CN117815577A - 放射治疗系统、射频系统、回旋加速器及其旋转电容装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了放射治疗系统、射频系统、回旋加速器及其旋转电容装置，旋转电容装置包括：壳体、定子组件、转子组件、轴承组件和驱动装置。壳体包括第一壳体、第二壳体、谐振腔真空室、谐振腔外导体和谐振腔内导体，第一壳体通过真空管与真空泵相连。定子组件包括第一定子叶片和第二定子叶片。转子组件包括绝缘转轴、第一转子叶片和第二转子叶片，第一转子叶片对应第一定子叶片形成第一电容，第二转子叶片对应第二定子叶片形成第二电容。驱动装置用于带动绝缘转轴旋转。轴承组件包括轴承和轴承罩，轴承罩包括第一进液口和第一出液口，冷却液用于带走轴承和绝缘转轴上的热量，改善了电容装置的性能，延长了电容装置及放射治疗系统的使用寿命。

Description

放射治疗系统、射频系统、回旋加速器及其旋转电容装置

技术领域

本发明涉及高端医疗设备技术领域，尤其涉及放射治疗系统、射频系统、回旋加速器及其旋转电容装置。

背景技术

质子放射治疗在国内发展越来越快，源于坚守让质子治疗触手可及的愿景，让质子治疗惠及更多患者。粒子放射治疗系统，例如质子放射治疗系统中的回旋加速器为实现粒子在回旋加速器中可以持续进行加速，回旋加速器中的射频谐振腔的频率需要与粒子的回旋频率相匹配，以保持谐振加速条件，从而突破经典回旋加速器中相对论性质量增加对提高能量的限制。在回旋加速器中，随着粒子能量的增加，飞行半径进而增大，粒子的回旋频率逐渐减小。为实现可以持续加速不同束团的粒子，回旋加速器中的射频谐振腔的频率需要先减小，并快速恢复至初始的加速器频率，为继续加速下一个粒子束团做准备。射频谐振腔的频率调制一般通过旋转电容装置实现。旋转电容装置通过周期性的改变定子叶片与转子叶片的重叠面积从而周期性地调制电容的大小，进而周期性地调制射频谐振腔的频率。现有用于回旋加速器的旋转电容装置的转子轴承因其在大电流且高速环境下工作，温升较严重，将极大的降低轴承的性能，影响旋转电容装置使用寿命，进而影响粒子放射治疗系统的正常运转。

因此，现有的回旋加速器需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种放射治疗系统、射频系统、回旋加速器及其旋转电容装置，用于改善旋转电容装置的性能。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种用于回旋加速器的旋转电容装置，包括：

壳体，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体连接并形成谐振腔真空室，所述第二壳体的外部设置有谐振腔外导体，所述谐振腔真空室的内部设置有谐振腔内导体，所述第一壳体设有安装面，所述安装面上设有用于与真空管相对接的开口，所述真空管的一端与所述开口对接，所述真空管的另一端与真空泵相连；

定子组件，所述定子组件设置于所述谐振腔真空室内，所述定子组件包括若干定子叶片，所述定子叶片包括电连接所述谐振腔内导体的若干第一定子叶片和电连接所述谐振腔外导体的若干第二定子叶片；

转子组件，所述转子组件包括绝缘转轴和设置于所述绝缘转轴上的若干转子叶片，所述转子叶片设置于所述谐振腔真空室内，所述转子叶片包括至少一个第一转子叶片和至少一个第二转子叶片，所述第一转子叶片对应所述第一定子叶片形成第一电容，所述第二转子叶片对应所述第二定子叶片形成第二电容，所述绝缘转轴延伸入所述谐振腔真空室且转动连接于所述第一壳体并延伸出第一壳体安装面，以使所述第一电容和所述第二电容周期性变化；所述开口设置成在第一壳体与真空管相连之前可观察到定子组件与转子组件之间的对齐情况，开口的方向平行于转子叶片的旋转方向；

轴承组件，所述轴承组件包括套设于所述绝缘转轴上并用于支撑所述绝缘转轴的轴承和设置于所述轴承外的轴承罩，所述轴承罩位于第一壳体外且与第一壳体相固定，所述轴承罩设置有用于供冷却液进入所述轴承罩的第一进液口和用于供所述冷却液离开所述轴承罩的第一出液口，所述冷却液设置成用于流入所述轴承罩并绕着所述轴承流动，并带走所述轴承和所述绝缘转轴上的热量；

驱动装置，所述驱动装置设置于所述绝缘转轴远离所述转子组件的一端，用于带动所述绝缘转轴旋转，从而实现所述绝缘转轴带动所述转子叶片旋转，以使所述第一电容和所述第二电容周期性变化。

