CN104833997B - 一种用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪 - Google Patents
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Abstract
一种用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，其特征在于，包括：平板电离室，用于根据射线的强度形成电流信号；前置电流放大器，用于放大所述电离室输出的电流信号，并将放大后的电流信号转换成电压信号；滤波积分电路，对所述电压信号进行展宽和滤波；增益放大电路，对展宽和滤波后的电压信号进行放大，使展宽和滤波后的电压信号放大到一定大小；模数转换器，将经所述增益放大电路放大后的电压信号转换成数字信号；单片机控制器，接收所述模数转换器输出的数字信号，并根据所述数字信号的大小得出剂量值和测量误差。本发明的剂量仪不仅可以同时测量多个参数，而且测量稳定性好、线性度好，操作简单、高效。
Description
技术领域
本发明属于医疗技术领域，涉及一种直线加速器的辅助装置，具体涉及一种用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪。
背景技术
随着放射治疗技术的不断发展，放射性治疗在肿瘤治疗方面的成效已成为现代医学检查中一种不可缺少的治疗手段。放射治疗使用的放射源主要有三类：放射性同位素产生的α、β、γ射线；X线治疗机和各类加速器产生的不同能量的X射线；各类加速器产生的电子束、质子束、中子束、负π介子以及其他重离子束等。
医用电子直线加速器是一种产生高能X射线和电子束，用于对肿瘤进行放射治疗的粒子加速器装置，由于其适用症广泛，治疗效果好，从而被广泛利用。
为减少医用电子直线加速器的故障率，从而保证治疗顺利、治疗安全和治疗质量，每天对医用电子直线加速器进行晨检，则显得非常必要。
在对医用电子直线加速器进行晨检时，需要对其温度、气压、剂量值、测量误差、射线出束时间等多个参数进行测量，但是，现有技术中的剂量仪只能测量医用电子直线加速器的某一单独参数，如果需要测量医用电子直线加速器的多个参数，其测量程序复杂，涉及测量设备多，测量操作麻烦，不利于现场快速检测，而且采用有线数据传输，存在测量不便，无法及时获得测量结果等弊端。
而要实现对医用电子加速器的多参数测量，其关键技术在于剂量值测量和误差测量。
发明内容
本发明的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，该剂量仪不仅可以同时测量多个参数，而且测量剂量时稳定性好，线性度好，同时测量简单、方便、高效，并且只需要一台设备即可完成多个参数的测量。
为了达到上述目的，采用如下技术方案：
一种用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，包括：
平板电离室，用于根据射线的强度形成电流信号，并将所述电流信号输出至前置电流放大器；
前置电流放大器，与所述平板电离室的输出端电性连接，用于放大所述平板电离室输出的电流信号，并将放大后的电流信号转换成电压信号；
滤波积分电路，与所述前置电流放大器电性连接，对所述电压信号进行展宽和滤波；
增益放大电路，与所述滤波积分电路电性连接，对展宽和滤波后的电压信号进行放大，使展宽和滤波后的电压信号放大到一定大小；
模数转换器，与所述增益放大电路电性连接，将经所述增益放大电路放大后的电压信号转换成数字信号；
单片机控制器，接收所述模数转换器输出的数字信号，并根据所述数字信号的的大小得出剂量值和测量误差。
作为一种具体的实施例，还包括：温度气压检测器，用于检测所述平板电离室的温度和气压，并将所述温度和气压转换成数字信号输出至所述单片机控制器。
进一步地，还包括：与所述单片机控制器连接的数据存储模块，用于存储被测量的医用电子直线加速器的参数信息。
进一步地，所述参数信息包括医用电子直线加速器的型号、剂量、误差、温度、气压以及测量时间。
作为一种具体的实施例，还包括：升压稳压电路，为平板电离室的高压极提供高电压。
进一步地，还包括：电源电路，用于为前置电流放大器、滤波积分电路、增益放大电路、模数转换器、单片机控制器以及温度气压检测器供电。
作为一种具体的实施例，所述电离室为空气平板电离室，包括有高压极、收集极和保护环，所述高压极与直流电源连接，所述收集极与地等电位、保护环接地。
进一步地，所述空气平板电离室输出的电流信号的大小为μA级。
