CN107635348B - 一种超导质子装置能量选择系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超导质子装置能量选择系统及其实现方法，该能量选择系统包括：降能段A：对进入的质子束流进行降能、能散度和发散度的调节；聚焦校正段B：对束流的发散度进行检测，将信号反馈到控制系统，控制系统调节磁场的大小，对束流的运动轨迹进行校正；偏转段C：能散度越大的质子在径向偏离束流中心轨道的幅度也越大；二次聚焦段D：使束流在该段再一次的聚焦；能量选择段E：使只有在设计中心位置的质子束流能够通过，实现对束流的初步筛选。本发明能够对质子束流的能量和发散度进行调节，对质子束流的品质进行筛选，使其满足治疗端的需求。

Description

一种超导质子装置能量选择系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及质子回旋加速器能量选择装置工程技术领域，具体为一种超导质子装置能量选择系统及其实现方法。

背景技术

质子放疗是当前国际公认最尖端的放射治疗技术。与以往用X-射线“散弹打鸟”的放疗方式不同，质子经由同步加速器加速至约70％的光速时，质子射线被引出射入人体，并在精确抵达病灶的瞬间，对肿瘤“立体定向爆破”，不伤害正常细胞“一兵一卒”，尤其对头颈部、眼科、胸部、消化道等复发难治的恶性肿瘤优势明显。

能量选择系统是质子放疗设备中一个非常重要的部件，质子治疗时要根据肿瘤本身深度和厚度，使用不同能量的质子，而回旋加速器引出的质子束流为200MeV固定值，因此需要在加速器和治疗头之间设有一个能量选择系统。整个能量选择系统由石墨降能器、固定准直器、移动准直器和选择狭缝所组成，系统中还包括了粒子光学所需的各种磁铁与相应的束流检测设备、束流阻断器等设备。

能量选择系统的研发现状比较混杂，目前国外有十几家生产研发机构，其技术产品目前都处于保密状态，国内目前还处于空白；并且，不同生产厂家的产品性能和形状差异都比较大，严重影响了该产品的标准化生产，不利于设备的推广和应用。

申请号CN201480022491.8公开一种机载于可转动龙门架上的具有能量选择的紧凑的质子治疗系统，包括：固定粒子加速器，被配置成提供粒子束；束线组件，耦合到所述固定粒子加速器并且能够操作以沿着第一方向引导所述粒子束；能量降能器，能够操作以减弱所述粒子束的能量；以及旋转龙门架组件，耦合到所述束线组件并且包括：具有可控磁场的双极磁体的集合；以及布置在所述双极磁体的集合之间的准直仪；固定粒子加速器包括超导回旋加速器并且能够操作以提供具有250MeV的所述粒子束。

申请号CN201610616075.1公开一种基于回旋加速器的质子治疗系统，包括质子回旋加速器及用于输送质子回旋加速器内质子的主质子束流输运系统，主质子束流输运系统通过开关磁铁将所需能量的质子分别传输给三条不同路径的治疗室，三条不同路径上的治疗室分别为旋转机架治疗室及设置在旋转机架治疗室两侧的水平束及垂直束双固定束治疗室和水平束及倾斜束双固定束治疗室。

上述现有技术方案公开了具有能量选择部件以及质子束流输运系统。为了满足目前本领域对质子束流的品质以及满足治疗端的需求，现提供一种方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超导质子装置能量选择系统及其实现方法，以满足质子放疗治疗时对质子束流的运动轨迹、能量及能散度的要求。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种超导质子装置能量选择系统，该能量选择系统包括：降能段A：对进入的质子束流进行降能、能散度和发散度的调节；聚焦校正段B：对束流的发散度进行检测，将信号反馈到控制系统，控制系统调节磁场的大小，对束流的运动轨迹进行校正；偏转段C：使能散度越大的质子在径向偏离束流中心轨道的幅度也越大；二次聚焦段D：使束流在该段再一次的聚焦；能量选择段E：使只有设计中心部分的束流能够通过，实现对束流的初步筛选。