优选地，所述绝缘转轴上设置有位于所述第一壳体外的水泵叶片，所述水泵叶片设置于所述轴承罩内并靠近所述第一壳体的安装面，所述水泵叶片用于驱动所述冷却液流动。

优选地，所述绝缘转轴为空心结构，所述绝缘转轴设置有用于供冷却液进入所述绝缘转轴的第二进液口和用于供所述冷却液离开所述绝缘转轴的第二出液口，所述第二进液口设置于所述绝缘转轴靠近所述转子叶片的一端，所述第二出液口设置于所述绝缘转轴远离所述转子叶片的一端。

优选地，所述第一进液口和所述第一出液口通过管道连接，所述水泵叶片驱动所述冷却液在所述轴承罩和所述管道内循环流动。

优选地，所述旋转电容装置还包括外罩，所述外罩固定于安装面上，并罩设于所述开口、轴承组件和驱动装置外，用于屏蔽电磁辐射。

优选地，还包括风扇套筒和设置于所述风扇套筒内的扇叶，所述风扇套筒罩设于所述轴承组件外，所述扇叶设置于所述绝缘转轴并随所述绝缘转轴转动，所述风扇套筒上设置有靠近所述第一壳体安装面的进风口和远离所述第一壳体安装面的出风口，所述进风口用于供气体进入所述风扇套筒，所述出风口用于供所述气体离开所述风扇套筒，所述气体用于带走所述风扇套筒内的热量。

优选地，还包括外罩，所述外罩罩设于所述风扇套筒外；或者，

所述外罩罩设于所述风扇套筒、所述驱动装置和至少部分所述真空管外。

优选地，所述外罩上设置有若干透气孔，所述透气孔用于供所述外罩内的热量流出。

优选地，所述外罩内设置有挡板，所述挡板设置在所述进风口和所述出风口之间，以防止所述进风口处的气体和所述出风口处的气体在所述外罩内形成循环流动。

一种射频系统，包括如上述任意一项所述的旋转电容装置、与所述谐振腔内导体连接的D形板、靠近所述D形板设置的离子源以及通过射频传输线依次连接的功率放大器、旋转波导和定向耦合器，部分所述定向耦合器设置于所述谐振腔外导体的内部并与所述谐振腔内导体连接，所述功率放大器和所述旋转波导设置于所述谐振腔外导体的外部。

一种回旋加速器，包括用于提供粒子的粒子源、用于对粒子运动方向进行调节的超导磁体、用于对粒子进行加速的所述的射频系统。

一种放射治疗系统，包括用于进行旋转运动的治疗机架、安装于治疗机架上的治疗头和如上述所述的回旋加速器，所述回旋加速器安装于所述治疗机架。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

本发明的放射治疗系统、射频系统、回旋加速器及其旋转电容装置，通过在轴承罩上设置用于供冷却液进入轴承罩的第一进液口和用于供冷却液离开轴承罩的第一出液口，冷却液能够带走轴承和绝缘转轴上的热量，降低轴承和绝缘转轴的温度，提高了轴承和转子组件的性能，延长了轴承和转子组件的使用寿命，进而提高了旋转电容装置的性能，同时延长了旋转电容装置及放射治疗系统的使用寿命。旋转电容装置各部分紧密配合，实现了结构紧凑，促进了放射治疗系统进一步的小型化。此外，外罩固定于安装面上，并罩设于开口、轴承组件和驱动装置外，保障了电磁辐射屏蔽效果，利于放射治疗系统的正常工作。

附图说明

图1是本发明第一实施例中用于回旋加速器的旋转电容装置的结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是本发明第二实施例中用于回旋加速器的旋转电容装置的结构示意图。

