CN116966448A - Flash治疗系统、切伦科夫探测器、束流量测装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了FLASH治疗系统、切伦科夫探测器、束流量测装置及其方法，切伦科夫探测器包括：切伦科夫辐射体，用于被束流照射以产生在切伦科夫辐射体中传播的切伦科夫辐射光；框体，框体设有不透光通道；光信号收集阵列，光信号收集阵列设置于切伦科夫辐射光的光路上；切伦科夫辐射体设有靠近光信号收集阵列的对接端，切伦科夫辐射体未被框体遮蔽的部位上设有不透光反射镀层以使其不透光，切伦科夫辐射体的未设置不透光反射镀层的部分延伸入不透光通道而被框体遮蔽以使其不透光。本申请通过切伦科夫辐射体和光信号收集阵列的设置，使得探测器在测量束流时保持相对稳定、不容易出现损坏，提升探测器的寿命。
Description
技术领域
本申请涉及医疗设备的束流量测、人工智能的技术领域，尤其涉及FLASH治疗系统、切伦科夫探测器、束流量测装置及其方法、电子设备和计算机可读存储介质。
背景技术
粒子治疗是一种现代的肿瘤治疗方法，它利用加速器释放的高能量粒子精确地瞄准肿瘤细胞，将能量精准地释放在肿瘤细胞内，从而杀死肿瘤细胞。粒子放疗能够精确地控制放疗的剂量和范围，减少对健康组织的伤害，同时提高治疗的效果。
经过数年发展，设备性能得到极大提高，临床治疗的研究也极大丰富。FLASH辐射的治疗方向应运而生，展现出可期的治疗效果。FLASH治疗方式以超过目前常见医用设备剂量率十数倍到数十倍的剂量率配送剂量，在短时间内对病灶投放大量的剂量。
目前的束流量测装置中，探测器端使用硅像素阵列探测器，通过带电粒子脉冲直接轰击硅像素的局部以进行束流量测，导致探测器局部损伤较快、寿命较短。
基于此，本申请提供了FLASH治疗系统、切伦科夫探测器、束流量测装置及其方法、电子设备和计算机可读存储介质，以改进相关技术。
发明内容
本申请的目的在于提供了FLASH治疗系统、切伦科夫探测器、束流量测装置及其方法、电子设备和计算机可读存储介质，提升探测器的寿命、多参数同时统一测量和可适用于不同粒子能能量范围。
本申请的目的采用以下技术方案实现：
第一方面，本申请提供了一种切伦科夫探测器，所述切伦科夫探测器包括：
切伦科夫辐射体，所述切伦科夫辐射体设置在束流的路径上，用于被所述束流照射以产生在所述切伦科夫辐射体中传播的切伦科夫辐射光；所述束流的方向与所述切伦科夫辐射体的接收面交叉，所述切伦科夫辐射光作为用于量测的光信号；
框体，所述框体设有不透光通道，用于收容光信号收集阵列；
光信号收集阵列，所述光信号收集阵列收容于框体内而不受束流直接照射，所述光信号收集阵列设置于所述切伦科夫辐射光的光路上，用于采集所述切伦科夫辐射光并输出模拟信号，所述模拟信号用于指示所述切伦科夫辐射光在所述光信号收集阵列的不同位置的光强、光斑位置和触发时间；
所述切伦科夫辐射体设有靠近光信号收集阵列的对接端，所述切伦科夫辐射体未被框体遮蔽的部位上设有不透光反射镀层以使其不透光，所述切伦科夫辐射体的未设置不透光反射镀层的部分延伸入不透光通道而被所述框体遮蔽以使其不透光。
该技术方案的有益效果在于：
物理间隔的效果，具体而言，切伦科夫探测器中的光信号收集阵列不需要直接与束流相互作用，而是通过接收产生的光信号来进行测量，因此不会像直接受到高能粒子撞击的光信号收集阵列容易受到严重的能量沉积和损坏，使得探测器作为一个整体在测量束流时保持相对稳定，不容易出现损坏和性能降低的情况。
持续使用的效果，由于切伦科夫辐射体的引入产生的物理间隔特性，使切伦科夫探测器可以在较长时间内持续进行束流测量，而不会因为与束流的作用而引起束流探测器的退化或失效，可以支持长时间或连续的实验或测量，进而能够获得准确的数据或结果。
量测结果更准确，在束流量测中，准确地测量带电粒子脉冲的能量和属性至关重要。持续使用的好处确保了切伦科夫辐射光（生成的模拟信号）的稳定性和一致性，从而提供了可靠和准确的量测结果，帮助医生和研究人员做出正确的判断。
多观测量同时获取，有能力对同一束流（或脉冲）同时测量获取其能量（射程）、剂量（流强或电荷量）和束斑形状以及位置，而不需要换用不同探测器。具体而言，切伦科夫辐射光是带电粒子在超过介质中光速运动时产生的，其波长主要集中在紫外波段。切伦科夫辐射光的发射角（辐射角）度与入射粒子的速度密切相关。对给定的粒子种类，粒子的速度（能量）利用发射角结合介质的折射率计算得出，利用光信号收集阵列上光斑的位置分布可以反推出发射角。光斑在探测器上的形成时间与入射粒子的入射位置有关，通过记录光斑各部分形成的时间，比较其先后可以确定粒子的入射位置。切伦科夫辐射光的强度与入射粒子的沉积能量有关，通过测量光信号的强度，可以获取带电粒子脉冲在介质中沉积的能量，从而得到剂量信息。
高速响应，切伦科夫辐射光激发时间为皮秒水平，即高速带电粒子击中辐射体后在皮秒量级的时间内就会有切伦科夫辐射光产生，相比任何其他光学响应机制激发用时可以忽略。辐射体内部光的传播时间和半导体探测器（如硅像素探测器）的响应时间为10纳秒量级，所以在不考虑电子学以及后端存储的延迟下，切伦科夫探测器的采样频率可达百兆赫兹，相比目前较多使用气体电离室响应和闪烁体探测器的响应时间有显著提升。如此高的采样频率在FLASH治疗方法的发展中有一定必要性，尤其对于通过提高脉冲频率来增大流强的FLASH达成路径。适用范围广，可适用于不同粒子能能量范围。
综上，本实施例提供的切伦科夫探测器，通过切伦科夫辐射体及光信号收集阵列的设置以及对束流方向的限制，实现物理间隔的效果使得切伦科夫探测器在测量束流时保持相对稳定、不容易出现损坏和性能降低的情况，具有持续使用能使实验或测量获得准确的数据或结果、量测结果更准确和多参数量测的好处。
在一些可能的实现方式中，所述切伦科夫辐射体包括：
至少一个辐射体单元，每个辐射体单元均具有相背设置的顶面和底面，所述辐射体单元用于通过所述顶面接收所述束流并产生切伦科夫辐射光；
以及分别设置于所述辐射体单元的底面和顶面的所述不透光反射镀层，所述不透光反射镀层用于阻止切伦科夫辐射光在所述顶面和所述底面的透过，并以镜面反射方式使所述切伦科夫辐射光传输到光信号收集阵列。
该技术方案的有益效果在于：带电粒子从顶面进入切伦科夫辐射体，在粒子穿过切伦科夫辐射体的过程中，粒子失去能量并激发原子产生切伦科夫辐射，辐射产生的光子形成切伦科夫辐射光。切伦科夫辐射光的传播方向受到被设置在切伦科夫辐射体的顶面和底面上的不透光反射镀层的控制，切伦科夫辐射光以镜面反射方式传输到光信号收集阵列，这个过程改变了光的传播方向，便于在辐射体侧面收集。同时，不透光反射镀层还可以避免外部的光通过辐射体单元的底面和/或顶面进入辐射体单元进而对光信号收集阵列形成干扰。通过设置不透光反射镀层，使切伦科夫辐射光以镜面反射方式传输到光信号收集阵列，当切伦科夫探测器包括多个切伦科夫辐射体时其可以在相邻的面（底面和顶面）设置共享的不透光反射镀层，同时束流可以穿过不透光反射镀层，使每一层切伦科夫辐射体都能产生光信号然后以镜面反射方式传输，提高了信号的检测准确度。当切伦科夫探测器包括多个叠加在一起的切伦科夫辐射体（且相邻面被不透光反射镀层隔离）时，切伦科夫探测器可以在不同层的切伦科夫辐射体收集到光信号，通过分析不同层的光信号，可以实现更好的空间分辨率，以更精确地确定带电粒子的入射位置，从而提供更准确的束流轨迹信息。上述结构可以根据需要，叠加不同层数的切伦科夫辐射体，以调整探测器的灵敏度和分辨率。由于每个光信号都以镜面反射方式传输，分析人员可以更容易地建立模型和算法来解释光信号并提取有关束流的信息，而不必考虑光信号来自不同方向的复杂情况，起到简化分析的效果。限制切伦科夫辐射光以镜面反射方式传输到光信号收集阵列，可以确保光信号的传输路径是可控的和一致的，后续在对光信号进行分析和解释时，可以更精确地计算束流的能量、位置和轨迹等参数。
不透光反射镀层在一些可能的实现方式中，针对每个辐射体单元：
所述不透光反射镀层的厚度范围是0.3μm至6μm；和/或，
所述不透光反射镀层的组分包括不透光金属；和/或，
所述辐射体单元的厚度范围是0.2cm至8cm；和/或，
所述辐射体单元的材质是光学铅玻璃或光学有机玻璃。
该技术方案的有益效果在于：作为辐射体单元的光学玻璃（铅玻璃或有机玻璃）具有足够的折射率，可以产生切伦科夫辐射光；光学玻璃折射率均匀，有利于提高响应的均匀性，进而提升测量精度；光学玻璃色散较低且可控，有效减少因色散带来的分辨率降低的风险。不透光反射镀层的组分包括不透光金属，例如铝、金、银等，能在不透光的情况下实现光的镜面反射。
在一些可能的实现方式中，所述光信号收集阵列包括多个阵列排布的光电转换单元，所述多个光电转换单元分别用于接收所述切伦科夫辐射光并输出相应的模拟信号。
该技术方案的有益效果在于：通过使用多个光电转换单元排列成阵列，可以同时捕捉和记录切伦科夫辐射体上不同位置的光信号，即允许在空间上进行高分辨率的测量，从而提高了对束流测量的精确度。
