[发明专利]一种离子束三维剂量分布探测装置及方法

权利要求书

1.一种离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，包括：

发光材料、位置移动装置、光学图像采集单元和图像处理单元；

所述位置移动装置上固定设置所述发光材料，用于按照预设测量位置轨迹将发光材料在垂直束流方向上逐次进行平移；待检测离子束流沿着垂直于所述发光材料厚度的方向入射，并与所述发光材料相互作用产生荧光；

所述光学图像采集单元用于对产生的荧光进行实时测量，并将测量得到的包含待检测离子束流二维剂量分布的发光材料横断面图像发送到所述图像处理单元；

所述图像处理单元用于根据测量得到的发光材料横断面图像以及预设测量位置轨迹得到待检测离子束流的三维剂量分布。

2.如权利要求1所述的一种离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，所述发光材料的横向长度大于待检测离子束流照射野的尺寸，所述发光材料的纵向长度大于待检测离子束流照射野的深度，所述发光材料的厚度不小于待检测离子束流与发光材料相互作用所产生的的荧光强度能够被所述光学图像采集单元所获取的最小厚度。

3.如权利要求1所述的一种离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，所述发光材料采用闪烁体或晶体发光材料。

4.如权利要求1所述的一种离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，所述光学图像采集单元采用摄像机或照相机。

5.如权利要求1所述的一种离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，所述预设测量位置轨迹由一系列发光材料测量位置形成,各所述发光材料测量位置的间距根据实际需要进行设置。

6.如权利要求1所述的一种离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，所述光学图像采集单元、位置移动装置和发光材料设置在封闭外壳内；所述光学图像采集单元设置在所述封闭外壳内壁上，且安装在能够对所有荧光进行检测的方位；所述移动装置设置在所述封闭外壳内壁的滑动轨道上。

7.一种采用如权利要求1～6任一项所述装置的一种离子束三维剂量分布探测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)束流开始照射前，将发光材料通过位置移动装置放置在预设初始位置，并开启光学图像采集单元和图像处理单元，确保图像处理单元能够正常从光学图像采集单元获取图像；

2)束流开始照射后，按照预设测量位置轨迹通过位置移动装置将发光材料进行平移，并获取各测量位置处待检测离子束流的二维剖面结构图；

3)对得到的各测量位置处待检测离子束流的二维剖面结构图进行三维重建，得到待检测离子束流的三维剂量分布。

8.如权利要求7所述的一种离子束三维剂量分布探测方法，其特征在于：所述步骤2)中，按照预设测量位置轨迹通过位置移动装置将发光材料进行平移，并获取各测量位置处待检测离子束流的二维剖面结构图的方法，包括以下步骤：

2.1)将发光材料移动到第一个测量位置，并通过光学图像采集单元进行第一个测量位置处光强分布的测量，得到第一个测量位置处深度方向上待检测离子束流的二维剖面结构图；

2.2)第一个测量位置测量完成后，通过位置移动装置将发光材料移动到第二个测量位置，并进行第二个测量位置处光强分布的测量，得到第二个测量位置处深度方向上待检测离子束流的二维剖面结构图；

2.3)重复步骤2.2)，以此类推，测量在每个测量位置处深度方向上待检测离子束流的二维剖面结构图。

9.如权利要求8所述的一种离子束三维剂量分布探测方法，其特征在于：所述步骤3)中，对得到的各测量位置处待检测离子束流的二维剖面结构图进行三维重建，得到待检测离子束流的三维剂量分布的方法，包括以下步骤：

3.1)根据光强和剂量之间的相对关系，将得到的各测量位置处待检测离子束流的二维剖面结构图转化为束流二维剂量分布；

3.2)根据预设测量位置轨迹中各测量位置的测量间隔，利用三维图像重建方法生成待检测离子束流的三维剂量分布。