[發(fā)明專(zhuān)利]新型回旋加速器幅度穩(wěn)定度測(cè)量系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711330335.X
• 申請(qǐng)日: 2017-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108120888A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋云濤;陳根;彭振;趙燕平;陳永華;楊慶喜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)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(lèi)號(hào): G01R31/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發(fā)明公開(kāi)了一種新型回旋加速器幅度穩(wěn)定度測(cè)量系統(tǒng)，pickup取樣信號(hào)通過(guò)電容耦合提取腔體信號(hào)，并作為幅度穩(wěn)定度測(cè)定的取樣信號(hào)；信號(hào)調(diào)理模塊包括壓控放大器和壓控衰減器，信號(hào)調(diào)理模塊用于將取樣信號(hào)調(diào)理到數(shù)字化動(dòng)態(tài)濾波器的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，并將信號(hào)輸出至數(shù)字化動(dòng)態(tài)濾波器；數(shù)字化動(dòng)態(tài)檢波器包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、可編程邏輯門(mén)陣列、鎖相環(huán)和電源模塊；LABVIEW顯控界面主要為新型回旋加速器幅度穩(wěn)定度提供信號(hào)處理和顯示功能。本發(fā)明能夠針對(duì)腔體的取樣信號(hào)進(jìn)行精確檢波整形，并輸出為T(mén)TL電平的數(shù)字化高精度動(dòng)態(tài)檢波信號(hào)，本發(fā)明具有系統(tǒng)集成化程度高、體積小、制造簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠、通用性好等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于回旋加速器技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及新型回旋加速器幅度穩(wěn)定度測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超導(dǎo)回旋加速器因其特有的緊湊特性和低功耗等特性越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于PET(positron emission tomography)診斷、同位素生產(chǎn)和質(zhì)子治療等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。其中，諧振腔是超導(dǎo)回旋加速器重要的部件之一，諧振腔主要提供離子加速的電場(chǎng)。諧振腔的工作狀態(tài)直接影響束流品質(zhì)。但是在諧振腔運(yùn)行的過(guò)程中由于電磁熱效應(yīng)、機(jī)械振動(dòng)、束流負(fù)載效應(yīng)等因素，會(huì)導(dǎo)致諧振腔不能穩(wěn)定的運(yùn)行在規(guī)定的工作狀態(tài)下，導(dǎo)致功率源反射功率過(guò)大，損壞傳輸系統(tǒng)和功率源，諧振腔的失諧導(dǎo)致諧振腔間隙電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致束流品質(zhì)的下降和束流丟失。為了解決此類(lèi)問(wèn)題，幅度穩(wěn)定控制系統(tǒng)是回旋加速器腔體低電平控制系統(tǒng)的主要組成部分，其主要功能是完成整個(gè)加速器系統(tǒng)各腔體之間的高頻幅值的設(shè)定與穩(wěn)定、雜波調(diào)制的抑制等。隨著數(shù)字化技術(shù)的提高，國(guó)內(nèi)外的高頻低電平控制經(jīng)歷了從純模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)到半模擬半數(shù)字實(shí)現(xiàn)，再到純數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)，超導(dǎo)回旋加速器SC200為了保持低電平控制系統(tǒng)的低延遲和靈活性，采用半模擬半數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)低電平控制系統(tǒng)完成對(duì)超導(dǎo)回旋加速器腔體電壓的穩(wěn)定控制。對(duì)于超導(dǎo)回旋加速器SC200的長(zhǎng)期幅度穩(wěn)定度要求達(dá)到0.04％，這就需要一種測(cè)量系統(tǒng)能夠度量超導(dǎo)回旋加速器的幅度。超導(dǎo)回旋加速器幅度穩(wěn)定度測(cè)量方法可以分為三類(lèi)，一類(lèi)采用頻譜法和示波器法，該方法主要通過(guò)將腔體取樣信號(hào)和頻譜儀直接相連，通過(guò)頻譜儀提取腔體的電壓信號(hào)，從而判斷腔體電壓的穩(wěn)定特性，該方法的優(yōu)點(diǎn)是直接方便，易于操作。但干擾較大造成電壓穩(wěn)定度的測(cè)量誤差較大，適用于雜波和噪聲較小系統(tǒng)。一類(lèi)采用SR844鎖定放大器測(cè)量幅度穩(wěn)定度，與頻譜法連接方式相同，將腔體取樣信號(hào)和SR844鎖定放大器直接相連，通過(guò)SR844鎖定放大器提取腔體的電壓信號(hào)，從而判斷腔體電壓的穩(wěn)定特性。由于測(cè)量?jī)x器SR844鎖定放大器的增益準(zhǔn)確度為±0.25dB,增益穩(wěn)定度為0.2％/℃，達(dá)不到測(cè)量幅度穩(wěn)定度指標(biāo)的所需精度。所以SR844鎖定放大器測(cè)量結(jié)果僅作為參考。另外一類(lèi)測(cè)量腔體幅度穩(wěn)定度的方法是間接測(cè)量法，該方法將提取的腔體信號(hào)傳輸都模擬動(dòng)態(tài)檢波器，然后將模擬動(dòng)態(tài)檢波器的出輸值傳入到動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀。該測(cè)量方法相比較與前兩種測(cè)量方法精度較高，但是這種系統(tǒng)主要采用模擬器件實(shí)現(xiàn)，具有體積大、功耗低等缺點(diǎn)，在高精度系統(tǒng)中已經(jīng)逐漸被淘汰。微波檢波器和數(shù)字正交檢波器逐漸成為新的檢波方式，微波檢波器主要通過(guò)微波器件實(shí)現(xiàn)對(duì)幅度的提取和直接判決操作，而數(shù)字正交檢波器主要是通過(guò)AD采樣后直接采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度提取和判決操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供新型回旋加速器幅度穩(wěn)定度測(cè)量系統(tǒng)，能夠針對(duì)腔體的取樣信號(hào)進(jìn)行精確檢波整形，并輸出為T(mén)TL電平的數(shù)字化高精度動(dòng)態(tài)檢波信號(hào)，本發(fā)明具有系統(tǒng)集成化程度高、體積小、制造簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠、通用性好等特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

新型回旋加速器幅度穩(wěn)定度測(cè)量系統(tǒng)，包括Pickup取樣信號(hào)、信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)字化動(dòng)態(tài)濾波器、Labview顯控界面；

所述pickup取樣信號(hào)通過(guò)電容耦合提取腔體信號(hào)，并作為幅度穩(wěn)定度測(cè)定的取樣信號(hào)；

所述信號(hào)調(diào)理模塊包括壓控放大器和壓控衰減器，所述信號(hào)調(diào)理模塊用于將取樣信號(hào)調(diào)理到數(shù)字化動(dòng)態(tài)濾波器的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，并將信號(hào)輸出至數(shù)字化動(dòng)態(tài)濾波器；