[发明专利]稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法及系统

说明书

本发明公开了稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法及系统，该方法是基于包含PID算法控制器的AFC调节系统实现的，当系统检测到目标剂量率与实际剂量率差距大于容忍值，伺服驱动系统旋转电机，从历史数据中调取最近一次调谐位置对其附近进行快速搜索，然后对其他历史数据按照记录的顺序倒序进行搜索，一直到对第1次调谐位置附近进行快速搜索后停止进行快速搜索，通过比较当前剂量率与目标剂量率的差值是否小于容忍值确定最优位置，并将最新的调谐位置记录到历史数据中，本控制方法调节速度快，根据剂量率作为直接检测标准，调控的剂量率准确。

技术领域

本发明属于加速器靶前剂量率控制技术领域，具体涉及稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法。

背景技术

工业电子直线加速器对加速器的剂量率的稳定性是有一定要求的，为保证剂量率的稳定性，需要对加速器的剂量率进行控制。

直线加速器通常是指利用高频电磁场加速电子来轰击靶产生X射线，目前普遍工业电子直线加速器采用了AFC控制稳频的办法来稳定加速器输出剂量率，但是AFC频率控制最终测定的是微波频率，根据微波频率来间接稳定剂量率，并没有直接监控到加速器实际输出的剂量率，所以实际效果并不好，在胶片成像的时候影响不大，但是由于目前X射线数字成像日趋成熟，AFC控制剂量率稳定性已经远不能达到数字成像对剂量率稳定性的要求。

为了克服目前只靠AFC(自动频率控制automatic frequency control)来稳定锁屏，来稳定加速器剂量率的半闭环控制方式，出现了一种基于PID算法(PID即：Proportional(比例)、Integral(积分)、Differential(微分)的缩写，PID控制算法是结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法)的以剂量率和微波实际波形以及历史调谐数据为基础的全闭环智能剂量稳定控制的方法。

该方法的系统的工作原理是这样的:剂量率控制系统产生同步控制信号，经AFC电路转换为调制器触发信号，微波系统产生射线，剂量监测系统对射线的剂量率进行检测，转换为计数脉冲，剂量率控制系统对剂量脉冲进行检测，并与设定剂量率值进行比较，通过内部控制电路控制，进而改变同步控制信号的输出重复频率，最终改变微波系统输出射线的剂量率，达到稳定剂量率的目的。

发明人在实际使用过程中发现，这些现有技术至少存在以下技术问题：

1.基于PID算法的剂量率调节方式可能在部分极端条件下可能会无效或者调节周期过长，造成对加速器剂量率不能及时作出调整，不能达到设定的要求等情况。

2.现有的最优剂量率调节方式采用全局搜索，确定最优剂量率的速度较慢。

发明内容

为克服上述存在之不足，本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法，其对PID的算法搜索进行了优化，使得基于PID算法的剂量率调节方式可以根据输出剂量率来进行实时调节剂量率，对剂量率的数值把控精度高，调节的速度快，在极端条件下也可以实现快速调节，极端条件是指在普通AFC调节一直无法达到目标剂量或者无剂量时的特殊状况，用于增加工业电子直线加速器靶前剂量率稳定性，提高数字成像的质量。

为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法。该方法是基于包含PID算法控制器的AFC调节系统实现的，系统检测到目标剂量率与实际剂量率差距大于容忍值，伺服驱动系统旋转电机，从历史数据中调取最近一次调谐位置对其附近进行快速搜索，然后对其他历史数据按照记录的顺序倒序进行搜索，一直到对第1次调谐位置附近进行快速搜索完成后，停止进行快速搜索，并且在快速搜索过程当中通过实时读取电离室信号处理模块内的剂量率数据确定当前剂量率与目标剂量率的差值是否小于容忍值，当任一次读取电离室信号处理模块内的剂量率的差值数据小于容忍值时，停止搜索，此时电机到达最优位置，剂量率达到稳定后将最新的调谐位置记录到历史数据中。