[發明專利]一種超導質子裝置能量選擇系統及其實現方法

有效

• 申請號: 201710875427.X
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107635348B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 鄭金星;宋云濤;支博;江峰;朱雷;張午權;韓曼芬;王鵬彧;李明;曾憲虎;王成
• 申請（專利權）人: 合肥中科離子醫學技術裝備有限公司
• 主分類號: H05H13/00
• 分類號: H05H13/00;H05H7/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種超導質子裝置能量選擇系統，其特征在于，該能量選擇系統包括：

降能段A：對進入的質子束流進行降能、能散度和發散度的調節；

聚焦校正段B：對束流的發散度進行檢測，將信號反饋到控制系統，控制系統調節磁場的大小，對束流的運動軌跡進行校正；

偏轉段C：使能散度越大的質子在徑向偏離束流中心軌道的幅度也越大；

二次聚焦段D：使束流在該段再一次的聚焦；

能量選擇段E：使只有在設計中心位置的束流能夠通過，實現對束流的初步篩選；

所述控制系統包括降能器、移動準直器一、束流檢測器、移動準直器二、能量選擇控制系統、選擇狹縫、二極鐵、四極鐵、校正鐵、真空計、分子泵；

其中，所述能量選擇控制系統包括有PLC控制器，與PLC控制器通過數據線連接的工業交換機，與工業交換機通過數據線連接的工業觸摸屏，與工業交換機通過數據線連接的遠程IO模塊，與工業交換機通過數據線連接的驅動器，與工業交換機通過數據線連接的電源，與工業交換機通過數據線連接的真空計，與工業交換機通過數據線連接的分子泵，與工業交換機通過數據線連接的束流檢測器；

所述遠程IO模塊分別連接到降能器、選擇狹縫、移動準直器一、移動準直器二；所述的驅動器分別連接到降能器、選擇狹縫以及移動準直器一、移動準直器二；所述的電源分別連接到二極鐵、四極鐵以及校正鐵；

所述的驅動器包含驅動器一、驅動器二、驅動器三、驅動器四、驅動器五、驅動器六；所述的電源包含電源一、電源二、電源三；所述的PLC控制器是安全型PLC，能夠構建故障安全系統；所述的遠程IO模塊是安全的IO模塊，能實現安全的信號采集和通信；

所述的控制系統工作步驟為：束流檢測器把檢測到的能選系統的輸入能量值通過以太網發送到PLC控制器，PLC控制器根據設定能量值，通過以太網發送位置值命令給降能器、選擇狹縫、移動準直器一、移動準直器二，初步調節束流能量、束流能散度以及束流截面，通過以太網發送電流值命令給電源，通過電源控制二極鐵實現束流偏轉，通過電源控制四極鐵實現束流聚焦，通過電源控制校正鐵微調質子束方向，束流檢測器把檢測到的能選系統的輸出能量值通過以太網發送到PLC控制器，監控能量選擇系統束流輸出，并形成反饋回路；PLC控制器通過以太網控制分子泵對真空管路進行抽真空，真空計測量真空管路內部真空度，并通過以太網發送給PLC控制器進行監控。

2.根據權利要求1所述的一種超導質子裝置能量選擇系統，其特征在于，所述降能段A包括支撐底座、調整平臺、固定鉛黃銅準直器、對稱安裝的一對降能器、真空腔體一、移動準直器一、固定石墨準直器、束流檢測器一、移動準直器二、真空腔體二；其中，降能器中包含伺服電機、滑動平臺、連接法蘭、限位開關、光柵尺、波紋管、水冷管、能選件；伺服電機運動，通過同步帶和滑動平臺傳動連接，帶動能選件前端的石墨運動，對稱安裝的兩個降能器同時運動，調整石墨楔在束流運動方向的厚度，從而將質子束流的能量降到指定的強度，并且通過限位開關和光柵尺的檢測反饋作用，使石墨楔的定位更加的精準。

3.根據權利要求1所述的一種超導質子裝置能量選擇系統，其特征在于，所述聚焦校正段B包含有四極鐵一、四極鐵二、校正鐵一和束流檢測器二；束流檢測器二對束流的運動軌跡進行檢測，將信號反饋到計算機控制系統，控制系統通過控制校正鐵一的電流強度調節磁場的大小，從而實現對束流運動軌跡的校正。

4.根據權利要求1所述的一種超導質子裝置能量選擇系統，其特征在于，所述偏轉段C由一個二極鐵構成，二極鐵的磁場是豎直向上的均勻磁場，質子在磁場中受到水平方向的洛倫茲力而向內發生偏轉，能散度越大的質子在徑向偏離束流中心軌道的幅度也越大。

5.根據權利要求1所述的一種超導質子裝置能量選擇系統，其特征在于，所述二次聚焦段D包含有四極鐵三、四極鐵四、校正鐵二和束流檢測器三，該段的磁鐵使束流在該段再一次的聚焦。