在一些可能的实现方式中，所述光信号收集阵列的光电转换单元是以下任意一种：光纤集束、光敏电阻、光电二极管和光电三极管。
该技术方案的有益效果在于：以光信号收集阵列由多个光电二极管单元组成为例，每个光电二极管单元负责在其位置接收光信号并将光能转换为电荷，每个光电二极管单元在接收光信号后会产生一定量的电荷，这些电荷可以被读出并转换为相应的模拟信号，该模拟信号携带了关于光信号强度和位置的信息。由此，光电二极管单元具有高灵敏度，可以有效地将光信号转化为电荷，从而提高了探测器的性能。由于光电二极管单元是微小的光探测单元，可以提供高空间分辨率，以准确地确定光信号的光斑位置，从而实现对粒子入射位置等参数的精确测量。每个光电二极管单元都可以独立地测量光信号的强度和位置，从而实现多参数量测，多个光电二极管单元的组合可以同时提供有关光信号分布和强度的更全面的信息。
在一些可能的实现方式中，所述光信号收集阵列与所述切伦科夫辐射体的对接端之间沿所述切伦科夫辐射光的光路方向间隔设置。
该技术方案的有益效果在于：将光信号收集阵列设置在切伦科夫辐射光的光路方向上可以最大化对切伦科夫辐射光的捕获。
在一些可能的实现方式中，所述光信号收集阵列设置于所述切伦科夫辐射光的至少两个不平行的光路方向。
该技术方案的有益效果在于：通过在不同的不平行光路方向上设置光信号收集阵列，可以捕获来自不同角度或方向的光信号，可以提供比单一方向更多的信息，有助于更准确地分析切伦科夫辐射光的性质。
在一些可能的实现方式中，所述切伦科夫辐射体是正方体；
所述辐射体单元是长方体，所述辐射体单元的侧面以及不面对光信号收集阵列的端面均设置有不透光反射镀层，多个辐射体单元的长边相邻紧密排列以构成所述切伦科夫辐射体。
该技术方案的有益效果在于：由于正方体的几何形状以及信号收集阵列的布置，从各个方向获得的切伦科夫辐射光信号的性质是相似的，确保了获取的数据的均匀性和一致性。辐射体单元为细条带状（长方体），辐射体单元的侧面以及不面对光信号收集阵列的端面均设置有不透光反射镀层，多个辐射体单元的长边相邻紧密排列，以构成所述切伦科夫辐射体。例如为正方形平面的切伦科夫辐射体，这种情况下可以是两块由条带拼接成的正方体，按照条带方向正交形成上下两层。利用辐射体的物理位置做束斑位置定位，降低重建算法复杂性，减少关联误差的引入。
在一些可能的实现方式中，所述切伦科夫探测器还包括：
遮光罩，所述遮光罩设置于所述光信号收集阵列与所述切伦科夫辐射体之间，用于在所述光信号收集阵列与所述切伦科夫辐射体之间的切伦科夫辐射光的光路上形成避光空间。
该技术方案的有益效果在于提高光信号收集阵列的精度。
第二方面，本申请还提供了一种束流量测装置，用于对加速器输出的束流进行量测，所述装置包括：
第一方面任一项所述的切伦科夫探测器，所述切伦科夫探测器用于接收所述束流并输出模拟信号；
信号处理模块，所述信号处理模块用于将所述模拟信号转换为数字信号并输出；
信息重建模块，所述信息重建模块用于根据所述数字信号对所述束流的物理信息重建而量测束流，所述物理信息包括以下一种或多种的组合：束流剂量、束流能量、射束位置、束斑尺寸信息和束斑形状信息。
该技术方案的有益效果在于：通过设置信号处理模块进行数字信号处理，可以减少模拟信号中的噪声，提高信号的信噪比，从而提高测量的准确性。相比模拟信号，数字信号可以更容易地进行压缩和存储，从而节省存储空间并提高数据管理效率。数字信号相比模拟信号可以更快速地进行处理，从而使束流的实时量测的延迟更低、效果更好。相比于模拟信号，数字信号可以使用计算机等设备进行处理，应用各种算法和技术，如滤波、傅里叶变换、模式识别等，实现更复杂的信号分析和处理。数字信号能够更稳定和准确地传输到远程位置，且可以在传输过程中经受干扰和失真，而模拟信号可能会受到信号损失和变形。
综上所述，通过数字信号处理和信息重建，可以获得更准确、多参数的束流物理信息，有助于技术人员的实验研究的进展。
第三方面，本申请还提供了一种束流量测方法，用于通过包括第一方面任一项所述的切伦科夫探测器的束流量测装置，或第二方面所述的束流量测装置对加速器输出的束流进行量测，所述方法包括：
通过切伦科夫探测器接收所述束流并输出模拟信号；
通过信号处理模块将所述模拟信号转换为数字信号并输出；
通过信息重建模块，根据所述数字信号对所述束流的物理信息重建而量测束流，所述物理信息包括以下一种或多种的组合：束流剂量、束流能量、射束位置、束斑尺寸信息和束斑形状信息。
在一些可能的实现方式中，所述切伦科夫辐射体包括至少一个辐射体单元，每个辐射体单元均具有相背设置的顶面和底面，所述辐射体单元用于通过所述顶面接收所述束流并产生切伦科夫辐射光；
所述通过切伦科夫探测器接收所述束流并输出模拟信号，包括：
利用所述切伦科夫辐射体中的至少一个辐射体单元接收所述束流并产生切伦科夫辐射光；
利用设置于产生切伦科夫辐射光的所述辐射体单元的顶面和底面的不透光反射镀层，阻止所述切伦科夫辐射光的透过，并以镜面反射方式使所述切伦科夫辐射光传输到光信号收集阵列。
在一些可能的实现方式中，所述通过切伦科夫探测器接收所述束流并输出模拟信号，还包括：
通过信号收集阵列接收所述切伦科夫辐射光并输出模拟信号，所述模拟信号用于指示所述光信号在所述光信号收集阵列的不同位置的光强、光斑位置和触发时间。
在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：
根据所述物理信息和预设的束流设置参数对所述加速器进行诊断；
当所述诊断结果指示所述加速器的束流设置参数需要调整时，将所述束流设置参数输入束流调整模型，以得到所述加速器的束流调整参数；
利用所述束流调整参数对所述束流设置参数进行更新；
其中，所述束流调整模型是使用训练集对预设的深度学习模型训练得到的。
第四方面，本申请还提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，以使所述处理器执行如第三方面中任一项所述的方法。
第五方面，本申请还提供了一种FLASH治疗系统，其特征在于，所述FLASH治疗系统包括用于产生束流的加速器、前述的束流量测装置和前述的电子设备。
第六方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现第三方面任一项所述的方法的步骤或者实现第四方面所述的电子设备的功能。
第七方面，本申请提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现第三方面任一项方法的步骤或者实现第四方面所述的任一项FLASH治疗系统的功能。
附图说明
下面结合说明书附图和具体实施方式进一步说明本申请。
图1是本申请实施例提供的一种切伦科夫探测器的结构框图。
图2是本申请实施例提供的一种切伦科夫探测器的结构示意图。
图3是图2提供的一种切伦科夫探测器的截面图。
图4是束流直接作用于束流探测器的原理示意图。
图5是束流间接作用于信号收集阵列的原理示意图。
图6是本申请实施例提供的束流的入射粒子射入辐射体的光路图。
图7是本申请实施例提供的一种束流量测装置的结构框图。
图8是本申请实施例提供的一种束流量测方法的流程示意图。
图9是本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。
图10是本申请实施例提供的一种FLASH治疗系统的工作框图。
图11是本申请实施例提供的一种计算机程序产品的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请的说明书附图以及具体实施方式，对本申请中的技术方案进行描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施方式之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施方式。本申请实施例中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。
本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施方式或设计方案不应被解释为比其他实施方式或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本申请实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本申请实施例中对数量的特别限定，不能构成对本申请实施例的任何限制。
下面对本申请实施例的技术领域和相关术语进行简单说明。