作为一种具体的实施例，所述单片机控制器为PIC16F1939微控制器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明利用一系列的电路设计，将电离室产生的电流信号最终转化成数字信号，输出至单片机控制器，并得到剂量值。
(2)本发明通过温度气压检测器，可以有效地检测到温度和气压，并且将温度信号和气压信号传送给单片机控制器，根据需要可结合温度信号和气压信号对得到的剂量值进行温度气压修正，进而得到相对剂量值。
(3)进一步地，通过单元机控制器计算得出测量误差和测量时间，也即射线出束时间，并且显示给用户，从而让用户了解被测量仪器是否出现故障。
本发明的剂量仪不仅可以同时测量多个参数，而且测量剂量时稳定性好、线性度好，操作简单、高效。
附图说明
图1是本发明一种用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪的电路框图。
图2是前置放大器、滤波积分电路与增益放大电路的连接电路图。
图3是本发明的模数转换器的电路图。
图4是本发明的单片机控制器的电路图。
图5是本发明的电源电路的电路图。
图6是本发明的数据存储模块的电路图。
图7是本发明的升压稳压电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方法来详细说明本发明，在本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1-7所示，本发明一种用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，包括有平板电离室1，用于根据射线的强度形成电流信号，并将所述电流信号输出至前置电流放大器2；前置电流放大器2，与所述平板电离室1的输出端电性连接，用于放大所述平板电离室1输出的电流信号，并将放大后的电流信号转换成电压信号；滤波积分电路3，与所述前置电流放大器2电性连接，对所述电压信号进行展宽和滤波；增益放大电路4，与所述滤波积分电路3电性连接，对展宽和滤波后的电压信号进行放大，使展宽和滤波后的电压信号放大到一定大小；模数转换器5，与所述增益放大电路4电性连接，将经所述增益放大电路4放大后的电压信号转换成数字信号；本发明的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，还包括单片机控制器6，接收所述模数转换器5输出的数字信号，并根据所述数字信号的的大小得出剂量值和测量误差。
本发明利用一系列的电路设计，将平板电离室1产生的电流信号最终转化成数字信号，输出至单片机控制器，并得到剂量值。所述单片机控制器6根据测量出来的剂量值，计算得出测量误差。
其中，本发明的平板电离室1在射线的照射的情况下将电离空气，产生离子，在高压电场的作用下收集正负离子，形成电流信号，并经过本发明设计的一系列电路，将电流信号转换成数字信号输出至单片机控制器6，所述单片机控制器6检测到有信号开始传入，记录开始时间，待X射线照射停止，所述单片机控制器6记录停止时间，由此，获取到测量时间，也即X射线的出束时间。
其中，增益放大电路4将展宽和滤波后的电压信号进行放大到一定大小，具体大小可根据实际需要进行调节，在本实施例中一般在2V至5V之间。
其中，现有的平板电离室一般是具有外壳，并且由外壳密封而成，然后在外壳中设置投射窗，但是这种平板电离室普遍造价高、制作难。本发明所采用的平板电离室1是空气平板电离室，所述空气平板电离室输出的电流信号的大小为μA级。
也即本发明的空气平板电离室的与直流电源连接的高压极，接地的收集极和保护环等是直接暴露在空气中，直接与空气接触的。本发明采用空气平板电离室，一方面使得电离室1的制造简单，造价低；另一方面，由于空气平板电离室直接裸露在空气中，由此产生的电流信号，进而产生的电压信号、数字信号都相较正常值会有一定的误差，最终导致得到的剂量值也存在一定的误差。
而剂量测量分为绝对剂量测量和相对剂量测量两种，本发明测量的剂量在考虑到空气平板电离室是直接与空气接触的因素，所以进行是相对剂量测量。
为了得出准确的相对剂量值，避免因空气平板电离室直接与空气接触对相对剂量值的影响。本发明的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，还包括温度气压检测器10，用于检测所述电离室1的温度和气压，并将所述温度和气压转换成数字信号输出至所述单片机控制器6。
