[發(fā)明專利]醫(yī)用超導(dǎo)回旋加速器諧振腔電容調(diào)諧裝置及方法

有效

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• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106535461B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋云濤;陳根;巢楚頡;丁開忠
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥中科離子醫(yī)學(xué)技術(shù)裝備有限公司
• 主分類號: H05H13/00
• 分類號: H05H13/00;H05H7/20
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超導(dǎo)回旋加速器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種醫(yī)用超導(dǎo)回旋加速器諧振腔電容調(diào)諧裝置及方法。

背景技術(shù)

回旋加速器不僅在核物理、粒子及固態(tài)物理等基礎(chǔ)科研領(lǐng)域獲得廣泛使用，同時在醫(yī)學(xué)PET診斷、質(zhì)子治療、同位素生產(chǎn)和工業(yè)輻照等應(yīng)用領(lǐng)域占有重要地位。建造擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的醫(yī)用回旋加速器，并使其順利投入運行勢在必行。

在設(shè)計醫(yī)用超導(dǎo)回旋加速器腔體時，首先應(yīng)該滿足諧振頻率的要求，因為加速器的工作頻率單一，所以要求腔體頻率選擇性陡峭，但是，為了配合磁鐵的工作頻率，希望腔體的頻率在某一范圍可調(diào)，即要求諧振點有幾兆的范圍可調(diào)，這就需要有效的頻率調(diào)節(jié)機構(gòu)。但是由于加速器在正常運行狀態(tài)下，射頻系統(tǒng)存在熱效應(yīng)，使得腔體諧振頻率在熱平衡過程前后出現(xiàn)較大偏差，該偏差的存在導(dǎo)致與理論設(shè)計值不符，無法實現(xiàn)束流的正確加速及引出。因此，在設(shè)計諧振腔時，頻率調(diào)節(jié)裝置要處于動態(tài)調(diào)諧狀態(tài)，通過實時移動微調(diào)電容板來補償熱效應(yīng)引起的頻率漂移。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)用超導(dǎo)回旋加速器諧振腔電容調(diào)諧裝置及方法，用于調(diào)節(jié)諧振腔頻率，使諧振腔工作在諧振狀態(tài)；通過改變微調(diào)電容與地間的間距，改變微調(diào)電容的電容量來實現(xiàn)諧振腔頻率的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種醫(yī)用超導(dǎo)回旋加速器諧振腔電容調(diào)諧裝置，該裝置包括腔體、以及設(shè)置在腔體內(nèi)并端與端相對設(shè)置的兩組DEE板；每組所述DEE板上、下兩側(cè)分別垂直連接一個內(nèi)桿；所述腔體內(nèi)設(shè)有相對于每個Dee板一端面移動的調(diào)諧結(jié)構(gòu)，該調(diào)諧結(jié)構(gòu)由調(diào)諧電容板和移動桿構(gòu)成。

每個所述調(diào)諧結(jié)構(gòu)由調(diào)諧電容板與移動桿組成，所述調(diào)諧電容板由金屬銅制成，所述移動桿一端與電容板相連，另一端穿過腔體外壁及磁體與驅(qū)動電機相連，與所述內(nèi)桿相對的腔體上分別連接有反饋探頭。

該電容調(diào)諧裝置分別分布在左、右腔體的中平面，并采用對稱的結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)桿、調(diào)諧電容板、移動桿位于諧振腔一單腔體內(nèi)。

所述移動桿另一端連接有驅(qū)動電機，所述反饋探頭與腔體相連，檢測腔體內(nèi)射頻信號，用于反饋給控制系統(tǒng)來控制驅(qū)動電機調(diào)節(jié)移動桿左右移動。

所述反饋探頭分布在左、右腔體上，通過控制系統(tǒng)對反饋信號進行處理，獲得腔體的失諧信息及左、右腔體調(diào)諧電容板的位置信息。

所述電容板與移動桿相連，移動桿一端為電機驅(qū)動端口，根據(jù)位置信號以及控制信號驅(qū)動移動桿左右移動，調(diào)節(jié)Dee板外側(cè)與外腔壁之間的電容來實現(xiàn)調(diào)諧。

所述單腔體內(nèi)的調(diào)諧結(jié)構(gòu)，電容板通過移動桿左、右移動，通過改變諧振腔的諧振回路中電容值來調(diào)節(jié)腔體頻率。

一種醫(yī)用超導(dǎo)回旋加速器諧振腔電容調(diào)諧方法，該調(diào)諧方法包括下述步驟：

1)根據(jù)諧振腔物理設(shè)計分析，計算出電容板的尺寸和安裝位置，以及腔體外壁和磁體開孔尺寸；

2)將移動桿一端與電容板連接，另一端穿過腔體外壁及磁體放置在計算的位置，并與驅(qū)動電機相連；

3)使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀調(diào)節(jié)諧振頻率，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀一端接在饋線輸入端，測量反射系數(shù)S₁₁，觀察S₁₁最小值對應(yīng)的頻率點f₁，將f₁與諧振頻率f₀對比，若f₁>f₀，緩慢向左移動電容板，反之，則向右移動電容板，同時觀察S₁₁最小值對應(yīng)頻率點的變化；當(dāng)f₁＝f₀時，停止移動電容板，達(dá)到諧振腔工作的頻率點。

步驟2)中，所述調(diào)諧電容板放置在腔體中平面，與Dee板外側(cè)形成一個可調(diào)電容；調(diào)諧電容板與移動桿的一端相連，移動桿另一端與驅(qū)動電機相連，通過驅(qū)動電機左右移動調(diào)諧電容板，用于諧振回路中電容值的大小，改變頻率，使得加速腔達(dá)到諧振狀態(tài)；所述腔體內(nèi)通過反饋探頭檢測腔體內(nèi)射頻信號，用于反饋給控制系統(tǒng)來驅(qū)動電機自動調(diào)節(jié)移動桿左右移動。

本發(fā)明的有益效果：

1)本發(fā)明采用在腔體中平面進行左、右移動調(diào)諧結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)頻率的調(diào)節(jié)，調(diào)諧結(jié)構(gòu)與耦合結(jié)構(gòu)分離，可以降低腔體打火可能性，使腔體運行更穩(wěn)定。

2)本發(fā)明通過自動控制電容板的左右移動來調(diào)節(jié)頻率，避免加速器腔體失諧，且解決了手動調(diào)諧靠操作人員的經(jīng)驗調(diào)整，調(diào)節(jié)時間較長的缺點，實現(xiàn)了自動調(diào)諧的功能；

附圖說明

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。