人工智能(Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。换句话说，人工智能是计算机科学的一个综合技术，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能研究各种智能机器的设计原理与实现方法，使机器具有感知、推理与决策的功能。人工智能技术是一门综合学科，涉及领域广泛，既有硬件层面的技术也有软件层面的技术。人工智能基础技术一般包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。人工智能软件技术主要包括计算机视觉技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习、自动驾驶、智慧交通等几大方向。
机器学习(Machine Learning,ML)是一门多领域交叉学科，涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、算法复杂度理论等多门学科。计算机程序可以在给定某种类别的任务T和性能度量P下学习经验E，如果其在任务T中的性能恰好可以用P度量，则随着经验E而提高。机器学习专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。机器学习是人工智能的核心，是使计算机具有智能的根本途径，其应用遍及人工智能的各个领域。
深度学习是一种特殊的机器学习，通过学习将使用嵌套的概念层次来表示并实现巨大的功能和灵活性，其中每个概念都定义为与简单概念相关联，而更为抽象的表示则以较不抽象的方式来计算。机器学习和深度学习通常包括人工神经网络、置信网络、强化学习、迁移学习、归纳学习、示教学习等技术。
加速器是一种能够使带电粒子或原子核获得高速度和高能量的装置。加速器的基本原理是利用电场或磁场对带电粒子或原子核施加力，使其加速运动。加速器的主要组成部分有粒子源、加速结构、聚焦系统、偏转系统、探测系统等。加速器可用于原子核实验、放射性医学、放射性化学、放射性同位素的制造、非破坏性探伤等。加速器的种类很多，有回旋加速器、直线加速器、静电加速器、粒子加速器、倍压加速器等。加速器是用人工方法把带电粒子加速到较高能量的装置，利用这种装置可以产生各种能量的电子、质子、氘核、α粒子以及其他一些重离子。利用这些直接被加速的带电粒子与物质相作用，还可以产生多种带电的和不带电的次级粒子，例如γ粒子、中子及多种介子、超子、反粒子等。加速器输出的束流是指在加速器中经过加速和调整后，以一定的能量、速度和空间分布被释放的束流（即带电粒子脉冲）。本申请以加速器释放的束流为质子束为例进行说明，质子束是一种粒子放射治疗方式，它可以利用布拉格峰（质子束沉积大部分剂量的深度）实现对肿瘤的精确定位和剂量雕塑，减少对正常组织的辐射损伤。质子束的束流探测器可以是基于闪烁体或塑料闪烁体的剂量计，它们可以测量质子束的能量、流强和剂量率。质子束的束流探测器也可以是基于金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或硅光电倍增管（SiPM）的成像系统，它们可以利用质子束发射的次级电子或伽马射线来绘制二维或三维图像，本申请对其不进行限制。本申请提及的束流是高速束流，高速束流包括在加速器中以高能量和高速度运动的带电粒子的集合。
FLASH治疗方式是一种放射治疗技术，可以用于癌症治疗。与传统的放疗方法不同，FLASH治疗方式是利用FLASH辐射在极短的时间内（通常为几毫秒到几百毫秒）以非常高的剂量释放射线（例如电子或X射线）直接照射肿瘤组织。由于其释放射线的快速闪烁，与传统的缓慢剂量释放放射线方式形成对比，所以称为FLASH治疗方式。因为可以快速释放辐射以使正常细胞来不及积累过多的损伤，FLASH辐射能够在较大程度上减少健康组织受损。同时，由于FLASH辐射以极快的速度传递高剂量，因此可能可以显著缩短疗程时间，从而减轻患者的负担。本申请所提及的加速器输出的束流是用于FLASH治疗的高速束流。
参见图4，图4是束流直接作用于束流探测器的原理示意图。相关技术中是将加速器输出的束流直接作用于束流探测器，以获取对加速器输出的束流进行量测的信号。束流中的高速的带电粒子脉冲（中的带电粒子）在束流探测器表面击中时，会将大量的能量传递给束流探测器，可能损坏束流探测器的敏感部件。这种能量传递可能会导致束流探测器材料中的原子和分子被击穿或离子化，从而影响其寿命或引起永久性的损伤。另外，图4中的束流探测器无法对束流能量同时测量，需要更换其他束流量测装置来共同完成量测，在量测的同时性同一性上有所欠缺。
基于此，本申请提供了FLASH治疗系统、切伦科夫探测器、束流量测装置、束流量测方法、电子设备和计算机可读存储介质，以改进上述相关技术。
参见图5，图5是束流间接作用于信号收集阵列的原理示意图。图中带方向的实线用于指示束流，带方向的虚线用于指示切伦科夫辐射光。切伦科夫辐射光（即下文提及的光信号）是通过带电粒子与物质相互作用时产生的光，其能量相较于束流通常较低，与上述相关技术的能量作用机制并不相同。切伦科夫辐射光的产生是非常快速的过程，不会引起像高速带电粒子直接击中探测器表面那样的高能量损伤。同时，切伦科夫辐射的能量分布也较为均匀，不会在一个特定的点上集中释放大量能量，因此不会引起剧烈的局部损伤。图5仅为原理的示意，在具体应用中，信号收集阵列可以设置于切伦科夫辐射体的多个侧面。本申请中，将切伦科夫辐射体正面束流的面作为正面、与正面向背的面作为反面，在正面和背面之间的面作为侧面。另外，本申请提供的切伦科夫探测器，可以用于对束流能量同时测量，且不需要更换其他束流量测装置来共同完成量测，在量测的同时性同一性上更好。
本申请实施例提供的方案涉及医疗设备的束流量测、人工智能等技术，下面将结合附图以及具体实施方式，具体地对本申请实施例的技术方案以及本申请实施例的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明，需要说明的是，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。
探测器实施例。
参见图1和图2，图1是本申请实施例提供的一种切伦科夫探测器的结构框图，图2是本申请实施例提供的一种切伦科夫探测器的结构示意图。
本申请实施例提供了一种切伦科夫探测器，所述切伦科夫探测器包括：
切伦科夫辐射体，所述切伦科夫辐射体设置在束流的路径上，用于被所述束流照射以产生在所述切伦科夫辐射体中传播的切伦科夫辐射光；所述束流的方向与所述切伦科夫辐射体的接收面交叉，所述切伦科夫辐射光作为用于量测的光信号；
框体，所述框体设有不透光通道，用于收容光信号收集阵列；
光信号收集阵列，所述光信号收集阵列收容于框体内而不受束流直接照射，所述光信号收集阵列设置于所述切伦科夫辐射光的光路上，用于采集所述切伦科夫辐射光并输出模拟信号，所述模拟信号用于指示所述切伦科夫辐射光在所述光信号收集阵列的不同位置的光强、光斑位置和触发时间；
所述切伦科夫辐射体设有靠近光信号收集阵列的对接端，所述切伦科夫辐射体未被框体遮蔽的部位上设有不透光反射镀层以使其不透光，所述切伦科夫辐射体的未设置不透光反射镀层的部分延伸入不透光通道而被所述框体遮蔽以使其不透光。
当束流通过切伦科夫探测器时，束流中的带电粒子失去能量并产生切伦科夫辐射光。切伦科夫探测器将产生的切伦科夫辐射光作为光信号，光信号的强度和分布可用于推断束流中的带电粒子的能量和轨迹等信息，进而实现对加速器输出的束流的量测。
相比于相关技术中，将高速束流直接作用于束流探测器以获取对加速器输出的束流进行量测的信号，高速带电粒子在束流探测器表面击中时，会将大量的能量传递给束流探测器，可能损坏束流探测器的敏感部件。上述能量传递可能会导致束流探测器的材料中的原子和分子被击穿或离子化，从而影响其寿命或引起永久性的损伤。本实施例中，利用切伦科夫辐射光生成模拟信号，切伦科夫辐射光其能量通常较低，与相关技术的能量作用机制并不相同。切伦科夫辐射光的产生是非常快速的过程，不会引起像高速带电粒子直接击中探测器表面那样的高能量损伤。
这样做的好处是：
物理间隔的效果，具体而言，切伦科夫探测器中的光信号收集阵列不需要直接与束流相互作用，而是通过接收产生的光信号来进行测量，因此不会像直接受到高能粒子撞击的光信号收集阵列容易受到严重的能量沉积和损坏，使得探测器作为一个整体在测量束流时保持相对稳定，不容易出现损坏和性能降低的情况。
持续使用的效果，由于切伦科夫辐射体的引入产生的物理间隔特性，使切伦科夫探测器可以在较长时间内持续进行束流测量，而不会因为与束流的作用而引起束流探测器的退化或失效，可以支持长时间或连续的实验或测量，进而能够获得准确的数据或结果。
量测结果更准确，在束流量测中，准确地测量带电粒子脉冲的能量和属性至关重要。持续使用的好处确保了切伦科夫辐射光（生成的模拟信号）的稳定性和一致性，从而提供了可靠和准确的量测结果，帮助医生和研究人员做出正确的判断。