图4是本发明第三实施例中用于回旋加速器的旋转电容装置的结构示意图。

图5是图4中B处的局部放大图。

图6是本发明第四实施例中用于回旋加速器的旋转电容装置的结构示意图。

图7是本发明第五实施例中用于回旋加速器的旋转电容装置的结构示意图。

图8是本发明实施例中射频系统的原理示意图。

图9是本发明实施例中射频系统的结构示意图。

图10是本发明实施例中回旋加速器的结构示意图。

图11是本发明实施例中放射治疗系统的结构示意图。

图中：100、旋转电容装置；1、壳体；11、第一壳体；111、安装面；1111、开口；12、第二壳体；13、谐振腔真空室；14、谐振腔外导体；141、接地线；15、谐振腔内导体；2、定子组件；21、定子叶片；211、第一定子叶片；212、第二定子叶片；22、定子支架；221、第一定子支架；222、第二定子支架；3、转子组件；31、绝缘转轴；311、第二进液口；312、第二出液口；32、转子叶片；321、第一转子叶片；322、第二转子叶片；323、转子支架；33、第二联轴器；4、轴承组件；41、轴承；42、轴承罩；421、第一进液口；422、第一出液口；43、衬套；5、水泵叶片；51、管道；511、弯曲段；512、冷液箱；513、压力控制阀门；514、循环泵；6、风扇套筒；61、进风口；62、出风口；63、扇叶；7、外罩；71、透气孔；72、挡板；8、真空泵；81、真空管；9、驱动装置；91、第一联轴器；200、射频系统；210、D形板；220、离子源；230、射频传输线；240、功率放大器；250、旋转波导；260、定向耦合器；270、射频控制模块；280、探针；300、回旋加速器；400、放射治疗系统；410、治疗机架；420、治疗头；430、治疗床；440、影像系统。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

本发明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。

参考图1至图8，本发明实施例提供一种用于回旋加速器的旋转电容装置100，包括：壳体1、定子组件2、转子组件3、轴承组件4和驱动组件9。优选的实施例中，所述回旋加速器300为同步回旋加速器。

具体的，壳体1可以包括第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11和第二壳体12连接并形成谐振腔真空室13，第二壳体12的外部设置有谐振腔外导体14，即谐振腔外导体14设置在谐振腔真空室13的外部，谐振腔真空室13的内部设置有谐振腔内导体15，即至少部分谐振腔内导体15设置于谐振腔真空室13的内部。谐振腔外导体14上可以设置有接地线141，接地线141可以保证旋转电容装置100的电气系统稳定性及保护人体安全，避免人身遭受电击风险。

壳体1上还设置有用于连通谐振腔真空室13和真空泵8的真空管81，真空管81优选设置在第一壳体11上，真空泵8可以使谐振腔真空室13处于真空状态。具体的，第一壳体11设有安装面111，安装面111上设有用于与真空管81相对接的开口1111，真空管81的一端与开口1111对接，真空管81的另一端与真空泵8相连。在本实施例中，真空泵8可以保证谐振腔真空室13内10e^-5托的负压。

定子组件2的至少一部分设置于谐振腔真空室13内，定子组件2包括若干定子叶片21，定子叶片21可以包括若干第一定子叶片211和若干第二定子叶片212，第一定子叶片211和第二定子叶片212分别电连接谐振腔内导体15和谐振腔外导体14。即第一定子叶片211电连接谐振腔内导体15，以保持第一定子叶片211与谐振腔内导体15同电位，第二定子叶片212电连接谐振腔外导体14，以保持第二定子叶片212和谐振腔外导体14同电位。

转子组件3可以包括绝缘转轴31和设置于绝缘转轴31上的若干转子叶片32，转子叶片32可以设置在绝缘转轴31的一端，转子叶片32设置于谐振腔真空室13内。转子叶片32可以包括至少一个第一转子叶片321和至少一个第二转子叶片322，第一转子叶片321对应第一定子叶片211形成第一电容，第二转子叶片322对应第二定子叶片212形成第二电容。绝缘转轴31延伸入谐振腔真空室13且转动连接于第一壳体11并延伸出第一壳体11的安装面111，以使第一电容和第二电容周期性变化。

在真空管81与第一壳体11的开口1111连接之前，可以通过开口1111观察到定子组件2与转子组件3之间的对齐情况，这样一方面可以并确保定子组件2与转子组件3位于预定位置，从而确保旋转电容装置100的性能，另一方面便于旋转电容装置100的检查和维修。在本实施例中，开口1111的直径优选45-55mm，且开口1111的方向平行于转子叶片32旋转方向，这样便于旋转电容装置100进行电容频率调试时观察定子叶片21和转子叶片32重叠分离情况。

绝缘转轴31采用高导热、低导电的材质，一方面低导电的绝缘转轴31可以防止绝缘转轴31上形成电流并产生热量，另一方面转子结构工作时会产生大量的热量，高导热的绝缘转轴31能够高效的将转子叶片32上产生的热量传导送到外部，以降低转子叶片32的热量，从而提高了转子组件3的性能，延长了转子组件3的使用寿命，进而提高了旋转电容装置100的性能，同时延长了旋转电容装置100的使用寿命。例如，绝缘转轴31优选采用氧化铍材料或者氮化铝材料，氧化铍材料和氮化铝材料具有高导热性能和良好的绝缘性能，使得绝缘转轴31不仅具有良好的导热性能，转子叶片32能够快速降温，而且绝缘转轴31自身不会产生热量。在一些实施例中，还可以在绝缘转轴31上、壳体1的外侧设置散热片(未示出)，进一步加快转子叶片32的散热，提高旋转电容装置100的性能，同时延长旋转电容装置100的使用寿命。旋转电容装置100各部分紧密配合，实现了结构紧凑，促进了放射治疗系统400进一步的小型化。

