[发明专利]应用于粒子加速器的同步定时触发系统及方法

说明书

本发明提供一种应用于粒子加速器的同步定时触发系统，包括：事例发生系统，用于根据事例文件号从数据库索引事例文件，并根据事例文件输出事例光信号；事例传输系统，用于传递事例光信号；事例接收/解译器，用于接收事例光信号并转换为事例码，将事例码与事例接收/解译器存储的触发事例码对比，若两者事例码一致，则产生触发信号或电平，触发设备。该系统采用PXIe/PXI工控机+事例输出板卡硬件方案，解决片上系统计算功能与存储资源不足的问题，提高系统控制精度和速度；控制器与事例输出板卡之间通过高速背板总线进行数据交互，保证数据的传输速度，提高系统的实时性、可靠性及同步性；能够提供多客户端访问，解决通讯端口及资源冲突的问题。

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粒子加速器的同步定时触发系统及方法。

背景技术

医用重离子加速器是医用重离子治疗装置的重要组成，加速器控制的对象是在真空管道内以接近光速高速运转的带电粒子。在医用重离子治疗过程中，要求加速器及治疗终端的所有需要同步的设备以一个精准的时间基准同步运行，这就需要一套高精度的同步定时触发系统对所有需要同步的设备进行统一协调、指挥及调度，按严格的周期与时序同步运行，产生治疗所需的粒子束。

目前，许多加速器的同步定时触发系统采用基于现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)技术的事件定时系统，文献“数字脉冲电源同步定时触发系统”(专利号：201220694215.4)中公开了一种基于FPGA技术的数字脉冲电源同步定时触发系统，其特点是以现场可编程门阵列为硬件的片上系统(System-on-a-Programmable-Chip，SOPC)作为同步定时触发系统触发源服务器。控制计算机用软件界面来组织触发编码和延时数据，并通过网络下载到触发源服务器。该触发源服务器根据接收到的参数产生一系列以时间为基准的32Bit触发编码脉冲，并将这些触发编码通过扇出设备及光纤传输系统将32Bit触发脉冲同步传送给所有需要同步工作的数字脉冲电源。该系统能实现离子加速器数字脉冲电源或相关工业领域多台数字脉冲电源按照设定的时间序列同步启动或者分组定时同步启动控制，满足了相关领域数字脉冲电源在远程控制方式下定时同步启动的要求，但是该系统存在一些缺点：其一，该系统以基于FPGA的可编程片上系统作为触发源服务器，系统的功能与性能均受到片上系统性能及资源的限制，不利于系统拓展、升级与优化；其二，该系统与上位机(控制计算机)通过片上系统的网络芯片及网口，以TCP/IP通讯协议进行数据交互，数据的传输与实时性不高，传输速度慢；其三，由于该系统是基于TCP/IP通讯协议与其他系统进行连接，当多用户与其进行信息交互时，存在通讯端口及资源冲突等问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对于现有的技术问题，本发明提供一种应用于粒子加速器的同步定时触发系统及方法，用于至少部分解决以上技术问题。

(二)技术方案

本发明提供一种应用于粒子加速器的同步定时触发系统，该系统可连接至少一个客户端，客户端与同步定时触发系统之间采用客户端/服务端的模式进行数据交互，该同步定时触发系统包括：

事例发生系统，由PXIe/PXI工控机及事例输出板卡构成，该PXIe/PXI工控机用于根据事例文件号从数据库索引事例文件，该事例输出板卡根据事例文件输出事例光信号，PXIe/PXI工控机与事例输出板卡通过PXIe/PXI高速背板总线进行数据传输；

事例传输系统，用于传递所述事例光信号；

事例接收/解译器，用于接收事例光信号并转换为事例码，将转换的事例码与事例接收/解译器存储的触发事例码对比，若两者事例码完全一致，则产生触发信号或电平，触发粒子加速器中需要同步的设备。