[发明专利]一种质子重离子束三维剂量分布探测装置及方法

权利要求书

1.一种质子重离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，包括：

发光材料、光信号采集单元和数据处理单元；

所述发光材料和光信号采集单元均设置在封闭壳体内，所述发光材料用于在待测束流的照射下产生荧光；

所述光信号采集单元用于对所述发光材料产生的荧光进行测量；

所述数据采集单元设置在所述封闭壳体外部，并通过数据线与所述光学信号采集单元相连，用于对所述光学信号采集单元的测量信号进行处理得到待测束流的三维剂量分布。

2.如权利要求1所述的一种质子重离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，所述发光材料采用透明材质，且所述发光材料外壁覆盖一层单向透视膜，使得荧光能够从所述发光材料内部穿出，但是所述发光材料外部的杂散光无法进入所述发光材料。

3.如权利要求1所述的一种质子重离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，所述发光材料的纵向长度不小于待测束流在所述发光材料中的穿透深度，所述发光材料的横向长度不小于待检测束流的横向长度。

4.如权利要求1所述的一种质子重离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，所述发光材料采用实心圆柱体结构或长方体结构。

5.如权利要求4所述的一种质子重离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，当所述发光材料采用实心圆柱体结构时，所述光信号采集单元采用安装圆弧面以及设置在所述安装圆弧面上的光灵敏探测器阵列；所述安装圆弧面同轴间隔设置在所述发光材料外部，并在电机驱动下围绕所述发光材料的轴线旋转；所述光灵敏探测器阵列由若干设置在所述安装圆弧面上的光灵敏探测器线阵构成，且各光灵敏探测器线阵的排列方向与所述安装圆弧面的轴线平行，各光灵敏探测器线阵的纵向长度不小于发光材料的纵向长度。

6.如权利要求5所述的一种质子重离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，各所述光灵敏探测器线阵由若干光灵敏探测器构成，两两所述光灵敏探测器的间距小于2mm。

7.如权利要求5所述的一种质子重离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，所述安装圆弧面围绕圆柱面的轴线旋转角度范围为0°-180°。

8.如权利要求4所述的一种质子重离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，当所述发光材料采用长方体结构时，所述光信号采集单元采用两个相同规格的CCD相机，且其中一所述CCD相机间隔设置于长方体发光材料的上方，位于y轴正方向；另一所述CCD相机间隔设置于长方体发光材料的侧面，位于x轴负方向；其中，x、y、z轴方向按照笛卡尔坐标系规则给出，待测束流前进方向定义为z轴负向，竖直向上定义为y轴正向，剩下的x轴正向由右手螺旋定则给出。

9.如权利要求1所述的一种质子重离子束三维剂量分布探测装置，其特征在于，所述封闭外壳上预留的入口为对应所述发光材料的中心处的圆孔。

10.一种采用如权利要求1～9任一项所述质子重离子束三维剂量分布探测装置的探测方法，其特征在于包括以下步骤：

束流照射前，连接光信号采集单元和数据处理单元，并将安装圆弧面复位到零度位置；

束流开始照射后，令光信号采集单元采集发光材料不同角度产生的荧光，并将数据传送给数据处理单元；

数据处理单元对所有采集数据进行处理，得到待测束流的三维剂量分布。