[发明专利]一种用于质子治疗加速器的安全联锁保护系统

说明书

本发明公开一种用于质子治疗加速器的安全联锁保护系统，使用安全型PLC作为数据处理和执行性部件，通过硬线连接水冷系统、真空系统、超导磁体系统、离子源系统和RF系统；水冷系统：流动的冷却水带走加速器运行所产生的热量；真空系统：为加速器的运行提供真空环境；超导磁体系统：为加速器的运行提供稳定的磁场环境；离子源系统：将氢气分子电离从中引出质子束流的装置；RF系统：为粒子提供加速电场，同时通过反馈控制来维持加速器内的电场稳定；加速器的安全联锁系统采集加速器子系统的故障、状态信号，同时下发加速器子系统联锁信号，通过此系统可以对加速器子系统进行控制，保证相邻子系统的安全，最大限度的减少设备的损害。

技术领域

本发明涉及加速器设备安全领域，具体而言，涉及一种用于质子治疗加速器的安全联锁保护系统。

背景技术

目前加速器是一种广泛应用于工业、农业、医疗卫生等领域内的电子设备，而运用在医疗领域治疗癌症的加速器所需的标准比普通医疗领域要求更高，需要将指定剂量的质子流准确传递到患者病灶空间，达到适形治疗的目的。

对于医疗领域的加速器系统的控制，在控制系统中可通过网络操作设备的运行，同时也具有检测设备运行状态的能力，但由于控制系统处理的数据量大，反应迟钝，不能快速起到保护作用。通过网络途径操控设备，具有一定的风险，如果网络通信不畅，通信中断，控制系统无法手动操控设备，也无法检测设备运行状态。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用于质子治疗加速器的安全联锁保护系统，可通过建立起加速器的安全联锁系统，与整个加速器控制系统独立出来，通过硬线方式单独检测加速器子系统异常状态，并对异常进行处理的机制，以保障人员和设备的安全。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于质子治疗加速器的安全联锁保护系统，包括：

PLC：加速器的安全联锁系统数据处理和联锁逻辑执行性器件；

水冷系统：流动的冷却水带走加速器运行所产生的热量；

真空系统：为加速器的运行提供真空环境；

超导磁体系统：为加速器的运行提供稳定的磁场环境；

离子源系统：将氢气分子电离从中引出质子束流的装置；

RF系统：为粒子提供加速电场，同时通过反馈控制来维持加速器内的电场稳定；

PLC通过硬线与水冷系统、真空系统、超导磁体系统、离子源系统和RF系统连接。

所述水冷系统与安全联锁PLC之间的接口包括总水冷故障信号、总水冷关闭的联锁信号、超导磁体水冷支路故障信号、真空水冷支路故障信号、离子源水冷支路故障信号和RF水冷支路故障信号；

所述真空系统与安全联锁PLC之间的接口包括真空故障信号，真空紧急关闭联锁信号和真空本底状态信号；

所述超导磁体系统与安全联锁PLC之间的接口包括超导磁体故障信号，超导磁体状态信号和超导磁体关闭联锁信号；

所述离子源系统与安全联锁PLC之间的接口包括离子源故障信号、离子源状态信号和离子源关闭联锁信号；

所述RF系统与安全联锁PLC之间的接口包括RF系统的状态、以及RF系统关闭联锁信号。

所述硬线采用失效安全性设计，信号高电平表明子系统无故障或PLC联锁未生效；信号低电平表明子系统有故障或PLC联锁生效。

所述水冷系统联锁包括：总水冷系统环路故障可关闭超导磁体系统、真空系统、离子源系统和RF系统；

所述水冷系统分为多条支路为真空系统、超导磁体系统、离子源系统和RF系统供应冷却水；