包括腔体损耗14.6kW及束流功率1.4kW。腔体取样耦合度为-50.6dB，则腔体取样为3.92Vpp（线损按5.2dB）。以射频脉冲方式驱动腔体，占空比为1∶10，周期为10ms，测得腔体特征时间常数为14us，腔体内能量释放速率大于3.92Vpp/14us即有打火现象发生。