[發(fā)明專利]醫(yī)用電子直線加速器的雙調(diào)制器控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310099513.8
• 申請(qǐng)日: 2013-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN103203079A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳建興;王小軍;王春波;沙亮;高陽(yáng);柘江;彭東風(fēng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇海明醫(yī)療器械有限公司
• 主分類號(hào): A61N5/10
• 分類號(hào): A61N5/10
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;郭德忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)用電子直線加速器，具體涉及醫(yī)用電子直線加速器的調(diào)制器，屬于醫(yī)用電子直線加速器控制技術(shù)領(lǐng)域

背景技術(shù)

醫(yī)用加速器是指專門用于臨床醫(yī)學(xué)的加速器，當(dāng)前醫(yī)用加速器的代表是醫(yī)用電子直線加速器，醫(yī)用電子直線加速器不僅是加速器中臺(tái)數(shù)最多的一種，也是各種放射治療裝置中臺(tái)數(shù)最多的一種，醫(yī)用電子直線加速器是最主要的放射治療裝置。

在使用微波電場(chǎng)加速電子的加速器中，為了得到盡可能高的加速電場(chǎng)，瞬時(shí)微波功率很大，達(dá)到MW量級(jí)，因此微波源都是脈沖工作的，脈沖調(diào)制器是向這種微波源提供脈沖功率的電源。微波源的任務(wù)是產(chǎn)生并輸出具有一定頻率、一定脈沖包絡(luò)寬度、一定重復(fù)頻率、一定大小功率的超高頻振蕩。除振蕩頻率是由磁控管決定，重復(fù)頻率是由觸發(fā)器決定的外，脈沖寬度和脈沖功率是由調(diào)制器決定的。由此可見，調(diào)制器的任務(wù)是輸出一系列振蕩器所需的具有足夠大功率的、一定重復(fù)頻率和一定寬度、波形合適的脈沖電壓。

在電子直線加速器中，除上述磁控管振蕩器需要由脈沖調(diào)制器提供脈沖電壓外，電子的注入也要求有一定波形、脈沖幅度的脈沖電壓。由于電子注入一路的負(fù)載很輕，所以常常和磁控管振蕩器共用一臺(tái)調(diào)制器，脈沖變壓器副邊的兩組線圈給出重復(fù)頻率和脈沖寬度相同、幅度不同的兩路脈沖電壓。

目前磁控管與柵控電子槍共用一臺(tái)調(diào)制器在實(shí)際使用中存在下面幾方面的問題：

（1）柵控電源的正柵壓脈沖與槍高壓脈沖合成時(shí)，不可能完全同步，造成高壓脈沖頂部的柵壓脈沖形狀不對(duì)，由三個(gè)脈沖構(gòu)成，不利于電子槍束流的正確控制。

（2）高壓脈沖和正柵壓脈沖合成時(shí)，高壓脈沖前沿的高頻成分相當(dāng)豐富，對(duì)正柵壓脈沖干擾非常大，導(dǎo)致正柵控脈沖在高壓脈沖的高壓僅上升到1250V時(shí)，就受到嚴(yán)重干擾，柵控脈沖頂部振蕩嚴(yán)重超標(biāo)，在高壓脈沖的高壓上升到40kV時(shí)，正柵壓脈沖頂部振蕩達(dá)±300V左右，完全超過柵控電源的控制范圍，柵控電子槍處于不正常工作狀態(tài)，發(fā)射的束流不管是形狀還是強(qiáng)度都不符合系統(tǒng)要求，導(dǎo)致在實(shí)際使用時(shí)靠提高電子槍的燈絲電流來滿足系統(tǒng)的要求，大大縮短了電子槍的使用壽命。另外，該高頻分量通過柵控電源（AIC系統(tǒng)與主控系統(tǒng)通訊電纜）傳遞到系統(tǒng)的各低壓控制系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)通訊不穩(wěn)。

（3）電子槍的結(jié)構(gòu)決定了電子槍的陰柵組件與陽(yáng)極之間存在一定的分布電容，該電容將高壓脈沖耦合至電子槍柵極，導(dǎo)致每個(gè)柵控脈沖的前1μs基本不能控制發(fā)射束流，使得電子線束流難以精確控制和調(diào)整到最好的狀態(tài)。

（4）磁控管高壓、電子槍高壓脈沖同用一臺(tái)脈沖變壓器，脈沖高壓的后沿受磁控管特性限制導(dǎo)致非常長(zhǎng)（8μs以上），調(diào)制器系統(tǒng)中又不具備后沿切割功能，另外對(duì)于后沿成分如此大的高壓脈沖國(guó)內(nèi)尚無成熟的技術(shù)對(duì)后沿切割。

（5）因同用一臺(tái)脈沖變壓器，柵控電子槍的脈沖高壓幅值受磁控管工作狀態(tài)限制，不能單獨(dú)給出電子槍所需的高壓，所獲得的高壓無法達(dá)到電子槍指定工作狀態(tài)。導(dǎo)致電子槍發(fā)射束流小，在實(shí)際使用時(shí)靠提高電子槍的燈絲電流來滿足系統(tǒng)的要求，大大縮短了電子槍的使用壽命。另外，電子槍發(fā)射的束流初速度無法控制，難以滿足超寬能量范圍醫(yī)用電子直線加速器的對(duì)于注入加速管內(nèi)腔的束流初速度可控的技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種醫(yī)用電子直線加速器的雙調(diào)制器控制系統(tǒng)，利用數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)控制兩套高壓調(diào)制器分別給磁控管和柵控電子槍供電，具備獨(dú)立控制、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整電子槍發(fā)射能力、發(fā)射特定波形束流和保證發(fā)射束流控制精度的特性。

醫(yī)用電子直線加速器的雙調(diào)制器控制系統(tǒng)，包括數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)、磁控管調(diào)制器、柵控電子槍調(diào)制器、磁控管、柵控電子槍、加速管、三個(gè)微波檢測(cè)電路、反饋式微波系統(tǒng)、治療頭和自動(dòng)劑量控制系統(tǒng)；