绝缘转轴31远离转子叶片32的一端可以设置有驱动装置9，驱动装置9可以为电机，驱动装置9可以带动绝缘转轴31旋转，绝缘转轴31带动转子叶片32旋转。驱动装置9可以通过第一联轴器91与绝缘转轴31连接，第一联轴器91不仅能够将驱动装置9的动力传递给绝缘转轴31，而且第一联轴器91还可以补偿驱动装置9和绝缘转轴31之间的由于制造和安装误差造成的偏差，同时第一联轴器91还具有一定程度的缓冲和隔离作用，能够减少振动和冲击的传递，从而保护设备和延长其寿命，第一联轴器91使得驱动装置9和绝缘转轴31之间可以相对容易地拆卸和安装，这方便了驱动装置9和绝缘转轴31的维护、更换。

轴承组件4可以包括套设于绝缘转轴31上并用于支撑绝缘转轴31的轴承41和设置于轴承41外的轴承罩42，轴承罩42位于第一壳体11外且与第一壳体11相固定，轴承罩42设置有用于供冷却液进入轴承罩42的第一进液口421和用于供冷却液离开轴承罩42的第一出液口422，冷却液设置成用于流入轴承罩42用于并绕着轴承41流动，并带走轴承41和绝缘转轴31上的热量，冷却液可以是水或者其他具有冷却降温功能的液体。通过在轴承罩42上设置用于供冷却液进入轴承罩42的第一进液口421和用于供冷却液离开轴承罩42的第一出液口422，冷却液能够带走轴承41和绝缘转轴31上的热量，降低轴承41和绝缘转轴31的温度，提高了轴承41和转子组件3的性能，延长了轴承41和转子组件3的使用寿命，进而提高了旋转电容装置100的性能，同时延长了旋转电容装置100的使用寿命，且更好地符合小型集成化的要求。

轴承41的两端可以设置有衬套43，衬套43确保轴承41能够准确地安装在预定位置，在运行过程中，绝缘转轴31与轴承41之间会有一定的接触和摩擦，衬套43作为中间层，能够减少直接接触，降低绝缘转轴31和轴承41之间的磨损和摩擦，从而延长绝缘转轴31和轴承41的使用寿命，衬套43还能够吸收和缓冲来自绝缘转轴31和轴承41的振动和冲击，减少噪音的产生。

参考图1至图2，在一具体实施方式中，可以在绝缘转轴31上设置有位于第一壳体11外的水泵叶片5，水泵叶片5用于驱动冷却液流动。在本实施例中，绝缘转轴31上设置有水泵叶片5，水泵叶片5的数量可以是一个或多个，水泵叶片5设置于轴承罩42内并靠近第一壳体11的安装面111，水泵叶片5用于驱动冷却液流动。绝缘转轴31可以带动水泵叶片5一起旋转，形成压力泵，使得冷却液从第一进液口421进入轴承罩42内，再从第一出液口422离开轴承罩42，冷却液可以将轴承41和绝缘转轴31上的热量带走，从而降低旋转电容装置100的温度。通过将水泵叶片5设置在绝缘转轴31上，简化了旋转电容装置100的结构，减小了旋转电容装置100占用空间，同时也降低了旋转电容装置100制造成本。水泵叶片5优选由高导热材质制成，水泵叶片5设置于绝缘转轴31，绝缘转轴31可以将热量给水泵叶片5，水泵叶片5将热量传递给冷却液，相当于增加了绝缘转轴31与冷却液的接触面积，可以提高冷却效果。

参考图2，第一进液口421和第一出液口422通过管道51连接，水泵叶片5驱动冷却液在轴承罩42和管道51内循环流动。也就是说，管道51不需要外接其他设备，冷却液在轴承罩42和管道51内循环流动，进一步简化了旋转电容装置100的结构。管道51优选由导热性好的材质制成，这样从轴承罩42流入管道51的冷却液能够通过管道51与外界环境快速进行热量交换，使得管道51内的冷却液温度得到快速降低，从而提高冷却液降低轴承41温度的效果。外界环境是指温度较低的环境，例如，旋转电容装置100可以放置于空调冷风室内。管道51沿管道51径向的横截面可以呈圆形、方形、椭圆形等，作为优选方式，管道51沿管道51径向的横截面呈长方形，尤其是呈扁平的长方形，即管道51横截面的长比管道51横截面的宽大，这样可以增加管道51与外界环境接触面积，增加管道51与外界环境进行热交换的效率，从而加快管道51内的冷却液温度降低的速度。