所述降能段A包括支撑底座、调整平台、固定铅黄铜准直器、对称安装的一对降能器、真空腔体一、移动准直器一、固定石墨准直器、束流检测器一、移动准直器二、真空腔体二；其中，降能器中包含伺服电机、滑动平台、连接法兰、限位开关、光栅尺、波纹管、水冷管、能选件；伺服电机运动，通过同步带和滑动平台传动连接，带动能选件前端的石墨运动，对称安装的两个降能器同时运动，调整石墨楔在束流运动方向的厚度，从而将质子束流的能量降到指定的强度，并且通过限位开关和光栅尺的检测反馈作用，使石墨楔的定位更加的精准。固定的铅黄铜准直器和石墨准直器可以减少质子束流对其后元器件的损伤，从而增加元器件的使用寿命。降能器的运动部件设计有精密的控制系统，能够确保运动部件的运动精度，能够在更微小的范围内调剂束流的能量。移动准直器的运动部件设计有精密的控制系统，能够确保运动部件的运动精度，能够在更微小的范围内调剂束流的发散度，且两个移动准直器搭配使用，能够根据治疗的需求搭配出更多种类的能散度。

所述聚焦校正段B包含有四极铁一、四极铁二、校正铁一和束流检测器二；束流检测器二对束流的运动轨迹进行检测，将信号反馈到计算机控制系统，控制系统通过控制校正铁一的电流强度调节磁场的大小，从而实现对束流运动轨迹的校正。

所述偏转段C由一个二极铁构成，二极铁的磁场是竖直向上的均匀磁场，质子在磁场中受到水平方向的洛伦兹力而向内发生偏转，能散度越大的质子在径向偏离束流中心轨道的幅度也越大。二极铁上设计有控制系统，根据质子束流在传输中对磁场的不同需求，可以通过控制系统控制电源输出相应的电流，使磁体产生相应的磁场把质子能够输运到治疗端。

所述二次聚焦段D包含有四极铁三、四极铁四、校正铁二和束流检测器三，该段的磁铁使束流在该段再一次的聚焦，避免束流进一步的发散，穿透管壁，造成辐射。

所述能量选择段E由能量选择狭缝组成，经过C段二级铁的偏转和D段的聚焦之后的质子束流，其运动方向已经偏离束流中心，在经过能量选择狭缝时，偏离中心较大的束流将被铜块阻挡吸收，只有设计中心部分的束流能够通过，从而实现对束流的初步筛选，保证束流的品质。

所述控制系统包括降能器、移动准直器一、束流检测器、移动准直器二、能量选择控制系统、选择狭缝、二极铁、四极铁、校正铁、真空计、分子泵；

其中，所述能量选择控制系统包括有PLC控制器，与PLC控制器通过数据线连接的工业交换机，与工业交换机通过数据线连接的工业触摸屏，与工业交换机通过数据线连接的远程IO模块，与工业交换机通过数据线连接的驱动器，与工业交换机通过数据线连接的电源，与工业交换机通过数据线连接的真空计，与工业交换机通过数据线连接的分子泵，与工业交换机通过数据线连接的束流检测器；

所述远程IO模块分别连接到降能器、选择狭缝、移动准直器一、移动准直器二；所述的驱动器分别连接到降能器、选择狭缝以及移动准直器一、移动准直器二；所述的电源分别连接到二极铁、四极铁以及校正铁。

所述的驱动器包含驱动器一、驱动器二、驱动器三、驱动器四、驱动器五、驱动器六；所述的电源包含电源一、电源二、电源三；所述的PLC控制器是安全型PLC，能够构建故障安全系统；所述的远程IO模块是安全的I/O模块，能实现安全的信号采集和通信。