多观测量同时获取，有能力对同一束流（或脉冲）同时测量获取其能量（射程）、剂量（流强或电荷量）和束斑形状以及位置，而不需要换用不同探测器。具体而言，切伦科夫辐射光是带电粒子在超过介质中光速运动时产生的，其波长主要集中在紫外波段。切伦科夫辐射光的发射角（辐射角）度与入射粒子的速度密切相关。对给定的粒子种类，粒子的速度（能量）利用发射角结合介质的折射率计算得出，利用光信号收集阵列上光斑的位置分布可以反推出发射角。光斑在探测器上的形成时间与入射粒子的入射位置有关，通过记录光斑各部分形成的时间，比较其先后可以确定粒子的入射位置。切伦科夫辐射光的强度与入射粒子的沉积能量有关，通过测量光信号的强度，可以获取带电粒子脉冲在介质中沉积的能量，从而得到剂量信息。
高速响应，切伦科夫辐射光激发时间为皮秒水平，即高速带电粒子击中辐射体后在皮秒量级的时间内就会有切伦科夫辐射光产生，相比任何其他光学响应机制激发用时可以忽略。辐射体内部光的传播时间和半导体探测器（如硅像素探测器）的响应时间为10纳秒量级，所以在不考虑电子学以及后端存储的延迟下，切伦科夫探测器的采样频率可达百兆赫兹，相比目前较多使用气体电离室响应和闪烁体探测器的响应时间有显著提升。如此高的采样频率在FLASH治疗方法的发展中有一定必要性，尤其对于通过提高脉冲频率来增大流强的FLASH达成路径。适用范围广，可适用于不同粒子能能量范围。
综上，本实施例提供的切伦科夫探测器，通过切伦科夫辐射体及光信号收集阵列的设置以及对束流方向的限制，实现物理间隔的效果使得切伦科夫探测器在测量束流时保持相对稳定、不容易出现损坏和性能降低的情况，具有持续使用能使实验或测量获得准确的数据或结果、量测结果更准确和多参数量测的好处。
其中，不透光通道是不透光的，不仅能避免框体外部的光透入框体内部，也可以避免框体内部向外部透光，影响外部环境。
在一些实施例中，所述切伦科夫辐射体可以包括：
至少一个辐射体单元，每个辐射体单元均具有相背设置的顶面和底面，所述辐射体单元用于通过所述顶面接收所述束流并产生切伦科夫辐射光；
以及分别设置于所述辐射体单元的底面和顶面的所述不透光反射镀层，所述不透光反射镀层用于阻止切伦科夫辐射光在所述顶面和所述底面的透过，以镜面反射方式使所述切伦科夫辐射光传输到光信号收集阵列。
可以理解为，切伦科夫探测器是基于切伦科夫辐射体产生切伦科夫辐射光并传输，以及利用不透光反射镀层来控制切伦科夫辐射光的传输方向来设计的。切伦科夫辐射体包括一个或多个辐射体单元，每个辐射体单元均具有相对设置的顶面和底面，形成一种由两个外部材料夹着一个中间材料形成的类似三明治的结构。当多个辐射体单元设置在一起时，相邻的辐射体单元之间，可以将一个辐射体单元的底面作为另一个辐射体单元的顶面。
参见图6，束流的带电粒子从顶面进入切伦科夫辐射体，在这个过程中，粒子失去能量并激发原子产生切伦科夫辐射光。切伦科夫辐射光的传播方向受到被设置在切伦科夫辐射体的顶面和底面上的不透光反射镀层的控制，切伦科夫辐射光以镜面反射方式传输到光信号收集阵列。
这样做的好处是：带电粒子从顶面进入切伦科夫辐射体，在粒子穿过切伦科夫辐射体的过程中，粒子失去能量并激发原子产生切伦科夫辐射，辐射产生的光子形成切伦科夫辐射光。切伦科夫辐射光的传播方向受到被设置在切伦科夫辐射体的顶面和底面上的不透光反射镀层的控制，切伦科夫辐射光以镜面反射方式传输到光信号收集阵列，这个过程改变了光的传播方向，便于在辐射体侧面收集。同时，不透光反射镀层还可以避免外部的光通过辐射体单元的底面和/或顶面进入辐射体单元进而对光信号收集阵列形成干扰。通过设置不透光反射镀层，使切伦科夫辐射光以镜面反射方式传输到光信号收集阵列，当切伦科夫探测器包括多个切伦科夫辐射体时其可以在相邻的面（底面和顶面）设置共享的不透光反射镀层，同时束流可以穿过不透光反射镀层，使每一层切伦科夫辐射体都能产生光信号然后以镜面反射方式传输到光信号收集阵列，提高了信号的检测灵敏度。当切伦科夫探测器包括多个叠加在一起的切伦科夫辐射体（且相邻面被不透光反射镀层隔离）时，切伦科夫探测器可以在不同层的切伦科夫辐射体收集到光信号，通过分析不同层的光信号，可以实现更好的空间分辨率，以更精确地确定带电粒子的入射位置，从而提供更准确的束流轨迹信息。上述结构可以根据需要，叠加不同层数的切伦科夫辐射体，以调整探测器的灵敏度和分辨率。由于每个光信号都以镜面反射方式传输到光信号收集阵列，分析人员可以更容易地建立模型和算法来解释光信号并提取有关束流的信息，而不必考虑光信号来自不同方向的复杂情况，起到简化分析的效果。限制切伦科夫辐射光以镜面反射方式传输到光信号收集阵列，可以确保光信号的传输路径是可控的和一致的，后续在对光信号进行分析和解释时，可以更精确地计算束流的能量、位置和轨迹等参数。
束流可以穿过不透光反射镀层，使每一层切伦科夫辐射体都能产生光信号然后以镜面反射方式传输到光信号收集阵列。
在具体应用中，切伦科夫辐射体的发光响应时间为皮秒量级，响应快、死时间短，能够实现高频单脉冲测量。
在一些实施例中，针对每个辐射体单元：
所述不透光反射镀层的厚度范围是0.3μm至6μm；和/或，
所述不透光反射镀层的组分包括不透光金属；和/或，
所述辐射体单元的厚度范围是0.2cm至8cm；和/或，
所述辐射体单元的材质是光学铅玻璃或光学有机玻璃。
这样做的好处是：作为辐射体单元的光学玻璃（铅玻璃或有机玻璃）具有足够的折射率，可以产生切伦科夫辐射光；光学玻璃折射率均匀，有利于提高响应的均匀性，进而提升测量精度；光学玻璃色散较低且可控，有效减少因色散带来的分辨率降低的风险。不透光反射镀层的组分包括不透光金属，例如铝、金、银等，能在不透光的情况下实现光的镜面反射。
参见图2和图3，图3是图2提供的一种切伦科夫探测器的截面图。
在一些实施例中，所述光信号收集阵列包括多个阵列排布的光电转换单元，所述多个光电转换单元分别用于接收所述切伦科夫辐射光并输出相应的模拟信号。
这样做的好处是：通过使用多个光电转换单元排列成阵列，可以同时捕捉和记录切伦科夫辐射体上不同位置的光信号，即允许在空间上进行高分辨率的测量，从而提高了对束流测量的精确度。
由此，可以认为信号收集阵列是高分辨率的探测器，由多个微小的探测单元（例如称为像素）组成，每个像素都可以独立地感知辐射光并产生相应的电信号。上述阵列可以被用于捕捉、记录和分析来自粒子或光的信号，从而实现高分辨率的探测和测量。切伦科夫辐射体产生的切伦科夫辐射光，经过不透光反射镀层的限制后，进入信号收集阵列的光路。在信号收集阵列上，切伦科夫辐射光被接收并转换为模拟信号。可以认为，信号收集阵列是由许多微小的像素探测器组成的，像素探测器例如是光电倍增管，每个像素探测器负责接收并测量光信号在其位置的光强度、光斑位置以及触发时间差。当切伦科夫辐射光进入信号收集阵列并被接收后，会生成一个包含有关每个像素探测器获取的光信号的信息的模拟信号，这些信息可能包括光信号的强度、光斑的位置和光信号到达不同像素探测器的触发时间差。
相较于相关技术中，使用的束流的剂量测量设备（例如电离室、硅像素探测器、胶片等）中，都缺少同时对束流剂量和束流能量进行测量的类型，导致对束流进行调试和验证的过程中，往往需要先后单独对能量（射程）和剂量等属性进行测量，一方面增加了测量时间，另一方面也存在对各种属性同时性验证的逻辑缺陷。本实施例提供的切伦科夫探测器，由于信号收集阵列可以在不同位置上测量光信号的特性，因此可以同时获得光信号的光强、光斑位置和时间信息，以用于多参数量测，使得对束流的量测更加全面和准确。
另外，信号收集阵列的设置使得能够在不同的空间位置上同时测量光信号的强度和光斑位置（即提供了高空间分辨率），进而准确地确定光信号在切伦科夫探测器上的入射位置。通过测量光信号在不同像素探测器之间的触发时间差，可以获取有关光信号到达不同位置的时间信息，进而获取粒子入射等事件的时间相关性。信号收集阵列能够实时测量光信号的上述特性，从而提供实时的束流量测数据，进而可以实时监测和控制束流的性能。
综上所述，可以在空间和时间维度上对光信号进行详细测量和分析，从而实现更精确的束流量测。
在一些实施例中，光信号收集阵列中的光电转换单元是以下任意一种：光纤集束、光敏电阻、光电二极管和光电三极管。
这样做的好处是：以光信号收集阵列由多个光电二极管单元组成为例，每个光电二极管单元负责在其位置接收光信号并将光能转换为电荷，每个光电二极管单元在接收光信号后会产生一定量的电荷，这些电荷可以被读出并转换为相应的模拟信号，该模拟信号携带了关于光信号强度和位置的信息。由此，光电二极管单元具有高灵敏度，可以有效地将光信号转化为电荷，从而提高了探测器的性能。由于光电二极管单元是微小的光探测单元，可以提供高空间分辨率，以准确地确定光信号的光斑位置，从而实现对粒子入射位置等参数的精确测量。每个光电二极管单元都可以独立地测量光信号的强度和位置，从而实现多参数量测，多个光电二极管单元的组合可以同时提供有关光信号分布和强度的更全面的信息。
作为一个示例，光信号收集阵列包括多个阵列排布的硅像素光电二极管单元，用于接收所述光信号并输出相应的模拟信号。
