[发明专利]用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统及方法，包括上位机、FPGA电子控制单元、灯丝电源、弧电源、离子源灯丝、加速器法拉第桶、输运线、纳安级放大器；灯丝电源加热灯丝产生电子，电子和氢气碰撞产生离子，离子被高频电压引出，打在设在偏转板出口处的法拉第桶上，法拉第桶通过同轴电缆连接纳安级电流放大器上，再通过FPGA电子控制控制单元采集，上传到上位机，监测离子束流流强值。本发明采用抗干扰的同轴电缆和简单实用的法拉第桶，快速处理的FPGA电子单元，有效的反馈监测了治疗病人的束流流强值，增加了治疗病人系统稳定性，实现治疗病人计划。

技术领域

本发明属于超导回旋加速器技术领域，具体地，涉及一种用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统及方法。

背景技术

随着核医学的迅速发展，加速器已经被广泛的应用于正电子发射断层成像(PET)技术、同位素生产、质子治疗。其中，质子治疗被视为“致癌利器”。这是当今医学界最顶尖的一种放疗技术。质子治疗是一种比传统X射线放疗更先进的放疗疗法，因其治疗精准，副作用小及能进行高剂量靶向照射等特点受到越来越多的医疗专家和患者的青睐。1931年，世界上第一台回旋加速器诞生，开启了人工生产放射性元素的新时代。随着高能物理与核物理技术的发展，其他各种类型的加速器相继出现，如经典回旋加速器、同步回旋加速器以及等时性回旋加速器。

但是以前的加速器都比较大，占很大空间，而且成本高，束流流强精度低，控制系统不稳定等，在加速器投入医疗以来，已经出现多次医疗事故。因此急需研制一种束流流强精度高，控制系统稳定、紧凑型超导回旋加速器。

发明内容

针对上述背景技术中现有加速器离子束流流强控制系统存在的缺陷，本发明提供了用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统及方法，该方法简单实用，能够有效监测治疗病人的束流流强值以及输出需要的束流值。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统，该系统包括FPGA电子控制单元、离子源灯丝、加速器法拉第桶；

所述FPGA电子控制单元通过同轴电缆与上位机交换信号；

所述FPGA电子控制单元的输出端通过同轴电缆分别与灯丝电源和弧电源的输入端连接；

所述灯丝电源和弧电源的输出端均通过同轴电缆与离子源灯丝的输入端连接；

所述离子源灯丝的输出端与加速器法拉第桶的输入端连接；

所述加速器法拉第桶设在偏转板出口处，所述加速器法拉第桶的第一输出端与输运线的输入端连接，所述加速器法拉第桶的第二输出端通过同轴电缆与纳安级电流放大器的输入端连接，其中，所述输运线设置于加速器出口处；

所述纳安级电流放大器的输出端通过同轴电缆与FPGA电子控制单元的输入端连接。

进一步地，所述上位机用于将设定的离子源束流流强以束流流强百分比的形式转换成电流，并将电流通过同轴电缆传输到FPGA电子控制单元。

进一步地，所述上位机还通过以太网连接FPGA电子控制单元，在同轴电缆传输的同时通过以太网传输参数。

进一步地，所述加速器法拉第桶为锥形，桶口直径小于桶底直径。

进一步地，所述FPGA电子控制单元在接收到上位机传输过来的电流后将电流转换成数字信号处理和存储；

所述FPGA电子控制单元还用于将数字信号转换成电流后通过同轴电缆分别传输到灯丝电源和弧电源，并分别控制弧电源电压和灯丝电源电流。

进一步地，所述灯丝电源和弧电源均用于加热灯丝产生电子，并通过与氢气碰撞产生离子。