所述的控制系统工作步骤为：束流检测器把检测到的能选系统的输入能量值通过以太网发送到PLC控制器，PLC控制器根据设定能量值，通过以太网发送位置值命令给降能器、选择狭缝、移动准直器一、移动准直器二，初步调节束流能量、束流能散度以及束流截面，通过以太网发送电流值命令给电源，通过电源控制二极铁实现束流偏转，通过电源控制四极铁实现束流聚焦，通过电源控制校正铁微调质子束方向，束流检测器把检测到的能选系统的输出能量值通过以太网发送到PLC控制器，监控能量选择系统束流输出，并形成反馈回路；PLC控制器通过以太网控制分子泵对真空管路进行抽真空，真空计测量真空管路内部真空度，并通过以太网发送给PLC控制器进行监控。

一种超导质子装置能量选择系统的实现方法，该实现方法包括以下步骤：

质子束流进入能量选择系统后，经过降能器和移动准直器的初步调节，使其能量和发散度初步调整到治疗端所需的要求；

通过束流检测器的检测，时时观察到束流的位置、能量强度和束斑的大小，并反馈到输运线的控制系统；

经过准直器后的质子束流，通过二极铁的偏转、四极铁的聚焦以及校正铁的校正作用，约束其在指定的轨迹上运动，以保证质子束流的稳定传输；

质子束流通过二极磁铁偏转后，能散度大的质子在径向偏离束流中心轨道的幅度也大，因此在二极铁后端安置一限制狭缝，能够将偏离中心的质子束流阻挡吸收，从而实现对质子束流的筛选以满足治疗端对束流品质的需要。

上述四极铁产生的磁场是一梯度为常数的磁场，其作用是使粒子的运动以中心轨道为轴线聚焦，聚焦力的大小与磁场梯度成正比。四极磁铁为冲片式叠装结构，通常由铁芯和两饼线圈组成在束流传输线中，在传输线中主要用于质子束流的聚焦及校正。四极磁铁边缘场的长度随着磁间隙的变化而变化，很明显进行端部削斜丝，极头中心部位相比边缘而言需要削得更短。进行直边削斜可以去掉极头中心部位的大部分，越靠近边缘，削掉得越少。通过磁铁端部削斜可以削弱该分量的影响。为了增加调束和运行过程中可调节的灵活性，所有四极磁铁均独立供电。

二极铁采用H型磁铁的场型对称，适合于高场区工作，对称结构使得机械稳定性相对较高。磁极面的有限宽度，即好场区保证所需要的磁场均匀度，磁极每边需要在好场区宽度上延伸出一个距离解决磁铁气隙边缘产生磁漏和磁极边缘磁场幅值下降的问题。磁铁线圈都设计有水冷系统，能够及时将工作时产生的热量散发出去，是整个系统工作稳定。

本发明的有益效果：本发明提出的一种超导质子装置能量选择系统及其实现方法能够对质子束流的能量和发散度进行调节，对质子束流的品质进行筛选，使其满足治疗端的需求。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明整体结构俯视示意图；

图2为本发明整体结构立体示意图；

图3为本发明结构中A段的结构图；

图4为本发明结构中A段的立体示意图；

图5为本发明结构A段中降能器的结构图；

图6为本发明控制系统的立体示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种超导质子装置能量选择系统及其实现方法，如图1、2、3、4所示，A段为降能段，其中包含如图3所示的全部部件，分别为支撑底座1、调整平台2、固定铅黄铜准直器3、对称安装的一对降能器4、真空腔体一5、移动准直器一6、固定石墨准直器7、束流检测器一8、移动准直器二9、真空腔体二；

质子束流进入能量选择系统，经过固定铅黄铜准直器3时，可将束流中的二级粒子和偏离中心较远的质子束流阻挡吸收，从而减小粒子对下游元器件的损伤。经过固定铅黄铜准直器3过滤和准直后的质子通过降能器4的石墨层时，对束流整体起到阻滞和吸收作用，使束流整体的能量降低，石墨厚度大则降低的能量大，用不同的厚度就可以得到不同的降能。