硅像素光电二极管（Silicon Pixel Photodiode）单元是一种基于硅半导体材料制造的光电探测器单元，结合了硅半导体的电子学特性和光电子学的特点，能够将光信号转化为电荷信号，进而被读取和处理，结合本实施例，其工作原理例如是：
光吸收，当光信号照射到硅像素光电二极管的敏感区域时，光子能量被吸收，导致硅中的电子被激发到导带，产生电子－空穴对。
载流子分离，产生的电子－空穴对会被电场分离，电子朝向一个极性，而空穴则朝向相反的极性，这个分离过程产生了电荷。
电荷收集，产生的电荷被集中到像素光电二极管内部的电极上。
信号读出，通过读取电极上的电荷，可以得到光信号的强度和位置等信息。
本实施例中，硅像素光电二极管单元被组成成像素阵列，阵列中的每个像素单元都是一个独立的光电探测器，可以在特定位置上测量光信号，使得适用于高分辨率信号的获取。
由此，信号收集阵列由多个硅像素光电二极管单元组成，每个硅像素光电二极管单元负责在其位置接收光信号并将光能转换为电荷，每个硅像素光电二极管单元在接收光信号后会产生一定量的电荷，这些电荷可以被读出并转换为相应的模拟信号，该模拟信号携带了关于光信号强度和位置的信息。
这样做的好处是：硅像素光电二极管单元具有高灵敏度，可以有效地将光信号转化为电荷，从而提高了探测器的性能。由于硅像素光电二极管单元是微小的光探测单元，可以提供高空间分辨率，以准确地确定光信号的光斑位置，从而实现对粒子入射位置等参数的精确测量。每个硅像素光电二极管单元都可以独立地测量光信号的强度和位置，从而实现多参数量测，多个硅像素光电二极管单元的组合可以同时提供有关光信号分布和强度的更全面的信息。
在一些具体应用中，参见图3，信号收集阵列可以和切伦科夫辐射体集成在一起，通过同一个外壳进行保护，以减少体积占用。在另一些具体应用中，信号收集阵列还可以和切伦科夫辐射体分离设置。同时，由于本实施例提供的束流量测装置主体为光学系统，仅有像素探测器需要电力支持外不需要高压供电。
另外，模拟信号用于指示光信号在信号收集阵列的不同位置的光强、光斑位置和触发时间差。具体而言：
模拟信号可用于指示光强大小。光强是指从信号收集阵列接收到的光信号的强度。在切伦科夫辐射探测中会产生切伦科夫，而切伦科夫辐射光的强度可以用来推测带电粒子的能量等性质。光强可以在光电二极管阵列等光传感器上测量，并与（束流的）入射带电粒子的能量大小相关联。
信号收集阵列中的每个像素都可以感知光的到来并产生电信号。当光信号照射到像素上时，会产生电子－空穴对，导致电流流动，以测量光的强度。切伦科夫辐射光是在切伦科夫辐射体上产生的，并由带电粒子脉冲与物质相互作用引起的。当带电粒子脉冲击中辐射体并产生切伦科夫辐射光时，切伦科夫辐射光会沿着一定的路径传播并照射到对应像素上。通过在信号收集阵列上测量光信号的强度，由于每个像素都预先记录了自己在阵列中的位置，因此通过分析哪些像素受到光的照射，以及受到的光强度，可以确定切伦科夫辐射光在信号收集阵列表面产生的位置，即推断出切伦科夫辐射光的光斑位置。根据光斑位置的信息，可以了解束流在切伦科夫探测器表面的入射位置以及可能的方向。
当带电粒子脉冲通过多个探测单元时，每个探测单元的信号到达时间会有微小的差异。通过比较不同通道之间信号的到达时间，可以推断出束流的带电粒子脉冲的传播方向、速度、能量等信息。
在一些实施例中，所述光信号收集阵列与所述切伦科夫辐射体的对接端之间沿所述切伦科夫辐射光的光路方向间隔设置。
参照图6可以知道，这样做的好处是：将光信号收集阵列设置在切伦科夫辐射光的光路方向上可以在减少光信号收集阵列的成本的情况下最大化对切伦科夫辐射光的捕获。
在一些实施例中，所述光信号收集阵列设置于所述切伦科夫辐射光的至少两个不平行的光路方向。
这样做的好处是：通过在不同的不平行光路方向上设置光信号收集阵列，可以捕获来自不同角度或方向的光信号，可以提供比单一方向更多的信息，有助于更准确地分析切伦科夫辐射光的性质。
可以理解为，将信号收集阵列安置在切伦科夫辐射体的两个相邻侧面的附近，以捕获来自不同侧面（可以理解为不平行的至少两个侧面）的切伦科夫辐射光信号，相当于建立了一个坐标系，可以在多维空间中定位入射光信号的位置。通过测量来自不同侧面的光信号的时间差，可以实现对入射的光信号的位置坐标的重构。
综上所述，可以实现多维定位和精准定位，同时便于建立坐标系并进行测量，为束流量测提供更多信息和更高精度的结果。
在一些实施例中，所述光信号收集阵列与相邻的所述切伦科夫辐射体的侧面的距离范围是1cm至10cm。
将信号收集阵列与切伦科夫辐射体保持适当的距离，确保了切伦科夫辐射光能够被探测器捕获。如果距离太远，可能会导致光信号的强度减弱，影响数据的准确性。如果距离太近，会影响所获取光信号的分辨率。
在一些实施例中，在信号收集阵列与切伦科夫辐射体之间还设有遮光罩，用于防止外界的光干扰光信号在信号收集阵列与切伦科夫辐射体之间的传输，进而提高光信号收集阵列的精度。遮光罩例如是不透光胶带或薄膜。
在一些实施例中，所述切伦科夫辐射体是正方体。切伦科夫辐射体的正方体形状使得它在各个方向上均具有相似的性质，不会引入偏向性或不均匀性。由于正方体的几何形状以及信号收集阵列的布置，从各个方向获得的切伦科夫辐射光信号的性质是相似的，确保了获取的数据的均匀性和一致性。
所述辐射体单元是长方体，所述辐射体单元的侧面以及不面对光信号收集阵列的端面均设置有不透光反射镀层，多个辐射体单元的长边相邻紧密排列以构成所述切伦科夫辐射体。
辐射体单元为细条带状（长方体），辐射体单元的侧面以及不面对光信号收集阵列的端面均设置有不透光反射镀层，多个辐射体单元的长边相邻紧密排列，以构成所述切伦科夫辐射体。例如为正方形平面的切伦科夫辐射体，这种情况下可以是两块由条带拼接成的正方体，按照条带方向正交形成上下两层。利用辐射体的物理位置做束斑位置定位，降低重建算法复杂性，减少关联误差的引入。
参见图2和图3，在一个具体应用场景中，本申请实施例还提供了一种切伦科夫探测器，包括用于散热的散热装置（例如风扇）、框体、光信号收集阵列、切伦科夫辐射体。切伦科夫辐射体设有靠近光信号收集阵列的对接端，框体至少部分由不透光材质组成以使其形成恒温不透光通道。恒温是指保持恒定的温度，即在一定的条件下，保持温度不发生显著变化或波动，其可以通过使用恒温设备来控制温度并保持其在设定的范围内，以确保能够获得稳定的温度条件。
继续参见图6，（束流的）入射粒子沿直线箭头方向进入辐射体（即切伦科夫辐射体）后产生切伦科夫辐射光，由于反射层（即不透光反射镀层）的设置，切伦科夫辐射光沿虚线箭头方向传播。
装置实施例。
参见图7，图7是本申请实施例提供的一种束流量测装置的结构框图。
本申请实施例还提供了一种束流量测装置，用于对加速器输出的束流进行量测，所述装置包括：
探测器实施例中所保护的任一项切伦科夫探测器，所述切伦科夫探测器用于接收所述束流并输出模拟信号；
信号处理模块，所述信号处理模块用于将所述模拟信号转换为数字信号并输出；
信息重建模块，所述信息重建模块用于根据所述数字信号对所述束流的物理信息重建而量测束流，所述物理信息包括以下一种或多种的组合：束流剂量、束流能量、射束位置、束斑尺寸信息和束斑形状信息。
切伦科夫探测器其具体实施例与上述探测器实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
通过设置信号处理模块和信息重建模块，以进一步处理和分析从切伦科夫探测器和信号收集阵列获得的模拟信号，获得有关束流的物理信息。
信号处理模块可以使用模数转换器（ADC）等技术将模拟信号转换为数字信号，本申请对其实现方式不进行限制。然后可以应用数字信号处理算法对信号进行处理。信息处理模块还可以执行数字滤波和降噪处理，即数字信号可以通过数字滤波和降噪算法进行处理以减少模拟信号中的噪声和干扰，从而提高信号的质量和可靠性。
信息重建模块可以利用从信号处理模块获得的数字信号，根据预先设定的算法对束流的物理信息进行重建。这些物理信息包括束流剂量、束流能量、射束位置、束斑尺寸信息和束斑形状信息等。重建算法根据信号的特征与已知的物理关系进行比较，从而推断出束流的相关参数。本实施例对重建算法不进行限制，其例如是：
傅里叶变换，可以将数字信号从时域转换到频域，从而分析信号的频谱特征。具体而言，在束流量测中，可以通过分析切伦科夫辐射光信号的频谱来推断出粒子的速度、能量等信息。
统计算法，如最小二乘法、最大似然估计等，可用于从多个信号中拟合出束流的参数，如位置、强度、射线角度等。
机器学习，如神经网络、支持向量机等方式，可以用于分析信号与物理参数之间的复杂关系。通过训练模型，实现高度准确的参数重建。
