CN107866006B - 一种基于加速器束流调节的高压电源系统 - Google Patents

一种基于加速器束流调节的高压电源系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于加速器束流调节的高压电源系统，包括垂直偏转板高压电源、治疗头和安全连锁子系统；垂直偏转板高压电源分别与治疗头和安全连锁子系统连接，用于可调高压的输出、高压幅值的输出以及高压输出的通断；治疗头一输出端发送束流要求剂量至垂直偏转板高压电源，另两输出端发送束流治疗换层要求至垂直偏转板高压电源；安全连锁子系用于接收垂直偏转板高压电源发送的低电平信号，且发送安全连锁信号至垂直偏转板高压电源。本发明中垂直偏转板高压电源通过治疗头发送的信号进行输出电压进行调节，可对束流进行控制，达到精确的束流要求，提高了治疗的精准度，并结合安全连锁子系统可阻断高压，提高了医疗设备使用的安全性和使用寿命。

Description

一种基于加速器束流调节的高压电源系统
技术领域
本发明属于加速器技术领域，涉及到一种基于加速器束流调节的高压电源系统。
背景技术
现有放疗治疗系统中，在针对病患肿瘤治疗过程中，没有精确的束流治疗剂量，在治疗过程中会发生肿瘤部位厚的地方粒子(质子、光子、重离子等)照射剂量不足，在肿瘤部位薄的地方照射剂量又超量的现象，为了对照射剂量进行改进，令整个治疗过程中，根据肿瘤的大小形状，合理的调节加速器的束流强度，令照射剂量符合肿瘤本体，具体调节过程为在加速器内部束流加速过程中，通过加速器束流调节的高压电源进行高压输出，形成电场，将根据治疗端的束流需求来调节束流输出，以根据治疗头的束流需求来调节束流输出，从而达到精确的束流强度的治疗过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于加速器束流调节的高压电源系统，解决了现有加速器在束流强度调节时，存在合理性差以及精准度低的问题，无法满足治疗过程中的束流强度的精确要求。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于加速器束流调节的高压电源系统，包括垂直偏转板高压电源、治疗头和安全连锁子系统；
所述垂直偏转板高压电源分别与治疗头和安全连锁子系统连接，用于根据治疗头的束流要求剂量，输出可调的高压，并根据束流治疗换层要求进行高压幅值的输出以及高压输出的通断；
所述治疗头包括三输出端，一输出端通过AI1口与垂直偏转板高压电源连接，用于发送束流要求剂量至垂直偏转板高压电源，另两输出端通过DI1、DI2口与垂直偏转板高压电源连接，用于发送束流治疗换层要求至垂直偏转板高压电源；
所述安全连锁子系统，用于接收垂直偏转板高压电源发送的低电平信号，根据接收的低电平信号对质子加速器进行保护；发送安全连锁信号至垂直偏转板高压电源，用于控制垂直偏转板高压电源进入阻断束流的输出状态；
进一步地，还包括加速器控制子系统，加速器控制子系统作用于高压电源的开关机、远程监控电源电压的输出状态、通过网口(TCP/IP)进行设置电源的参数、电源故障现象检测等。
进一步地，所述治疗头发送束流要求剂量经AI1口至垂直偏转板高压电源，输入的0-10V的模拟量电压信号对高压电源输出电压幅值进行调节。
进一步地，所述治疗头发送束流治疗换层要求至光电转化器，经光电转化器将束流治疗换层要求中的光信号转换成对应的TTL数字信号，转化后的经DI1、DI2口至垂直偏转板高压电源，用于改变电源电压的输出状态。
进一步地，当TTL数字信号为高电平时，垂直偏转板高压电源系统进行高压快速上升输出，当TTL数字信号为低电平时，垂直偏转板高压电源进行高压快速下降输出。
进一步地，所述安全连锁子系统经DI3口发送安全连锁信号至垂直偏转板高压电源,当安全联锁信号为高电平时，高压电源进入阻断束流的输出状态。
本发明的有益效果：
本发明中通过治疗头发送束流要求剂量和束流治疗换层要求至垂直偏转板高压电源，高压电源能够根据接收的要求对输出电压进行调节，进而对束流进行控制，达到精确的束流要求，提高了治疗的精准度，另外，结合安全连锁子系统可阻断高压，提高了医疗设备使用的安全性和使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于加速器束流调节的高压电源系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
请参阅图1所示，本发明为一种基于加速器束流调节的高压电源系统,包括垂直偏转板高压电源、治疗头、加速器控制子系统和安全连锁子系统，垂直偏转板高压电源分别与治疗头、加速器控制子系统和安全连锁子系统连接。
垂直偏转板高压电源，用于根据治疗头的束流要求剂量来改变加速器的束流强度，改变高压电源拓扑结果，输出可调的高压，根据束流治疗换层要求，改变输出的高压幅值以及高压输出的通断。