其中，如图5所示，降能器4中包含伺服电机401、滑动平台402、连接法兰403、限位开关404、光栅尺405、波纹管406、水冷管407、能选件408；当加速器引出固定能量的质子束流进入能量选择系统后，通过调节降能器石墨层的厚度，就可以在输出端得到在一定能量强度范围内连续可调的质子束流；其过程为：根据治疗的需要，由总控制室发出指令，控制降能器的伺服电机401运动，通过同步带和滑动平台402传动连接，带动能选件408前端的石墨运动，对称安装的两个降能器4同时运动，调整石墨楔在束流运动方向的厚度，从而将质子束流的能量降到指定的强度，并且通过限位开关404和光栅尺405的检测反馈作用，使石墨楔的定位更加的精准，进而保证质子束流能量降低幅度的数值更加精确。

固定铅黄铜准直器3通过螺栓固定在真空腔体一5的前端，在真空腔体一5前后两侧对称安装两个降能器4，降能器的核心工作部件在真空腔体内部，动力装置(伺服电机401)和传动装置(同步带、滚珠丝杠和直线导轨)放置在真空腔体的外部，通过波纹管406使其与真空内部隔离开来，波纹管外部的伺服电机通过同步带轮、同步带与滑动平台402连接，滑动平台带动波纹管运动，进而推动波纹管内部的钢管运动，滑动平台402旁边安装有光栅尺405和限位开关404，整个运动控制系统采用闭环控制，从而能保证运动的精度和工作的安全性。在波纹管406内部通过连接法兰403和钢管真空腔体内部的工作部件连接，钢管与外界大气连接，钢管内有进出水冷管407，与内部的工作部件接触，组成水冷系统，从而保证系统工作时的热平衡。

移动准直器(6、9)和降能器结构类似，核心工作部件是由铅黄铜加工而成，上面开设有四个不同大小孔径的锥形孔，该部件可以上下移动，工作部件在真空腔内部；移动准直器同样采用波纹管将工作部件和动力传动部件隔离开来，外部电机与通过同步带带动滑台运动，从而推动波纹管移动；滑台上安装有限位开关，确保运动的安全性；由于可移动准直器运动不频繁，所以采用半闭环控制，依然能够满足设计精度要求。波纹管内也设计有进出水管，与工作部件组成水冷系统。

固定石墨准直器7，主体工作部件为一个石墨材料加工而成的圆柱体，其中心加工有锥形的孔，可以在控制束流发散度的同时消除二级粒子，减少质子束流对周围元器件的损伤；石墨体安装在固定支架上，通过定位销定位，支架安装在真空腔体的底板上，石墨体上部有安置槽，内部安装有弹簧装置，通过上盖板压紧弹簧，使其与支架紧密的接触，从而实现三个维度的定位。

真空腔体一5采用不锈钢材料焊接而成，前后端面焊接有真空快接管径，便于与管道连接。真空腔体二同样采用不锈钢焊接而成，其内部依次安装有束流检测器一8和移动准直器二9，束流检测器一8安装在真空腔的上盖板上，采用多丝电离室(MWIC)的方式，能够对束流的位置和发散度进行测量，并反馈信号给输运线中的校正磁铁，保持束流位置的准确。其中，多丝电离室可以上下移动，通过密封在波纹管内部的钢管与外部的动力装置连接，实现真空动密封。真空腔体二内部的移动准直器二和真空腔体一内部的移动准直器一结构和功能都完全相同，两个准直器配合使用，可以实现质子束流发散度的多种组合，为治疗端提供更多的选择。

支撑底座1主要起到支撑和调平作用,底座整体采用碳钢焊接而成，在其下端安装有三个垫铁，可以调整整个装置的水平度，使整个支撑装置处于水平状态；调整平台2总体放置在支撑底座1上，支撑两个降能器对称安装放置，总体使用不锈钢焊接而成，与上面的调平板搭配使用，使降能器总体处于水平状态，能更好的满足工作需求。

入射的质子束流在通过降能器时产生散射，造成束流能量、空间位置和运动方向的离散分布，能量的分布(能散度)，空间位置和运动方向的分布(即发散度)。粒子在穿过材料的过程中，也会发生核反应，产生次级粒子，造成一定的粒子损失和辐射，因此在降能器4和移动准直器一6的下游安装一个固定石墨准直器7，可以对上述辐射粒子进行吸收和屏蔽，从而保护系统中其他元器件被辐射的粒子损伤。