所述单片机控制器6根据所述温度气压检测器10检测得出的数据信号，对得出的剂量值进行修正，修正后得到一个相对剂量值。所述对剂量值进行修正的计算公式为：
式中的t为温度值，p为气压值。
本发明的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪还包括与所述单片机控制器6连接的数据存储模块8，用于存储被测量的医用电子直线加速器的参数信息。
进一步地，所述参数信息包括医用电子直线加速器的型号、剂量、误差、温度、气压以及测量时间等等。所述单片机控制器6与所述存储模块8进行数据传输，将直线加速器的型号、剂量、误差、温度、气压以及测量时间等参数信息存储至存储模块8中，并显示给用户，从而让用户了解被测量仪器是否出现故障。
本发明的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪还包括升压稳压电路9，用于为平板电离室的高压极提供高电压。
本发明的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪还包括电源电路7，用于为前置电流放大器2、滤波积分电路3、增益放大电路4、模数转换器5、单片机控制器6、存储模块8以及温度气压检测器10供电。
优选地，所述单片机控制器6为PIC16F1939微控制器。所述前置电流放大器2为低偏置电流及低失调电压的精密轨到轨输入低噪声放大器LMC6062。所述滤波积分电路为RC有源滤波器，所述模数转换器为24位高精度AD转换器。所述单片机控制器为PIC16F1939微控制器。
综上，本发明的剂量仪不仅可以同时测量多个参数，而且测量稳定性好、线性度好，操作简单、高效。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，其特征在于，包括集成在一台设备上的：
空气平板电离室，用于根据射线的强度形成电流信号，并将所述电流信号输出至前置电流放大器；所述空气平板电离室包括有与空气直接接触的高压极、收集极和保护环；
前置电流放大器，与所述平板电离室的输出端电性连接，用于放大所述平板电离室输出的电流信号，并将放大后的电流信号转换成电压信号；
滤波积分电路，与所述前置电流放大器电性连接，对所述电压信号进行展宽和滤波；
增益放大电路，与所述滤波积分电路电性连接，对展宽和滤波后的电压信号进行放大，使展宽和滤波后的电压信号放大到一定大小；
模数转换器，与所述增益放大电路电性连接，将经所述增益放大电路放大后的电压信号转换成数字信号；
单片机控制器，接收所述模数转换器输出的数字信号，并根据所述数字信号的的大小得出相对剂量值和测量误差；
温度气压检测器，用于检测所述空气平板电离室的温度和气压，并将所述温度和气压转换成数字信号输出至所述单片机控制器。
2.根据权利要求1所述的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，其特征在于，还包括：与所述单片机控制器连接的数据存储模块，用于存储被测量的医用电子直线加速器的参数信息。
3.根据权利要求2所述的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，其特征在于：所述参数信息包括医用电子直线加速器的型号、剂量、误差、温度、气压以及测量时间。
4.根据权利要求1所述的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，其特征在于，还包括：升压稳压电路，为所述空气平板电离室的高压极提供高电压。
5.根据权利要求1所述的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，其特征在于，还包括：电源电路，用于为前置电流放大器、滤波积分电路、增益放大电路、模数转换器、单片机控制器以及温度气压检测器供电。
6.根据权利要求1所述的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，其特征在于：所述高压极与升压稳压后的直流高压连接，所述收集极与地等电位、保护环接地。
7.根据权利要求4所述的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，其特征在于，所述空气平板电离室输出的电流信号的大小为μA级。
8.根据权利要求1所述的用于检测医用电子直线加速器射线的剂量仪，其特征在于，所述单片机控制器为PIC16F1939微控制器。
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