治疗头包括三输出端，一端通过AI1口与垂直偏转板高压电源连接，另外两端通过DI1、DI2口与垂直偏转板高压电源连接。
加速器控制子系统用于进行垂直偏转板高压电源的开关机、远程监控电源电压的输出状态、通过网口(TCP/IP)对电源的参数进行设置以及检测电源故障现象等。
安全连锁子系统，用于接收垂直偏转板高压电源发送的低电平信号，根据接收的低电平信号对质子加速器进行保护；发送安全连锁信号至垂直偏转板高压电源，用于控制垂直偏转板高压电源进入阻断束流的输出状态；
治疗头发送束流要求剂量经AI1口至垂直偏转板高压电源，输入的0-10V的模拟量电压信号通过高压电源系统，对输出电压幅值进行调节。垂直偏转板电源系统先进行调试，再将接收的模拟量电压信号进行优化，接收的0V模拟量电压信号对应垂直偏转板高压电源输出的最小值0V，接收的10V模拟量电压信号对应垂直偏转板高压电源输出的的最大输出5KV，0-10V模拟量电压信号进行等比例细分，垂直偏转板高压电源最小可调输出电压精度为5V，根据0-10V模拟量电压信号的变化精度，电源系统将根据接收的模拟量电压信号的值进行高压输出，输出范围在0-5KV，输出精度可达5V，根据治疗头发送的束流要求剂量的0-10V要求，可理解为将0-10V等分为1000个精度点，其中，所述束流要求剂量为治疗头反馈的0-10V的模拟量电压信号。
治疗头发送束流治疗换层要求至光电转化器，经光电转化器将束流治疗换层要求中的光信号转换成对应的TTL数字信号，转化后的经DI1、DI2口至垂直偏转板高压电源，用于改变电源电压的输出状态，所述束流治疗换层要求为治疗头反馈的光信号，光信号经光电转化器转化成TTL数字信号，当TTL数字信号为高电平时，垂直偏转板高压电源系统接收高电平信号，驱动垂直偏转板高压电源高压输出信号发出，通过垂直偏转板高压电源内部半导体器件(硅堆)快速响应，从而导通垂直偏转板高压电源高压输出线路，此时垂直偏转板高压电源进行高压快速上升输出；同理，当TTL数字信号为低电平时，垂直偏转板高压电源进行高压快速下降输出。
安全连锁子系统经DI3口发送安全连锁信号至垂直偏转板高压电源,当安全联锁信号为高电平时，高压电源进入阻断束流的输出状态，即高压电源的输出电压按照设定的值进行输出，阻断接收治疗头发送的TTL数字信号，持续输出高压。
当垂直偏转板高压电源发生故障时,例如,垂直偏转板高压电源与其他系统的通讯故障/电源警示故障等,垂直偏转板高压电源经DO1口发送低电平信号至安全联锁子系统,安全连锁子系统用于保护质子加速器治疗系统中的其他子部件,同时,垂直偏转板高压电源持续输出电压按照设定值的束流阻断高压,保证加速器束流无法达到治疗头,从而保护医疗系统的使用安全性。
本发明中通过治疗头发送束流要求剂量和束流治疗换层要求至垂直偏转板高压电源，高压电源能够根据接收的要求对输出电压进行调节，进而对束流进行控制，达到精确的束流要求，提高了治疗的精准度，另外，结合安全连锁子系统可阻断高压，提高了医疗设备使用的安全性和使用寿命。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于加速器束流调节的高压电源系统，其特征在于：包括垂直偏转板高压电源、治疗头和安全连锁子系统；
所述垂直偏转板高压电源分别与治疗头和安全连锁子系统连接，用于根据治疗头的束流要求剂量，输出可调的高压，并根据束流治疗换层要求进行高压幅值的输出以及高压输出的通断；
所述治疗头包括三输出端，一输出端通过AI1口与垂直偏转板高压电源连接，用于发送束流要求剂量至垂直偏转板高压电源，另两输出端通过DI1、DI2口与垂直偏转板高压电源连接，用于发送束流治疗换层要求至垂直偏转板高压电源；
所述安全连锁子系统，用于接收垂直偏转板高压电源发送的低电平信号，根据接收的低电平信号对质子加速器进行保护；发送安全连锁信号至垂直偏转板高压电源，用于控制垂直偏转板高压电源进入阻断束流的输出状态；
还包括加速器控制子系统，所述加速器控制子系统用于垂直偏转板高压电源的开关机、远程监控电源电压的输出状态、通过网口对电源的参数进行设置以及检测电源是否发生故障；
所述治疗头发送束流要求剂量经AI1口至垂直偏转板高压电源，输入的0-10V的模拟量电压信号对高压电源输出电压幅值进行调节；
所述治疗头发送束流治疗换层要求至光电转化器，经光电转化器将束流治疗换层要求中的光信号转换成对应的TTL数字信号，转化后的经DI1、DI2口至垂直偏转板高压电源，用于改变电源的电压输出状态；
当TTL数字信号为高电平时，垂直偏转板高压电源系统进行高压快速上升输出，当TTL数字信号为低电平时，垂直偏转板高压电源进行高压快速下降输出；
所述安全连锁子系统经DI3口发送安全连锁信号至垂直偏转板高压电源,当安全联锁信号为高电平时，高压电源进入阻断束流的输出状态。
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