[发明专利]一种直线加速器束流对称性闭环控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种直线加速器束流对称性闭环控制系统，包括用于采样加速管中射束角度和位置偏离信号的电离室，所述电离室输出的偏离束流信号被传输至信号放大器进行放大，束流控制模块比较放大后的偏离束流信号并计算对称度误差值，通过改变套设在加速管外部的导向线圈中的电源实现射束对称性调节，所述导向线圈能够实现角度和位置解耦合式的调节。本发明实现角度和位置偏离束流误差解耦合，满足束流均整度的要求，同时能够快速、有效地实现直线加速器束流的对称性闭环控制，可靠性好；本发明还提供一种耦合调节方法对直线加速器束流对称性进行调节，调节和控制的效率和精准度显著提高，本发明具有广泛的实用价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及放射治疗和工业辐照的直线加速器领域，具体涉及一种直线加速器束流对称性闭环控制系统及方法。

背景技术

对称性是直线加速器非常重要的性能指标，国内外对束流对称性闭环的控制主要是通过导向线圈调节实现的，通常采用两组导向线圈，加速器头部一组导向线圈和加速器末端一组导向线圈，电离室监测到的束流对称性信号会反馈给导向线圈电源，当对称性发生偏离时，线圈电源电流会改变，将对称性调节回来，使束流轰击靶的位置处于靶的中心、角度垂直于靶面。

现有的调节方式无法将角度和位置偏离束流信号分离开，在调节一个变量的时候，另一个变量会变化，因此需要一直迭代调节，效率很低，调节效果差；调节导向线圈时，束流轰击靶面的角度和位置都会改变，因此无法实现角度和位置偏离束流信号解耦合调节。在医用加速器领域，直线加速器在旋转过程中受到地磁场和杂散磁场的影响，束流对称性也会发生变化，而且现有直线加速器结构复杂、工作环境电磁干扰强，射束对称性容易受到扰动，很难高质量地保证射野内剂量对称性要求。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种直线加速器束流对称性闭环控制系统和方法，实现角度和位置偏离束流信号解耦合调节，满足直线加速器的射束的对称性和均匀性的要求，完成对射束的对称度、均整性自动调整。

技术方案：一种直线加速器束流对称性闭环控制系统，包括用于采样加速管中射束角度和位置偏离信号的电离室，电离室输出的偏离束流信号被传输至信号放大器进行放大，束流控制模块比较放大后的偏离束流信号并计算对称度误差值，通过改变套设在加速管外部的导向线圈中的电源大小来实现射束对称性调节，导向线圈能够实现角度和位置解耦合式的调节。

进一步地，电离室采用平板型透射电离室；平板型透射电离室由3块电极板夹着2块收集板组成，2块收集板分别为横向收集板和径向收集板，2块收集板中的收集区相对交叉布置以覆盖加速管中的所有射束。

进一步地，收集板中设有成5个收集区，分别包括：

位于收集板中心的圆形收集区，用于收集输出的剂量和剂量率信号；

分布在圆形收集区外围并对称的两个半圆环形收集区，用于收集径向和横向角度偏离束流信号；

以及分布在半圆环形收集区外围并对称的两个扇形收集区，用于收集径向和横向位置偏离束流信号。

进一步地，导向线圈是由4个线圈组成，4个线圈均匀对称地分布在加速管的圆周外部，与收集区相对应设置。

进一步地，导向线圈设有三组，分别分布于加速管的电子枪入口处、加速管中间位置和加速管末端；电子枪入口处的导向线圈用于控制径向和横向上角度偏离束流误差，中间位置和末端的导向线圈用于控制径向和横向上位置偏离束流误差。

一种根据上述的直线加速器束流对称性闭环控制方法，包括如下步骤：

步骤1：电离室中位于中心的圆形收集区采样输出的剂量和剂量率信号；电离室中径向收集板对直线加速器束流沿径向偏离时的角度偏离束流信号和位置偏离束流信号进行采样，电离室中横向收集板对直线加速器束流沿横向偏离时的角度偏离束流信号和位置偏离束流信号进行采样；