参考图4至图5，在一些实施方式中，绝缘转轴31可以为空心结构，绝缘转轴31设置有用于供冷却液进入绝缘转轴31的第二进液口311和用于供冷却液离开绝缘转轴31的第二出液口312，第二进液口311设置于绝缘转轴31靠近转子叶片32的一端，第二出液口312设置于绝缘转轴31远离转子叶片32的一端。第二进液口311优选与第一进液口421连通，冷却液先通过第一进液口421进入轴承罩42内，再通过第二进液口311进入绝缘转轴31内，最后通过第二出液口312离开绝缘转轴31，在本实施例中，可以不设置第一出液口422。第一进液口421和第二出液口312通过管道51连接，水泵叶片5驱动冷却液在轴承罩42、绝缘转轴31和管道51内循环流动。如此，延长了冷却液在绝缘转轴31流动的路径，即冷却液能够更加充分的带走轴承41和绝缘转轴31上的热量，降低轴承41和绝缘转轴31的温度，提高了轴承41和转子组件3的性能，延长了轴承41和转子组件3的使用寿命，进而提高了旋转电容装置100的性能，同时延长了旋转电容装置100的使用寿命

参考图1至图8，在一些实施例中，管道51还可以包括位于管道51两端之间的弯曲段511，弯曲段511用于散热，弯曲段511可以呈螺旋型、S型和涡旋型中的一种或多种。弯曲段511可以延长管道51的长度，进而延长冷却液在管道51内的流动路径，冷却液与外界环境进行换热时间更长，冷却液的温度得到进一步降低，从而提高冷却液降低旋转电容装置100的温度效果。

参考图6，管道51上还可以设置有冷液箱512，冷液箱512用于补充冷却液。冷液箱512上可以设置有压力控制阀门513，压力控制阀门513可以平衡冷却液的压力，还可以排出工作过程中产生的蒸汽。

参考图7，管道51上还可以设置有循环泵514，循环泵514可以是水泵，循环泵514控制冷却液的流动速度，同时还可以确保冷却液的压力的稳定性。

参考图1至图8，作为优选方式，旋转电容装置100还可以包括风扇套筒6和设置于风扇套筒6内的扇叶63，风扇套筒6罩设于轴承组件4外，扇叶63设置于绝缘转轴31并随绝缘转轴31转动，风扇套筒6上设置有靠近第一壳体11的安装面111的进风口61和远离第一壳体11的安装面111的出风口62，进风口61用于供气体进入风扇套筒6，出风口62用于供气体离开风扇套筒6，气体用于带走风扇套筒6内的热量。当扇叶63随着绝缘转轴31转动时，扇叶63可以将外界环境的气体通过进风口61吸入风扇套筒6，再通过出风口62将风扇套筒6内的气体排出风扇套筒6，气体在循环的过程中可以将风扇套筒6内的热量带走，从而降低旋转电容装置100的温度。

风扇套筒6和扇叶63均优选由高导热材质制成，扇叶63设置于绝缘转轴31，绝缘转轴31可以将热量给扇叶63，扇叶63将热量传递给外界环境，相当于增加了绝缘转轴31与外界环境的接触面积，高导热的风扇套筒6也可以加速将风扇套筒6的热量传递给外界环境。扇叶63的数量优选设置为多个，多个扇叶63沿绝缘转轴31的轴向分布，一方面相当于进一步增加绝缘转轴31与外界环境的接触面积，另一方面扇叶63与风扇套筒6形成轴流式风扇结构，扇叶63驱动气体沿绝缘转轴31的轴向流动，加快了气体的流动速度，使得旋转电容装置100的温度降低更快，进而提高了旋转电容装置100的性能，同时延长了旋转电容装置100的使用寿命。

进风口61优选设置在风扇套筒6靠近轴承41的一端，出风口62优选设置在风扇套筒6远离轴承41的一端，如此外界环境的气体先带走轴承41上的热量，提高了轴承41的散热效果，从而提高了轴承41的性能，进而提高了旋转电容装置100的性能。

通过对回旋加速器300的旋转电容装置100长期仔细研究分析，发现旋转电容装置100的电磁辐射屏蔽需要改善，从而更好地符合甚至超过国家医药行业标准(标准号为YY9706.102-2021)中有关医用电气设备电磁兼容(EMC)方面的要求。参考图1至图2，相应地，优选的实施例中，旋转电容装置100还可以包括外罩7，外罩7优选为金属材质，尤其是高导热的金属材质，外罩7可以罩设于风扇套筒6外。外罩7用于屏蔽电磁辐射，外罩7上设置有若干透气孔71，透气孔71用于供外罩7内的热量流出。外罩7起到高频电磁波屏蔽作用，降低了旋转电容装置100的高频电磁波，使旋转电容装置100在工作时能够满足医用电气设备电磁兼容相关法规要求，透气孔71便于外罩7内的热量流出，确保了旋转电容装置100的散热效果。

