[发明专利]束流斩波监控系统

说明书

一种束流斩波监控系统，用于控制脉冲发生器产生高压脉冲，将连续束流转变为脉冲束流，包括：束流斩波监控服务器，用于下发产生高压脉冲所需的时间参数及事例文件，并对采集到的高压脉冲输出的波形数据进行分析及显示分析后的数据；智能控制器，用于根据时间参数及事例文件输出晶体管‑晶体管逻辑电平控制信号至脉冲发生器，产生高压脉冲；数据采集卡，用于采集高压脉冲输出的波形数据并通过高速背板总线传输至束流斩波监控服务器，以及控制脉冲发生器的开关、使能、联锁、倒置及自动复位等。该监控系统能够实现对束流斩波系统高精度、高实时性、高可靠性的远程监控。

技术领域

本发明涉及肿瘤放射治疗技术领域，尤其涉及一种应用于重离子加速器的束流斩波监控系统。

背景技术

医用重离子加速器是医用重离子治疗装置(HIMM)的关键系统，医用重离子加速器分为回旋注入系统、中能传输系统、同步加速器及高能传输系统。其中回旋注入系统包含电子回旋共振(ECR)离子源、低能传输线及回旋加速器。电子回旋共振(ECR)离子源提供稳定可靠的C⁵⁺离子束流，以回旋加速器作为注入器，将ECR离子源提供的C⁵⁺离子束能量提高到7MeV/u，经中能传输系统将束流输运至同步加速器，同步加速器将重离子束流加速至治疗终端需求的束流能量范围内，再经高能传输系统输运至治疗终端进行重离子束治疗。

低能传输线的主要功能是从离子源系统引出的含有多种质荷比的混合离子束中分离出C⁵⁺离子束，并将其配送、匹配至回旋加速器。因回旋注入系统的后级同步加速器装置只有在注入期间需要来自其前级系统的C⁵⁺离子束，为了避免中高能C⁵⁺离子束在同步加速器入口大量损失造成设备损伤，在低能传输线系统中安装了一套束流斩波系统，在同步加速器需要束流时离子束可由低能传输线正常注入回旋加速器，在同步加速器不需要束流时束流斩波系统将离子束偏至低能传输线的法拉第筒。

束流斩波系统的主要工作原理是操作人员通过控制系统设置束流的时间结构参数，调节束流斩波系统的输出，在束流通过的区域给两个平板电极施加适当的脉冲高压，使束流发生偏转，将离子源引出的直流束分割为两部分，有用部分将通过聚束器聚相后注入回旋加速器，不需要的部分将通过束流斩波系统的偏转作用偏至低能线的法拉第筒。使连续束流转变为脉冲束流，从而实现对束流的时间结构的调整。

束流斩波(CHOPPER)系统由高压直流电源、PVX-4140高压脉冲发生器、电极、以及束流斩波监控系统组成，系统结构图如图1所示。其中，高压直流电源为束流斩波系统提供直流高压。脉冲发生器根据控制系统提供的TTL电平触发门信号将直流高压电源提供的直流高压转换为相应周期与占空比的高压脉冲。电极为两块平行板，真空焊接于安装法兰。由脉冲发生器加载于两极板之间的高压脉冲，将束流斩成脉宽和频率可调的束团，便于回旋注入与同步环接收。

束流斩波监控系统需根据操作人员设置的参数，提供满足一定周期、占空比、延迟时间及脉冲宽度的TTL电平控制脉冲发生器的输出。根据医用重离子加速器调试和运行要求，脉冲发生器需要有两种运行模式：连续脉冲模式和单脉冲模式，脉冲周期、占空比，周期延迟时间均可调，最小脉冲宽度为2微秒。连续脉冲模式下，单次触发后脉冲连续输出。单脉冲模式下，单次触发后输出单次脉冲。周期延时参数调节精度为微秒级。同时脉冲发生器需要远程控制其开启/关闭、使能及联锁等功能，并对输出的高压脉冲波形数据进行实时采集、显示。因此需要一套高精度、高实时性、高可靠性的束流斩波监控系统，来满足对束流斩波系统的远程控制与监测。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本发明提供一种应用于重离子加速器的束流斩波监控系统，用于至少部分解决以上技术问题。

(二)技术方案