[實用新型]一種用于質子治療裝置慢引出系統的線性掃頻信號發生器

有效

• 申請號: 201520899568.1
• 申請日: 2015-11-12
• 公開（公告）號: CN205215970U
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 劉永芳;谷鳴;袁啟兵;童金
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;楊希

技術領域

本實用新型涉及一種頻率調制信號的發生裝置，尤其涉及一種用于質子 治療裝置慢引出系統的線性掃頻信號發生器。

背景技術

質子束在人體內的能量呈現Bragg峰特性，這使得在各種放射治療癌癥 的方法中質子束治療相較于常規的治療方法有其獨特的優勢。近幾年來，隨 著加速器技術的發展，用于治療腫瘤的質子加速器得到了迅速的發展。質子 加速器的束流引出方案多采用共振慢引出的方式，這種引出方案具有引出效 率高，引出束流品質好的優點。

共振慢引出的原理是調節束流參數使其處于臨界值，然后通過外加橫向 RFKO(RF-knockout)電場激勵使部分粒子進入不穩定區從而被引出。RFKO 慢引出的重要優點是引出過程加速器的Lattic參數不需要改變。

外加的橫向干擾是通過外加激勵信號實現的。激勵信號是一定帶寬的窄 帶信號。對于激勵信號的生成可以采用以下兩種方式實現，第一種，采用三 角波與正弦波FM調制實現(例如作者K.Nodaa,T.Furukawab,S.Shibuya的 “AdvancedRF-KOslow-extractionmethodforthereductionofspillripple” (NuclearInstrumentsandMethodsinPhysicsResearch))；第二種，采用外置 DDS芯片實現信號的生成(例如作者K.Mizushima,S.Sato,T.Shirai,T.Furukawa 的“DevelopmentofbeamcurrentcontrolsysteminRF-knockoutslowextraction” (NuclearInstrumentsandMethodsinPhysicsResearchB)，作者童金的“基于 FPGA和DDS的質子同步加速器共振慢引出信號源研制”)。然而，第一種FM 調制采用間接生成窄帶頻率信號的方式，這種方式生成的信號頻帶內頻率跳 變值太高(1KHz)；第二種采用DDS芯片的方式是一種直接信號生成方式， 這種方式雖然實現方便，但是改變輸出信號的參數時需要采用總線通信，因 此無法做到輸出信號參數改變的實時快速響應。

實用新型內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本實用新型旨在提供一種用于質子 治療裝置慢引出系統的線性掃頻信號發生器，以為質子治療裝置慢引出系統 提供高速高精度線性掃頻信號，并能夠實時更新該信號的參數。

本實用新型所述的一種用于質子治療裝置慢引出系統的線性掃頻信號發 生器，其包括：

FPGA芯片，其包括：

頻率可調鎖相環，其接收并根據外圍輸入的系統時鐘信號以及時鐘變頻 控制字，輸出變頻時鐘信號；

與所述頻率可調鎖相環連接的控制邏輯單元，其接收并根據所述變頻時 鐘信號以及外圍輸入的掃頻參數，輸出掃頻起始頻率控制字、掃頻終止頻率 控制字、頻率跳變間隔控制字及掃頻周期頻率控制字；

與所述控制邏輯單元連接的頻率累加器，其接收所述變頻時鐘信號以及 所述掃頻起始頻率控制字、掃頻終止頻率控制字、頻率跳變間隔控制字及掃 頻周期頻率控制字，并輸出對應的頻率控制字；

與所述控制邏輯單元以及頻率累加器連接的相位累加器，其接收所述變 頻時鐘信號以及頻率控制字，并輸出與該頻率控制字對應的正弦信號相位序 列值；以及

與所述控制邏輯單元以及相位累加器連接的預存有正弦信號的相位幅度 對應信息的ROM，其接收所述變頻時鐘信號以及正弦信號相位序列值，并輸 出與該正弦信號相位序列值對應的正弦信號幅度序列值；

與所述FPGA芯片連接的數模轉換器，其對所述正弦信號幅度序列值進 行數模轉換；以及

與所述數模轉換器連接的低通濾波器，其對所述數模轉換器輸出的信號 進行濾波，并輸出線性掃頻信號。

在上述的用于質子治療裝置慢引出系統的線性掃頻信號發生器中，所述 低通濾波器為MFB結構的低通濾波器。

在上述的用于質子治療裝置慢引出系統的線性掃頻信號發生器中，所述 低通濾波器為五階巴特沃斯濾波器。

在上述的用于質子治療裝置慢引出系統的線性掃頻信號發生器中，所述 低通濾波器的截止頻率為10MHz。