参考图3，在一些实施方式中，真空管81还被外罩7罩设，并沿由内往外的方向穿过外罩7。驱动装置9也可以设置成被外罩7罩设且未延伸出外罩7。

参考图1至图8，外罩7内可以设置有挡板72，挡板72设置在进风口61和出风口62之间且更靠近出风口62，以防止进风口61处的气体和出风口62处的气体在外罩7内形成循环流动。也就是说，挡板72设置在外罩7和风扇套筒6之间的间隙，挡板72的两端可以分别与外罩7和风扇套筒6连接，挡板72可以防止从出风口62流出的气体沿外罩7和风扇套筒6之间的间隙回流到进风口61，再进入风扇套筒6内，进而降低气体的降温效果。由于设置挡板72，出风口62流出的气体会进入外界环境，然后经过与外界环境交换热量，冷却后的气体再通过进风口61进入风扇套筒6，确保进入风扇套筒6内的气体为低温气体，进而确保了散热效果。

在一具体实施方式中，定子叶片21可以包括至少一个第一定子叶片211，定子叶片21可以包括至少一个第二定子叶片212，转子叶片32可以包括至少一个第一转子叶片321和至少一个第二转子叶片322，第一定子叶片211和第一转子叶片321能够相互重叠以形成第一电容，第二定子叶片212和第二转子叶片322能够相互重叠以形成第二电容。

定子组件2还可以包括定子支架22，定子支架22可以包括第一定子支架221和第二定子支架222，第一定子叶片211固定连接于第一定子支架221，第二定子叶片212固定连接于第二定子支架222。第一定子支架221和第二定子支架222分别电连接谐振腔内导体15和谐振腔外导体14，以分别保持第一定子叶片211与谐振腔内导体15同电位，第二定子叶片212和谐振腔外导体14同电位。

转子叶片32还包括转子支架323，第一转子叶片321和第二转子叶片322均固定连接于转子支架323，转子支架323通过第二联轴器33与绝缘转轴31连接。转子支架323通过第二联轴器33与绝缘转轴31连接，第二联轴器33不仅能够将绝缘转轴31的动力传递给转子支架323，而且第二联轴器33还可以补偿转子支架323和绝缘转轴31之间的由于制造和安装误差造成的偏差，同时第二联轴器33还具有一定程度的缓冲和隔离作用，能够减少振动和冲击的传递，从而保护设备和延长其寿命，第二联轴器33使得转子支架323和绝缘转轴31之间可以相对容易地拆卸和安装，这方便了转子支架323和绝缘转轴31的维护、更换。

参考图4至图9，本发明实施例还提供一种射频系统200，包括上述的旋转电容装置100、与谐振腔内导体15连接的D形电极即D形板210、靠近D形板210设置的粒子源(例如离子源220)以及通过射频传输线230依次连接的功率放大器240、旋转波导250和定向耦合器260，部分定向耦合器260设置于谐振腔外导体14的内部并与谐振腔内导体15连接，功率放大器240和旋转波导250设置于谐振腔外导体14的外部。D形板210形成可用于对质子加速的交变的高压电场，离子源220可以将氢气等电离成可用于电场加速及磁场偏转的等离子体，射频传输线230和旋转波导250能够承载高达20kW的总平均功率，整改传输损耗小于1dB，功率放大器240提供谐振器所需要大功率以产生必要的加速电压，配备硬件关闭信号以抑制高功率射频产生，定向耦合器260提供正向，反射和采样的射频电压给射频控制模块270。

参考图1至图8，在一些实施方式中，射频系统200还包括射频控制模块270和与射频控制模块270电连接的探针280，探针280与D形板210电连接，射频控制模块270还与功率放大器240和定向耦合器260电连接。探针280可以为电容Dee探针，电容Dee探针为射频控制模块270提供跟踪D形板210的电压样本，射频控制模块270可以为基于FPGA的PC板卡，为回旋加速器300产生高速定时信号。

参考图10，本发明实施例还提供一种回旋加速器300，包括用于提供粒子的粒子源(未示出)、用于对粒子运动方向进行调节的超导磁体(未示出)、用于对粒子进行加速的射频系统200。

具体的，回旋加速器300包括五大子系统，五大子系统包括离子源系统、射频(RF)系统、真空系统、超导磁体系统和引出系统。通过五大子系统之间复杂的相互作用，产生用于临床治疗或者研究的质子束。从外观上看，参考图10，回旋加速器300通常貌似一个圆柱体，拥有中间相隔一小段距离的两个半圆形圆柱电盒。射频系统200通过该间隔距离形成交变电场，在质子穿过时对其进行加速。随着偶极子将圆柱体分成两个独立的部分，一个电极呈字母“D”状，另一个电极则呈倒着的字母“D”状，这就是偶电极俗称“D形电极”的原因。D形电极中有一个磁场，引导粒子(例如质子)从一个D形电极到达另一个D形电极，而且质子经过这条狭缝时也会获得能量。