这样做的好处是：通过设置信号处理模块进行数字信号处理，可以减少模拟信号中的噪声，提高信号的信噪比，从而提高测量的准确性。相比模拟信号，数字信号可以更容易地进行压缩和存储，从而节省存储空间并提高数据管理效率。数字信号相比模拟信号可以更快速地进行处理，从而使束流的实时量测的延迟更低、效果更好。相比于模拟信号，数字信号可以使用计算机等设备进行处理，应用各种算法和技术，如滤波、傅里叶变换、模式识别等，实现更复杂的信号分析和处理。数字信号能够更稳定和准确地传输到远程位置，且可以在传输过程中经受干扰和失真，而模拟信号可能会受到信号损失和变形。
综上所述，通过数字信号处理和信息重建，可以获得更准确、多参数的束流物理信息，有助于技术人员的实验研究的进展。
根据所述数字信号对所述束流的物理信息重建而量测束流，物理信息包括以下一种或多种的组合：束流剂量、束流能量、射束位置、束斑尺寸信息和束斑形状信息。
其中，束流剂量（Beam Dose）指的是束流的带电粒子（例如质子或碳离子束）在特定体积内沉积的辐射剂量。辐射剂量是指辐射能量在单位质量组织内的吸收量，通常以单位为格雷（Gy）来表示。束流剂量表示带电粒子脉冲在目标组织内释放的能量，这对于治疗的效果和影响至关重要。计算和控制束流剂量是确保治疗精确性和安全性的关键部分。通过测量光强等信息，可以估算带电粒子脉冲传递的剂量，即粒子的能量沉积到物质中的程度。
束流能量（Beam Energy）指的是带电粒子脉冲中粒子的运动能量。对于放射治疗，能量是带电粒子脉冲穿过组织时传递给组织的关键属性。带电粒子脉冲的能量决定了其穿透能力和治疗效果。可以认为，高能粒子可以穿透深层组织以到达深处的肿瘤，而低能粒子则更适合治疗表浅肿瘤。光斑位置的获取可以用于推断光发射角度，从而进一步获取束流能量的信息。当切伦科夫辐射光通过切伦科夫探测器传播时，它会在像素探测器阵列上形成一个光斑。光斑的位置可以通过像素探测器阵列来检测和记录，借由光斑位置和辐射体端面位置可以计算得出辐射光由辐射体出射到空气中的折射角，再引入空气与辐射体折射率，依据折射定律，可以得到入射粒子激发的切伦科夫辐射光的发射角，进而得到粒子速度即获得能量信息。
射束位置，根据阵列单元的触发时间差，可以确定带电粒子脉冲的入射位置。基本过程为通过比较光信号收集阵列上个单元的触发时刻，找到最早被触发的单元，结合横纵相邻阵列的信息，便可确认束流入射位置的二维坐标，即射束入射位置。
束流的束斑尺寸（大小）是指带电粒子束流的横向尺寸或截面尺寸，描述了束流在横向上的空间分布。根据上述束流剂量和射束位置可以获取束斑尺寸信息和束斑形状信息，以获知束流的束斑大小与形状。具体而言，通过测量束流在不同位置的剂量，可以确定束流的横向分布。当剂量随着位置的变化而变化时，可以推断束斑的大小。通常，高剂量区域表示束流的中心，而低剂量区域表示束流的边缘。同时，射束位置的测量可以提供束流在纵向和横向上的位置信息。通过比较不同位置上的射束位置，可以了解束流的偏心程度，从而提取出束斑的形状。举例说明，束斑尺寸信息可以是1.1mm、1.3mm或4mm等。束斑形状信息用于指示束斑的形状是圆形、椭圆形或不规则形状等。
在一个具体应用场景中，本申请实施例还提供了一种束流量测装置，用于对加速器输出的束流进行量测，所述装置包括：
切伦科夫探测器，所述切伦科夫探测器用于接收所述束流并输出模拟信号；
信号处理模块，所述信号处理模块用于将所述模拟信号转换为数字信号并输出；
信息重建模块，所述信息重建模块用于根据所述数字信号对所述束流的物理信息重建而量测束流，所述物理信息包括以下一种或多种的组合：束流剂量、束流能量、射束位置、束斑尺寸信息和束斑形状信息。
其中，所述切伦科夫探测器包括：
切伦科夫辐射体，所述切伦科夫辐射体设置在束流的路径上，用于接收所述束流以产生在所述切伦科夫辐射体中传播的切伦科夫辐射光；所述束流的方向与所述切伦科夫辐射体的接收面交叉，所述切伦科夫辐射光作为用于量测的光信号；所述切伦科夫辐射体是正方体；
光信号收集阵列，所述光信号收集阵列设置于所述切伦科夫辐射光的光路上，用于采集所述切伦科夫辐射光并输出模拟信号，所述模拟信号用于指示所述切伦科夫辐射光在所述光信号收集阵列的不同位置的光强、光斑位置和触发时间。所述光信号收集阵列与所述切伦科夫辐射体的距离范围是1cm至10cm；所述光信号收集阵列与所述切伦科夫辐射体的至少两个相邻的侧面相对设置；
遮光罩，所述遮光罩设置于所述光信号收集阵列与所述切伦科夫辐射体之间，用于在所述光信号收集阵列与所述切伦科夫辐射体之间的切伦科夫辐射光的光路上形成避光空间。
所述切伦科夫辐射体包括：
至少一个辐射体单元，每个辐射体单元均具有相背设置的顶面和底面，所述辐射体单元用于通过所述顶面接收所述束流并产生切伦科夫辐射光；
以及分别设置于所述辐射体单元的底面和顶面的不透光反射镀层，所述不透光反射镀层用于阻止切伦科夫辐射光在所述顶面和所述底面的透过，并以镜面反射方式使所述切伦科夫辐射光传输到光信号收集阵列。
针对每个辐射体单元：
所述不透光反射镀层的厚度范围是0.3μm至6μm；和/或，
所述不透光反射镀层的组分包括不透光金属；和/或，
所述辐射体单元的厚度范围是0.2cm至8cm；和/或，
所述辐射体单元的材质是光学铅玻璃或光学有机玻璃。
所述光信号收集阵列包括多个阵列排布的光电转换单元，所述多个光电转换单元分别用于接收所述切伦科夫辐射光并输出相应的模拟信号。
多个光电转换单元分别包括光纤集束、光敏电阻、光电二极管和光电三极管中的至少一种。
上述束流量测装置有以下有益效果：
一、信号收集阵列不直接受到带电粒子照射，使用寿命长。
切伦科夫探测器的使用寿命在很大程度上取决于它在何种环境中使用以及所暴露的辐射水平。在不直接受到高能带电粒子照射的应用中，切伦科夫探测器的信号收集阵列可以拥有较长的寿命。切伦科夫辐射体将束流的带电粒子脉冲转换为光信号(例如紫外光)，更适合光信号收集阵列进行检测。
由此，利用切伦科夫辐射光进行间接检测，可以提供一定的隔离保护，降低带电粒子脉冲对信号收集阵列的损坏风险。
二、束流量测装置的主体为光学系统，减少高压供电。
相关技术中使用较多的高压供电，是为了在探测器中创建一个电场，有助于将粒子在探测器内部定向并引导到敏感区域，提高探测器的灵敏度，使其更有效地捕捉粒子的信号。在电子与相应的电离位置产生的电荷之间创建足够大的电势差，从而防止电子重复碰撞，从而确保信号的准确性和可区分性。本技术方案，仅有光信号收集阵列需要高压供电，从根本上解决了这个问题。
三、切伦科夫辐射体可独立拆装，更换。
切伦科夫辐射体作为切伦科夫探测器的核心组件之一，例如在使用过程中受到损坏、老化或其他问题。将切伦科夫辐射体设计成可以独立拆卸和更换的，可以方便维护人员进行修理和维护，而不必对整个切伦科夫探测器进行大规模的拆解。
同时，由于切伦科夫辐射体的折射率与粒子种类和射束能量之间存在关联；切伦科夫辐射体的色散和透明度与探测器的精度和性能调节相关联。所以，不同类型的粒子可能需要不同的切伦科夫辐射体材料或结构。通过可拆卸和更换的切伦科夫辐射体，可以在需要时进行性能优化或适应不同的应用条件，而不必重新设计整个切伦科夫探测器。
方法实施例。
参见图8，图8是本申请实施例提供的一种束流量测方法的流程示意图。
本申请实施例提供了一种束流量测方法，用于通过上述任一项所述的束流量测装置对加速器输出的束流进行量测，所述方法包括：
S101，通过切伦科夫探测器接收所述束流并输出模拟信号；其中，所述切伦科夫探测器设置在所述束流的方向上，所述束流的方向与所述光信号的方向交叉；
S102，通过信号处理模块将所述模拟信号转换为数字信号并输出；
S103，通过信息重建模块，根据所述数字信号对所述束流的物理信息重建而量测束流；所述物理信息包括以下一种或多种的组合：束流剂量、束流能量、射束位置、束斑尺寸信息和束斑形状信息。
本方法旨在通过包含切伦科夫探测器的束流量测装置对加速器输出的束流进行实时量测。其具体实施例与上述探测器实施例和装置实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
当束流通过切伦科夫探测器时，其中的带电粒子会失去能量并产生切伦科夫辐射光。切伦科夫辐射生成光信号，光信号的强度和分布等特性可用于推断束流的能量和轨迹等信息。与相关的直接将高速束流作用于探测器相比，该方法利用切伦科夫辐射产生的光信号进行量测，光信号的产生是一个快速过程，不会引起像高速的带电粒子（即束流）直接击中探测器表面的高能量损伤。因此，本实施例提供的方法可实现对加速器输出束流的实时量测，以监测束流性能和特性。
在一些实施例中，所述切伦科夫辐射体包括至少一个辐射体单元，每个辐射体单元均具有相背设置的顶面和底面，所述辐射体单元用于通过所述顶面接收所述束流并产生切伦科夫辐射光；
所述通过切伦科夫探测器接收所述束流并输出模拟信号，包括：
利用所述切伦科夫辐射体中的至少一个辐射体单元接收所述束流并产生切伦科夫辐射光；
利用设置于产生切伦科夫辐射光的所述辐射体单元的顶面和底面的不透光反射镀层，阻止所述切伦科夫辐射光的透过，并以镜面反射方式使所述切伦科夫辐射光传输到光信号收集阵列。