在两个真空腔体上安装有移动准直器一6和移动准直器二9，其核心工作部件是开有锥形孔的铜芯，不同的孔径可以使质子束流空间位置和运动方向的分布不同，移动准直器一6和移动准直器二9配合使用，可以得到更多发散度不同质子的束流；束流检测器一8可以时时检测到质子束流的位置和发散度，并将信号反馈到控制中心，通过控制系统控制降能器4和移动准直器一6的运动，从而对质子束流进一步的调节，整个系统行程一个闭环控制系统，能够使系统的工作状态更加精确和稳定。

质子束流经过降能、能散度和发散度的调节后，进入B段；B段为聚焦校正段，B段包含有四极铁一、四极铁二、校正铁一和束流检测器二。质子束流在磁场中运动，受到磁场的洛伦兹力，该力的方向是指向束流中心，从而约束质子束流不会进一步发散；B段中的束流检测器二可以对束流的发散度进行检测，将信号反馈到计算机控制系统，控制系统通过控制校正铁一的电流强度调节磁场的大小，从而实现对束流运动轨迹的校正。

能量选择系统的C段为偏转段，C段主要由一个二极铁构成，二极铁的磁场是竖直向上的均匀磁场，质子在磁场中受到水平方向的洛伦兹力而向内发生偏转，能散度越大的质子在径向偏离束流中心轨道的幅度也越大；

所以在C后段再安装一个D段装置，D段为二次聚焦段，D段包含有四极铁三、四极铁四、校正铁二和束流检测器三，D段的磁铁可以使束流在该段再一次的聚焦，避免束流进一步的发散，穿透管壁，造成辐射。

E段为能量选择段，主要由能量选择狭缝组成，经过C段二级铁的偏转和D段的聚焦之后的质子束流，其运动方向已经偏离束流中心，在经过能量选择狭缝时，偏离中心较大的束流将被铜块阻挡吸收，只有设计中心部分的束流能够通过，从而实现对束流的初步筛选，保证束流的品质。

选择狭缝主要包括真空腔体三及其支撑机构、传动机构、电缸、鄂块；真空腔体前后端面上装有KF80法兰，用于束流管道的连接。真空腔体四侧外壁上对称安装有水平(X方向)及竖直(Y方向)的角支撑；每侧的角支撑上安装有电缸及传动机构；真空腔体四侧内壁上设有与之对应的鄂块。传动机构包括无油衬套、运动连杆、波纹管以及电缸连接块、G10连接块。电缸连接块两端分别与运动连杆及电缸通过螺纹连接，利用电缸驱动鄂块完成指定的直线位移，在结构上具有空间紧凑、传动效率高的特点。G10连接块用于连接运动连杆及鄂块，将直线位移传递给鄂块，其采用G10材料并起到绝缘作用。无油衬套安装在真空腔内壁上，用于固定运动连杆；波纹管套在无油衬套外部用于保持真空腔体内部一定的工作真空。鄂块上开孔安装有电流引线，在真空腔体上还预留有航空插座接口，用于检测工作状态产生的电流。

图1中的F段为真空系统，包含真空腔体四、密封装置和真空元器件，其主要作用是为系统提供一个稳定的真空环境，避免空气的其他粒子对质子束流造成干扰。真空腔系统的设计，可以保证能量选择系统的真空环境，使质子束流始终在真空环境中运动，减少空气中的微小粒子对质子束流的影响，从而确保束流的品质和装置对束流调节的精确性。

如图6所示，控制系统框图所示全部内容，依次为降能器4、移动准直器一6、束流检测器17、移动准直器二9、能量选择控制系统10、选择狭缝11、二极铁12、四极铁13、校正铁14、真空计15、分子泵16；