质子转向并沿着一条弯曲的路径返回到这条狭缝和反向的D形电极中。质子穿过狭缝并加速，然后进入反向的D形电极，再沿着弯曲的路径返回到狭缝和反向的D形电极中。如此不断重复，直至质子到达其中一个D形电极外边缘附近的引出点。这时，引出系统会引导质子束进入下游子系统，使质子束得以进一步改变，直至最终进入患者或者目标对象体内的靶区。由于质子穿过狭缝时，会加速，所以质子穿行的整条路径是一条向外延伸的螺旋状路径。

参考图11，本发明实施例还提供一种放射治疗系统400，包括用于进行旋转运动的治疗机架410、安装于治疗机架410上的治疗头420和如上述的回旋加速器300，回旋加速器300安装于治疗机架410。

具体的，放射治疗系统400例如包括以下几个部分：

一、粒子加速器：用于产生质子或氦离子、碳离子等离子束流，并将其输送到束流配送系统。粒子加速器可以是回旋加速器300。

二、束流配送系统：确保治疗处方参数的正确配送。包括治疗头420，其中有主动式束流扫描治疗头和被动式散射治疗头。

三、患者摆位系统：实现患者的准确、高效摆位，包括治疗床430和影像系统440。

四、治疗机架410：带动粒子加速器和束流配送系统围绕等中心进行旋转，实现粒子弧形放射治疗。

五、安全连锁系统：确保设备在操作和治疗过程中的安全性，防止意外事件和减少潜在风险。

六、控制软件系统：控制设备的操作和治疗过程，保障患者和操作者的安全，验证治疗计划数据和记录治疗过程数据等。

七、治疗计划系统：用于计划、优化和模拟放射治疗方案。根据患者的医学图像数据，生成高质量的弧形照射计划。

作为粒子加速器的回旋加速器300置于治疗机架410上，随治疗机架410一同旋转，治疗机架410带动回旋加速器300与束流配送系统围绕等中心进行旋转。例如，治疗机架410能够沿着圆弧旋转，从而带动束流旋转一定角度(例如190°，即-5°～185°，其中，将束流平行于治疗床430记为90°，将束流垂直于治疗床430且向下记为0°，将束流垂直于治疗床430且向上记为180°)，同时保持可接受的临床角度精度。圆弧的起点(例如，0°)定义为躺着的患者的上方点，圆弧的终点(例如，180°)定义为患者的下方点。治疗机架410运动结合治疗床430旋转的能力，足够覆盖所有临床治疗角度。回旋加速器300例如安装在治疗机架410上，在一个直角坐标系O-XYZ中，圆点O例如是等中心，治疗机架410的旋转轴例如是X轴，治疗床430的高度方向例如是Z轴，Y轴可根据X轴和Z轴确定，当患者平躺在治疗床430上时，可以认为患者处于水平方向，XOY平面内。

治疗机架410包括分别位于两端的两个机臂和位于机臂之间的机架主体，两个机臂分别与固定底座枢接，粒子加速器设置于机架主体上。例如可以将机臂的长度方向与治疗床430平行作为零度，而机架角度为机臂绕其旋转轴的旋转角度。

本发明实施例还提供一种用于回旋加速器300的旋转电容装置100的冷却方法，包括如下步骤：

提供上述用于回旋加速器300的旋转电容装置100；驱动装置带动绝缘转轴旋转，绝缘转轴带动转子叶片旋转；

冷却液在第一进液口421与第一出液口422之间进行循环，冷却液用于带走轴承41和绝缘转轴31上的热量；冷却液的流速与绝缘转轴的转速正相关。

扇叶63旋转，在进风口61与出风口62之间形成气流通道，对旋转电容装置100进行降温，扇叶的转速设置成等于或大于转子叶片的转速。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，在发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，所有的这些改变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于回旋加速器的旋转电容装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体连接并形成谐振腔真空室，所述第二壳体的外部设置有谐振腔外导体，所述谐振腔真空室的内部设置有谐振腔内导体，所述第一壳体设有安装面，所述安装面上设有用于与真空管相对接的开口，所述真空管的一端与所述开口对接，所述真空管的另一端与真空泵相连；

定子组件，所述定子组件设置于所述谐振腔真空室内，所述定子组件包括若干定子叶片，所述定子叶片包括电连接所述谐振腔内导体的若干第一定子叶片和电连接所述谐振腔外导体的若干第二定子叶片；