在一些实施例中，所述通过切伦科夫探测器接收所述束流并输出模拟信号，还包括：
通过信号收集阵列接收所述切伦科夫辐射光并输出模拟信号，所述模拟信号用于指示所述光信号在所述光信号收集阵列的不同位置的光强、光斑位置和触发时间。
在一些实施例中，所述方法还包括：
根据所述物理信息和预设的束流设置参数对所述加速器进行诊断；
当所述诊断结果指示所述加速器的束流设置参数需要调整时，将所述束流设置参数输入束流调整模型，以得到所述加速器的束流调整参数；
利用所述束流调整参数对所述束流设置参数进行更新；
其中，所述束流调整模型是使用训练集对预设的深度学习模型训练得到的。
根据从信息重建模块获得的物理信息，可以对加速器的性能进行量测。物理信息可能包括束流剂量、能量、位置和角度等反映了加速器释放的束流状态的参数。通过与预先设定的束流设置参数进行比较，量测结果可以表明当前加速器的束流设置参数是否需要调整以达到更好的性能。可以认为束流设置参数涉及束流的能量、强度、聚焦等设置。基于束流调整模型的计算，可以得到束流调整参数，束流调整参数用于优化束流的性能。束流调整参数例如涉及对磁场强度、聚焦器设置、加速电压等的调整。在具体应用中，可以根据获得的束流调整参数，将其输入到加速器的控制系统中，自动地对加速器的束流设置参数进行更新和调整。
这样做的好处是，通过实时量测和调整能够自动优化加速器的束流性能，从而提高束流的准确性和可靠性。通过实时监测并根据情况进行调整，加速器可以在运行过程中持续保持最佳性能。
其中，束流设置参数可以指影响束流在加速器内部传输的可调整参数，这些参数的调整可以对束流的特性、轨迹、能量、强度等产生影响。具体应用中，束流设置参数的调整可以根据特定实验、应用或目标进行优化，以确保束流在加速过程中达到预期的性能指标。
作为一个示例，对于一个粒子加速器来说，束流设置参数可能包括：
加速电压和频率：是加速器中用来给粒子提供能量的参数，通过调整加速电压和频率，可以改变粒子的能量，从而影响加速器释放的束流的速度和轨迹。一般来说，加速电压的单位是伏特（V），加速频率的单位是赫兹（Hz）。不同类型的加速器可能使用不同的加速电压和频率，例如，直线加速器通常使用高电压（几百千伏到几百兆伏）和高频率（几百兆赫兹到几千兆赫兹），而回旋加速器通常使用低电压（几千伏到几十万伏）和低频率（几十赫兹到几千赫兹）。
磁场设置：调整磁场的强度和方向可以影响加速器释放的束流的焦点、聚束效果和传输效率。一般来说，磁场的单位是特斯拉（T），磁场的范围取决于粒子的种类、能量和运动半径。例如，对于质子束，磁场的范围可以从几毫特斯拉到几十特斯拉，而对于电子束，磁场的范围可以从几微特斯拉到几特斯拉。
注入参数：调整注入参数可以影响加速器释放的束流的初始特性，对于保持带电粒子脉冲流的稳定性和一致性至关重要。一般来说，注入参数包括注入位置、注入角度、注入时间、注入相位等。这些参数需要与加速器的结构和工作模式相匹配，以实现有效和安全的注入。
聚焦器设置：通过调整聚焦器的参数，可以实现束流的压缩、聚焦和传输。一般来说，聚焦器设置包括聚焦器的类型、位置、数量、强度、极性等。这些参数需要根据束流的横向和纵向分布进行优化，以实现最佳的聚焦效果。
冷却参数：冷却系统可以帮助控制高能加速器释放的束流的温度和稳定性。即调整冷却参数可以优化束流的热力学特性。一般来说，冷却参数包括冷却介质、冷却方式、冷却温度、冷却时间等。这些参数需要根据束流的能量损失和热稳定性进行调节，以实现最佳的冷却效果。
通过调整上述束流设置参数，可以优化加速器的性能，以满足特定实验、应用或研究目标。
本申请实施例对深度学习模型的类型不作限定，可以使用多种类型的深度学习模型来训练得到束流调整模型。其例如是：
卷积神经网络(CNN)：使用卷积神经网络来训练束流调整模型，可以将多个样本束流信息（如能量、位置、角度等）作为输入，然后通过多个卷积层和池化层来提取特征，最终输出与束流调整参数相关的预测。
循环神经网络(RNN)：可以使用循环神经网络来使束流的调整参数能够考虑时间序列上的变化。RNN适用于序列数据，可以捕捉时间相关的信息。通过将一系列时间步的束流信息输入RNN，可以学习到束流特性随时间变化的规律，从而预测需要调整的参数。
生成对抗网络(GAN)：用于生成符合特定束流特性的数据，从而辅助训练束流调整模型。生成器网络可以生成不同束流参数下的束流数据，判别器网络可以评估生成数据的真实度，通过生成和判别的博弈过程，可以优化束流调整模型。
集成模型：可以使用多个不同类型的深度学习模型进行集成，以获得更好的性能和预测准确度。
本申请实施例中的束流调整模型可以根据具体情况选择适当的深度学习模型类型，以实现对束流参数的预测和调整。不同类型的深度学习模型可以在不同的应用场景下发挥作用，选择合适的模型类型将有助于获得更准确的束流调整预测。
作为一个示例，束流量测的方法包括以下步骤：
通过切伦科夫辐射体接收带电粒子脉冲，并生成光信号。
通过信号收集阵列接收光信号，并输出模拟信号。
通过模数转换模块接收模拟信号并输出数字信号。
通过物理信息重建模块接收数字信号进行物理信息重建。
电子设备实施例。
本申请实施例还提供了一种电子设备，其具体实施例与上述方法实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
电子设备用于通过上述任一项所述的束流量测装置对加速器输出的束流进行量测，所述电子设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现方法实施例中的步骤。
参见图9，图9是本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。
电子设备10例如可以包括至少一个存储器11、至少一个处理器12以及连接不同平台系统的总线13。
存储器11可以包括易失性存储器形式的(计算机)可读介质，例如随机存取存储器(RAM)111和/或高速缓存存储器112，还可以进一步包括只读存储器(ROM)113。其中，存储器11还存储有计算机程序，计算机程序可以被处理器12执行，使得处理器12实现上述任一项方法的步骤。存储器11还可以包括具有至少一个程序模块115的实用工具114，这样的程序模块115包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
相应的，处理器12可以执行上述计算机程序，以及可以执行实用工具114。处理器12可以采用一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific IntegratedCircuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)或其他电子元件。
总线13可以为表示几类总线结构的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构的任意总线结构的局域总线。
电子设备10也可以与一个或多个外部设备例如键盘、指向设备、蓝牙设备等通信，还可与一个或者多个能够与该电子设备10交互的设备通信，和/或与使得该电子设备10能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入输出接口14进行。并且，电子设备10还可以通过网络适配器15与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器15可以通过总线13与电子设备10的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，但在实际应用中可以结合电子设备10使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
计算机可读存储介质实施例。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其具体实施例与上述方法实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。
计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。在本申请实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件，或者上述的任意合适的组合。
计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质还可以是任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括Java、C++、Python、C#、JavaScript、PHP、Ruby、Swift、Go、Kotlin等。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程计算设备上执行，或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
