[發明專利]一種基于射頻偏轉腔技術的質子束流立體角分配裝置

有效

• 申請號: 202110007647.7
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112870560B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 方文程;趙振堂;譚建豪;黃曉霞;肖誠成
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 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

1.一種基于射頻偏轉腔技術的質子束流立體角分配裝置，其設置于治療支架的上游，其特征在于，包括：

功率源系統，其數量為2套，設置為提供脈沖微波功率；

射頻結構系統，其與2套功率源系統連接，包括依次連接的波導結構和射頻偏轉結構；射頻偏轉結構具備兩個獨立且彼此正交的極化方向，設置為通過2套功率源系統的脈沖微波功率生成兩個獨立且正交的微波電磁場，并通過微波電磁場對質子束流提供兩個獨立且正交的橫向偏轉力，使得質子束流在橫向偏轉力的作用下偏轉一立體角并發射至所述治療支架；以及

低電平系統，其數量為2套并分別與2套功率源系統連接，設置為獨立控制其對應的功率源系統的脈沖微波功率的輸出功率，從而通過不同的脈沖微波功率的輸出功率，使得質子束流以不同的立體角發射至所述治療支架。

2.根據權利要求1所述的基于射頻偏轉腔技術的質子束流立體角分配裝置，其特征在于，所述射頻結構系統的數量為2套，每一套射頻結構系統分別包括一組波導結構和一個極化方向固定的射頻偏轉結構，每個射頻偏轉結構分別與一套功率源系統相連；2套射頻結構系統中的2個射頻偏轉結構分別為一個水平極化方向的射頻偏轉結構和一個垂直極化方向的射頻偏轉結構。

3.根據權利要求2所述的基于射頻偏轉腔技術的質子束流立體角分配裝置，其特征在于，所述水平極化方向的射頻偏轉結構和垂直極化方向的射頻偏轉結構位于同一軸線上。

4.根據權利要求1所述的基于射頻偏轉腔技術的質子束流立體角分配裝置，其特征在于，所述射頻結構系統的數量為1套，所述射頻結構系統包括兩組波導結構、與兩組波導結構同時連接的一個極化方向可變的射頻偏轉結構；所述射頻偏轉結構為一個同時存在兩個獨立且彼此正交的極化方向的射頻偏轉結構。

5.根據權利要求1所述的基于射頻偏轉腔技術的質子束流立體角分配裝置，其特征在于，所述功率源系統包括依次連接的微波信號源、固態放大器和速調管，所述低電平系統與所述固態放大器連接；所述微波信號源設置為提供一連續微波信號，所述固態放大器設置為將連續微波信號放大至脈沖微波信號；所述速調管設置為將所述脈沖微波信號轉換為脈沖微波功率并輸出。

6.根據權利要求5所述的基于射頻偏轉腔技術的質子束流立體角分配裝置，其特征在于，所述功率源系統還包括與所述固態放大器直接連接且通過調制器與所述速調管的觸發信號源。

7.根據權利要求6所述的基于射頻偏轉腔技術的質子束流立體角分配裝置，其特征在于，所述觸發信號源設置為輸出一時間控制信號，以控制固態放大器和調制器的工作時間。

8.根據權利要求7所述的基于射頻偏轉腔技術的質子束流立體角分配裝置，其特征在于，所述微波信號源設置為提供一毫瓦級功率的連續微波信號；所述固態放大器設置為根據所述時間控制信號，將連續微波信號放大至百瓦級功率的脈沖微波信號；調制器設置為根據所述時間控制信號，產生相應的幾十千伏的直流高壓信號；速調管設置為根據所述直流高壓信號將所述脈沖微波信號轉換為兆瓦級的脈沖微波功率。

9.根據權利要求1所述的基于射頻偏轉腔技術的質子束流立體角分配裝置，其特征在于，所述射頻結構系統還包括與所述射頻偏轉結構連接的高功率負載，所述高功率負載設置為吸收剩余的脈沖微波功率。

10.根據權利要求1所述的基于射頻偏轉腔技術的質子束流立體角分配裝置，其特征在于，所述立體角由俯仰角和方位角表示；所述俯仰角由質子束流的能量來決定，以相同的方位角和不同的俯仰角發射至所述治療支架的、不同能量的質子束流在治療支架的出口處匯聚在同一處束流軌道上；且以不同的方位角發射至所述治療支架的質子束流，在治療支架的出口處匯聚在對應于不同照野的多個束流軌道上。