其中，能量选择控制系统包括有PLC控制器1001，与PLC控制器1001通过数据线1014连接的工业交换机1003，与工业交换机1003通过数据线1014连接的工业触摸屏1002，与工业交换机1003通过数据线1014连接的远程IO模块1004，与工业交换机1003通过数据线1014连接的驱动器，与工业交换机1003通过数据线1014连接的电源，与工业交换机1003通过数据线1014连接的真空计15，与工业交换机1003通过数据线1014连接的分子泵16，与工业交换机1003通过数据线1014连接的束流检测器17；

所述远程IO模块1004分别连接到降能器4、选择狭缝11、移动准直器一6、移动准直器二9；所述的驱动器分别连接到降能器4、选择狭缝11以及移动准直器一6、移动准直器二9；所述的电源分别连接到二极铁12、四极铁13以及校正铁14；

所述的驱动器包含驱动器一1005、驱动器二1006、驱动器三1007、驱动器四1008、驱动器五1009、驱动器六1010；所述的电源包含电源一1011、电源二1012、电源三1013；

所述的PLC控制器1001是安全型PLC，能够构建故障安全系统；所述的远程IO模块1004是安全的I/O模块，能实现安全的信号采集和通信。

上述束流检测器17包括束流检测器一、束流检测器二、束流检测器三；四极铁13包括四极铁一、四极铁二、四极铁三、四极铁四；校正铁14包括校正铁一、校正铁二。

本发明的用于能量选择控制系统的主要工作原理是：束流检测器一把检测到的能选系统的输入能量值通过以太网发送到PLC控制器，PLC控制器根据设定能量值，通过以太网发送位置值命令给降能器、选择狭缝、移动准直器一、移动准直器二，初步调节束流能量、束流能散度以及束流截面，通过以太网发送电流值命令给电源，通过电源控制二极铁实现束流偏转，通过电源控制四极铁实现束流聚焦，通过电源控制校正铁微调质子束方向，束流检测器一把检测到的能选系统的输出能量值通过以太网发送到PLC控制器，监控能量选择系统束流输出，并形成反馈回路；PLC控制器通过以太网控制分子泵对真空管路进行抽真空，真空计测量真空管路内部真空度，并通过以太网发送给PLC控制器进行监控。PLC控制器和工业触摸屏借助工业交换机和数据线，实现数据交换；工业触摸屏，是一种人机交互及控制设备，实现了相关参数的设置、存储及显示，并监控系统运行状态，提示故障信息，并且能够对控制区域信息按画面图像形象显示。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种超导质子装置能量选择系统，其特征在于，该能量选择系统包括：

降能段A：对进入的质子束流进行降能、能散度和发散度的调节；

聚焦校正段B：对束流的发散度进行检测，将信号反馈到控制系统，控制系统调节磁场的大小，对束流的运动轨迹进行校正；

偏转段C：使能散度越大的质子在径向偏离束流中心轨道的幅度也越大；

二次聚焦段D：使束流在该段再一次的聚焦；

能量选择段E：使只有在设计中心位置的束流能够通过，实现对束流的初步筛选；

所述控制系统包括降能器、移动准直器一、束流检测器、移动准直器二、能量选择控制系统、选择狭缝、二极铁、四极铁、校正铁、真空计、分子泵；

其中，所述能量选择控制系统包括有PLC控制器，与PLC控制器通过数据线连接的工业交换机，与工业交换机通过数据线连接的工业触摸屏，与工业交换机通过数据线连接的远程IO模块，与工业交换机通过数据线连接的驱动器，与工业交换机通过数据线连接的电源，与工业交换机通过数据线连接的真空计，与工业交换机通过数据线连接的分子泵，与工业交换机通过数据线连接的束流检测器；

所述远程IO模块分别连接到降能器、选择狭缝、移动准直器一、移动准直器二；所述的驱动器分别连接到降能器、选择狭缝以及移动准直器一、移动准直器二；所述的电源分别连接到二极铁、四极铁以及校正铁；

