[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

摘要

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。

主权项

1.用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统，其特征在于，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。

3.根据权利要求1所述的用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统，其特征在于，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。

4.根据权利要求1所述的用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统，其特征在于所述加速器法拉第桶为锥形，桶口直径小于桶底直径。

5.根据权利要求1所述的用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统，其特征在于，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。

6.根据权利要求1所述的用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统，其特征在于，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。

7.根据权利要求1所述的用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统，其特征在于，所述离子源灯丝用于向加速器法拉第桶引出高频电压产生的离子。

8.根据权利要求1所述的用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统，其特征在于，所述加速器法拉第桶用于将高能离子分别输送至加速器和纳安级电流放大器。

9.根据权利要求1所述的用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测系统，其特征在于，所述纳安级电流放大器用于将离子束流信号传输至FPGA电子控制单元。

10.根据权利要求1所述的用于超导回旋加速器离子束流流强的反馈监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)灯丝电源、弧电源加热灯丝产生电子，电子和氢气碰撞产生离子；

(2)离子被超导加速器内部的高频电压引出，打在设在偏转板出口处的法拉第桶上，加速器法拉第桶对高能离子进行收集；

(3)法加速器拉第桶通过同轴电缆将收集的高能离子输送至纳安级电流放大器；

(4)纳安级电流放大器再通过同轴电缆将离子传输至FPGA电子控制单元，离子通过FPGA电子控制单元采集，上传到上位机，上位机监测离子束流流强值。