转子组件，所述转子组件包括绝缘转轴和设置于所述绝缘转轴上的若干转子叶片，所述转子叶片设置于所述谐振腔真空室内，所述转子叶片包括至少一个第一转子叶片和至少一个第二转子叶片，所述第一转子叶片对应所述第一定子叶片形成第一电容，所述第二转子叶片对应所述第二定子叶片形成第二电容，所述绝缘转轴延伸入所述谐振腔真空室且转动连接于所述第一壳体并延伸出第一壳体安装面；所述开口设置成在第一壳体与真空管相连之前可观察到定子组件与转子组件之间的对齐情况，开口的方向平行于转子叶片的旋转方向；

轴承组件，所述轴承组件包括套设于所述绝缘转轴上并用于支撑所述绝缘转轴的轴承和设置于所述轴承外的轴承罩，所述轴承罩位于第一壳体外且与第一壳体相固定，所述轴承罩设置有用于供冷却液进入所述轴承罩的第一进液口和用于供所述冷却液离开所述轴承罩的第一出液口，所述冷却液设置成用于流入所述轴承罩并绕着所述轴承流动，并带走所述轴承和所述绝缘转轴上的热量；

驱动装置，所述驱动装置设置于所述绝缘转轴远离所述转子组件的一端，用于带动所述绝缘转轴旋转，从而实现所述绝缘转轴带动所述转子叶片旋转，以使所述第一电容和所述第二电容周期性变化。

2.根据权利要求1所述的用于回旋加速器的旋转电容装置，其特征在于，所述绝缘转轴上设置有位于所述第一壳体外的水泵叶片，所述水泵叶片设置于所述轴承罩内并靠近所述第一壳体的安装面，所述水泵叶片用于驱动所述冷却液流动。

3.根据权利要求1所述的用于回旋加速器的旋转电容装置，其特征在于，所述绝缘转轴为空心结构，所述绝缘转轴设置有用于供冷却液进入所述绝缘转轴的第二进液口和用于供所述冷却液离开所述绝缘转轴的第二出液口，所述第二进液口设置于所述绝缘转轴靠近所述转子叶片的一端，所述第二出液口设置于所述绝缘转轴远离所述转子叶片的一端。

4.根据权利要求2所述的用于回旋加速器的旋转电容装置，其特征在于，所述第一进液口和所述第一出液口通过管道连接，所述水泵叶片驱动所述冷却液在所述轴承罩和所述管道内循环流动。

5.根据权利要求1所述的用于回旋加速器的旋转电容装置，其特征在于，还包括外罩，所述外罩固定于安装面上，并罩设于所述开口、轴承组件和驱动装置外，用于屏蔽电磁辐射。

6.根据权利要求1所述的用于回旋加速器的旋转电容装置，其特征在于，还包括风扇套筒和设置于所述风扇套筒内的扇叶，所述风扇套筒罩设于所述轴承组件外，所述扇叶设置于所述绝缘转轴并随所述绝缘转轴转动，所述风扇套筒上设置有靠近所述第一壳体安装面的进风口和远离所述第一壳体安装面的出风口，所述进风口用于供气体进入所述风扇套筒，所述出风口用于供所述气体离开所述风扇套筒，所述气体用于带走所述风扇套筒内的热量。

7.根据权利要求6所述的用于回旋加速器的旋转电容装置，其特征在于，还包括外罩，所述外罩罩设于所述风扇套筒外；或者，

所述外罩罩设于所述风扇套筒、所述驱动装置和至少部分所述真空管外。

8.根据权利要求7所述的用于回旋加速器的旋转电容装置，其特征在于，所述外罩上设置有若干透气孔，所述透气孔用于供所述外罩内的热量流出。

9.根据权利要求7所述的用于回旋加速器的旋转电容装置，其特征在于，所述外罩内设置有挡板，所述挡板设置在所述进风口和所述出风口之间，以防止所述进风口处的气体和所述出风口处的气体在所述外罩内形成循环流动。

10.一种射频系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任何一项所述的旋转电容装置、与所述谐振腔内导体连接的D形板、靠近所述D形板设置的离子源以及通过射频传输线依次连接的功率放大器、旋转波导和定向耦合器，部分所述定向耦合器设置于所述谐振腔外导体的内部并与所述谐振腔内导体连接，所述功率放大器和所述旋转波导设置于所述谐振腔外导体的外部。

11.一种回旋加速器，其特征在于，包括用于提供粒子的粒子源、用于对粒子运动方向进行调节的超导磁体、用于对粒子进行加速的权利要求10所述的射频系统。

12.一种放射治疗系统，其特征在于，包括用于进行旋转运动的治疗机架、安装于治疗机架上的治疗头和如权利要求11所述的回旋加速器，所述回旋加速器安装于所述治疗机架。