所述的驱动器包含驱动器一、驱动器二、驱动器三、驱动器四、驱动器五、驱动器六；所述的电源包含电源一、电源二、电源三；所述的PLC控制器是安全型PLC，能够构建故障安全系统；所述的远程IO模块是安全的IO模块，能实现安全的信号采集和通信；

所述的控制系统工作步骤为：束流检测器把检测到的能选系统的输入能量值通过以太网发送到PLC控制器，PLC控制器根据设定能量值，通过以太网发送位置值命令给降能器、选择狭缝、移动准直器一、移动准直器二，初步调节束流能量、束流能散度以及束流截面，通过以太网发送电流值命令给电源，通过电源控制二极铁实现束流偏转，通过电源控制四极铁实现束流聚焦，通过电源控制校正铁微调质子束方向，束流检测器把检测到的能选系统的输出能量值通过以太网发送到PLC控制器，监控能量选择系统束流输出，并形成反馈回路；PLC控制器通过以太网控制分子泵对真空管路进行抽真空，真空计测量真空管路内部真空度，并通过以太网发送给PLC控制器进行监控。

2.根据权利要求1所述的一种超导质子装置能量选择系统，其特征在于，所述降能段A包括支撑底座、调整平台、固定铅黄铜准直器、对称安装的一对降能器、真空腔体一、移动准直器一、固定石墨准直器、束流检测器一、移动准直器二、真空腔体二；其中，降能器中包含伺服电机、滑动平台、连接法兰、限位开关、光栅尺、波纹管、水冷管、能选件；伺服电机运动，通过同步带和滑动平台传动连接，带动能选件前端的石墨运动，对称安装的两个降能器同时运动，调整石墨楔在束流运动方向的厚度，从而将质子束流的能量降到指定的强度，并且通过限位开关和光栅尺的检测反馈作用，使石墨楔的定位更加的精准。

3.根据权利要求1所述的一种超导质子装置能量选择系统，其特征在于，所述聚焦校正段B包含有四极铁一、四极铁二、校正铁一和束流检测器二；束流检测器二对束流的运动轨迹进行检测，将信号反馈到计算机控制系统，控制系统通过控制校正铁一的电流强度调节磁场的大小，从而实现对束流运动轨迹的校正。

4.根据权利要求1所述的一种超导质子装置能量选择系统，其特征在于，所述偏转段C由一个二极铁构成，二极铁的磁场是竖直向上的均匀磁场，质子在磁场中受到水平方向的洛伦兹力而向内发生偏转，能散度越大的质子在径向偏离束流中心轨道的幅度也越大。

5.根据权利要求1所述的一种超导质子装置能量选择系统，其特征在于，所述二次聚焦段D包含有四极铁三、四极铁四、校正铁二和束流检测器三，该段的磁铁使束流在该段再一次的聚焦。

6.根据权利要求1所述的一种超导质子装置能量选择系统，其特征在于，所述能量选择段E由能量选择狭缝组成，经过C段二级铁的偏转和D段的聚焦之后的质子束流，在经过能量选择狭缝时，偏离设计中心较大的束流将被铜块阻挡吸收，只有设计中心部分的束流能够通过，从而实现对束流的初步筛选，保证束流的品质。

7.根据权利要求1所述的一种超导质子装置能量选择系统，其特征在于：该超导质子装置能量选择系统的实现方法包括以下步骤：

质子束流进入能量选择系统后，经过降能器和移动准直器的初步调节，使其能量和发散度初步调整到治疗端所需的要求；

通过束流检测器的检测，时时观察到束流的位置和束斑的大小，并反馈到输运线的控制系统；

经过准直器后的质子束流，通过二极铁的偏转、四极铁的聚焦以及校正铁的校正作用，约束其在指定的轨迹上运动，以保证质子束流的稳定传输；

质子束流通过二极磁铁偏转后，能散度大的质子在径向偏离束流中心轨道的幅度也大，因此在二极铁后端安置一限制狭缝，能够将偏离中心的质子束流阻挡吸收，从而实现对质子束流的筛选以满足治疗端对束流品质的需要。