FLASH治疗系统实施例。
本申请实施例还提供了一种FLASH治疗系统，所述FLASH治疗系统包括用于产生束流的加速器、如装置实施例所述的束流量测装置、电子设备实施例所述的电子设备。其具体实施例与上述实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
为便于理解，参见图10，图10是本申请实施例提供的一种FLASH治疗系统的工作框图。
在一个具体应用中，利用粒子加速器生成束流，经过实时剂量监测装置、碳化物吸收器和准直器后，顺次通过屏蔽设备、位置调节装置、束流量测装置（即本申请的束流量测装置）和法拉第杯。
其中，粒子加速器可以采用等势性回旋加速器或者同步回旋加速器。实时剂量监测装置可以是实时剂量电离室，可以在线监测和测试束流的剂量大小，并快速进行反馈。碳化物吸收器用于根据目标对象（例如患者）的肿瘤信息，调节加速器引出的能量射程。准直器用于校准吸收器所产生的经过了大角度库仑散射的射束。屏蔽设施是包括屏蔽仓的设施，位置调节装置例如是目标对象的治疗床以用于调节位置。法拉第杯可以测量经过患者或实验动物之后的束流大小和收集阻挡多余的束流。
计算机程序产品实施例。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，其具体实施例与上述方法实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。
参见图11，图11是本申请实施例提供的一种计算机程序产品的结构示意图。
所述计算机程序产品用于实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。计算机程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的计算机程序产品不限于此，计算机程序产品可以采用一个或多个计算机可读介质的任意组合。
需要说明的是，在本申请的上述实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a、b和c可以是单个，也可以是多个。值得注意的是，“至少一项(个)”还可以解释成“一项(个)或多项(个)”。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本申请以上的说明书及说明书附图，仅为本申请的较佳实施例而已，并非以此局限本申请，因此，凡一切与本申请构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本申请专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本申请的专利申请保护的范围之内。
Claims (16)
1.一种切伦科夫探测器，其特征在于，所述切伦科夫探测器包括：
切伦科夫辐射体，所述切伦科夫辐射体设置在束流的路径上，用于被所述束流照射以产生在所述切伦科夫辐射体中传播的切伦科夫辐射光；所述束流的方向与所述切伦科夫辐射体的接收面交叉，所述切伦科夫辐射光作为用于量测的光信号；
框体，所述框体设有不透光通道，用于收容光信号收集阵列；
光信号收集阵列，所述光信号收集阵列收容于框体内而不受束流直接照射，所述光信号收集阵列设置于所述切伦科夫辐射光的光路上，用于采集所述切伦科夫辐射光并输出模拟信号，所述模拟信号用于指示所述切伦科夫辐射光在所述光信号收集阵列的不同位置的光强、光斑位置和触发时间；
所述切伦科夫辐射体设有靠近光信号收集阵列的对接端，所述切伦科夫辐射体未被框体遮蔽的部位上设有不透光反射镀层以使其不透光，并以镜面反射方式使所述切伦科夫辐射光传输到光信号收集阵列，所述切伦科夫辐射体上未设置不透光反射镀层的部分延伸入不透光通道而被所述框体遮蔽以使其不透光。
2.根据权利要求1所述的切伦科夫探测器，其特征在于，所述切伦科夫辐射体包括：
至少一个辐射体单元，每个辐射体单元均具有相背设置的顶面和底面，所述辐射体单元用于通过所述顶面接收所述束流并产生切伦科夫辐射光；
以及分别设置于所述辐射体单元的底面和顶面的所述不透光反射镀层，所述不透光反射镀层用于阻止切伦科夫辐射光在所述顶面和所述底面的透过。
3.根据权利要求2所述的切伦科夫探测器，其特征在于，针对每个辐射体单元：
所述不透光反射镀层的厚度范围是0.3μm至6μm；和/或，
所述不透光反射镀层的组分包括不透光金属；和/或，
所述辐射体单元的厚度范围是0.2cm至8cm；和/或，
所述辐射体单元的材质是光学铅玻璃或光学有机玻璃。
4.根据权利要求1所述的切伦科夫探测器，其特征在于，所述光信号收集阵列包括多个阵列排布的光电转换单元，所述多个光电转换单元分别用于接收所述切伦科夫辐射光并输出相应的模拟信号。
5.根据权利要求4所述的切伦科夫探测器，其特征在于，所述光信号收集阵列的光电转换单元是以下任意一种：光纤集束、光敏电阻、光电二极管和光电三极管。
6.根据权利要求4所述的切伦科夫探测器，其特征在于，所述光信号收集阵列与所述切伦科夫辐射体的对接端之间沿所述切伦科夫辐射光的光路方向间隔设置。
7.根据权利要求5或6所述的切伦科夫探测器，其特征在于，所述光信号收集阵列设置于所述切伦科夫辐射光的至少两个不平行的光路方向。
8.根据权利要求7所述的切伦科夫探测器，其特征在于，所述切伦科夫辐射体是正方体；
所述辐射体单元是长方体，所述辐射体单元的侧面以及不面对光信号收集阵列的端面均设置有不透光反射镀层，多个辐射体单元的长边相邻紧密排列以构成所述切伦科夫辐射体。
9.一种束流量测装置，其特征在于，用于对加速器输出的束流进行量测，所述装置包括：
权利要求1-8任一项所述的切伦科夫探测器，所述切伦科夫探测器用于接收所述束流并输出模拟信号；
信号处理模块，所述信号处理模块用于将所述模拟信号转换为数字信号并输出；
信息重建模块，所述信息重建模块用于根据所述数字信号对所述束流的物理信息重建而量测束流，所述物理信息包括以下一种或多种的组合：束流剂量、束流能量、射束位置、束斑尺寸信息和束斑形状信息。
10.一种束流量测方法，其特征在于，用于通过权利要求9所述的束流量测装置对加速器输出的束流进行量测，所述方法包括：
通过切伦科夫探测器接收所述束流并输出模拟信号；
通过信号处理模块将所述模拟信号转换为数字信号并输出；
通过信息重建模块，根据所述数字信号对所述束流的物理信息重建而量测束流，所述物理信息包括以下一种或多种的组合：束流剂量、束流能量、射束位置、束斑尺寸信息和束斑形状信息。
11.根据权利要求10所述的束流量测方法，其特征在于，所述切伦科夫辐射体包括至少一个辐射体单元，每个辐射体单元均具有相背设置的顶面和底面，所述辐射体单元用于通过所述顶面接收所述束流并产生切伦科夫辐射光；
所述通过切伦科夫探测器接收所述束流并输出模拟信号，包括：
利用所述切伦科夫辐射体中的至少一个辐射体单元接收所述束流并产生切伦科夫辐射光；
利用设置于产生切伦科夫辐射光的所述辐射体单元的顶面和底面的不透光反射镀层，阻止所述切伦科夫辐射光的透过，并以镜面反射方式使所述切伦科夫辐射光传输到光信号收集阵列。
12.根据权利要求11所述的束流量测方法，其特征在于，所述通过切伦科夫探测器接收所述束流并输出模拟信号，还包括：
通过信号收集阵列接收所述切伦科夫辐射光并输出模拟信号，所述模拟信号用于指示所述光信号在所述光信号收集阵列的不同位置的光强、光斑位置和触发时间。
13.根据权利要求12所述的束流量测方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述物理信息和预设的束流设置参数对所述加速器进行诊断；
当所述诊断结果指示所述加速器的束流设置参数需要调整时，将所述束流设置参数输入束流调整模型，以得到所述加速器的束流调整参数；
利用所述束流调整参数对所述束流设置参数进行更新；
其中，所述束流调整模型是使用训练集对预设的深度学习模型训练得到的。
14.一种电子设备，其特征在于，上述电子设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，以使所述电子设备执行如权利要求10至13中任一项所述的方法。
15.一种FLASH治疗系统，其特征在于，所述FLASH治疗系统包括用于产生束流的加速器、如权利要求9所述的束流量测装置和如权利要求14所述的电子设备。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现权利要求10-13任一项所述的方法的步骤或者实现权利要求14所述的电子设备的功能。
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