[發(fā)明專利]一種用于粒子治療裝置的超薄束流剖面探測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110086406.6
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112904401A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 徐治國
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所;惠州離子科學研究中心
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29;A61N5/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發(fā)明涉及一種用于粒子治療裝置的超薄束流剖面探測系統(tǒng)，其包括薄膜、加速絲網、微通道板、信號讀出陽極板和支架；薄膜用于產生二次電子，放置在束流方向；加速絲網用于對二次電子進行加速，位于薄膜的下部，與薄膜一起固定在支架的頂部；微通道板固定在支架的底部，與薄膜之間形成漂移電場，加速后的二次電子經漂移電場到達微通道板進行放大；信號讀出陽極板設置在微通道板的下方，與微通道板一起固定在支架的底部；用于收集放大后的二次電子產生電流信號，將該電流信號傳輸至位于探測系統(tǒng)外部的多通道電流數(shù)字轉換電路后記錄，實現(xiàn)對束流的位置及包絡信息測量。本發(fā)明既能夠實時的監(jiān)測束流位置和剖面信息，同時不會對束流的性能產生實質影響。

技術領域

本發(fā)明涉及一種質子、碳離子及輕子治療裝置技術領域，特別是關于一種用于粒子治療裝置的超薄束流剖面探測系統(tǒng)。

背景技術

質子、碳離子及輕粒子治療腫瘤技術是一種療效顯著，且具有很大發(fā)展?jié)摿Φ哪[瘤治療手段。其用于放射治療既有生物學優(yōu)勢，又有劑量分布優(yōu)勢Bragg峰(離子能量大部分沉積在射程的末端)，能實現(xiàn)在臨床照射治療中高精度(毫米量級)，高療效和高安全性。目前在世界范圍內粒子治療裝置數(shù)量迅速增加，相關技術也日新月異。

粒子治療裝置的束流配送系統(tǒng)需要按照治療計劃系統(tǒng)的要求改變束流的參數(shù)并將束流照射到預期的位置。無論采用什么樣的束流配送方式，粒子治療裝置均采用掃描磁鐵實現(xiàn)大野照射。束流在進入掃描磁鐵前的位置或包絡發(fā)生微弱變化會被掃描磁鐵放大，會對掃描后的束流產生比較明顯的影響，進而影響束流配送的精度。特別是在使用旋轉機架實現(xiàn)多種入射角度治療時，進入旋轉機架的束流參數(shù)發(fā)生微弱的變化多會被旋轉機架放大，進而對束流配送的準確性產生較大的影響。為了防止上述問題的發(fā)生，一些粒子治療裝置都要在掃描磁鐵前或束流進入旋轉機架前安裝一種用于束流位置和束流剖面監(jiān)測的探測器系統(tǒng)，用于實時的監(jiān)測束流狀態(tài)，在束流位置或FWHM(半高全寬)超過閾值時發(fā)出聯(lián)鎖信號。同時用于監(jiān)測束流的探測不能對束流的能量和能量分散產生較明顯的影響，否則會影響束流的品質。

基于上述考慮,目前粒子治療裝置多采用的方式有束暈間接測量和薄電離室測量兩種方法監(jiān)測束流位置及束流的FWHM。通過束暈監(jiān)測束流的位置既不會對束流本身產生任何影響，同時還有很高的靈敏度。但對束流的剖面信息是通過束暈測量結果推算出來的，并非直接測量，且探測器系統(tǒng)比較復雜。采用電離室監(jiān)測束流位置和半高全寬，需要真空隔離并充入工作氣體。即便是采用耐壓能力較強的Ti膜進行真空隔離，也需要厚度達到50μm左右。束流在穿過這些膜時會發(fā)生庫倫相互作用使束流的能量分散增加，到達等中心點的束斑尺寸增加，影響治療精度。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有粒子治療裝置通過掃描磁鐵將束流掃描到較大范圍來實現(xiàn)大野治療。進入掃描磁鐵前的束流，特別是在使用旋轉機架的裝置中，束流的位置或FWHM發(fā)生的變化會在傳輸中被放大，進而對束流的配送精度產生較明顯影響的問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于粒子治療裝置的超薄束流剖面探測系統(tǒng)，其既能夠實時的監(jiān)測束流位置和剖面信息，同時不會對束流的性能產生實質影響。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案：一種用于粒子治療裝置的超薄束流剖面探測系統(tǒng)，其包括薄膜、加速絲網、微通道板、信號讀出陽極板和支架；所述薄膜用于產生二次電子，放置在束流方向；所述加速絲網用于對二次電子進行加速，位于所述薄膜的下部，與所述薄膜一起固定在所述支架的頂部；所述微通道板固定在所述支架的底部，與所述薄膜之間形成漂移電場，加速后的二次電子經所述漂移電場到達所述微通道板進行放大；所述信號讀出陽極板設置在所述微通道板的下方，與所述微通道板一起固定在所述支架的底部；用于收集放大后的二次電子產生電流信號，將該電流信號傳輸至位于所述探測系統(tǒng)外部的多通道電流數(shù)字轉換電路后記錄，實現(xiàn)對束流的位置及包絡信息測量。

進一步，所述在薄膜上施加負高壓，所述加速絲網和微通道板上施加負電壓，所述微通道板的上表面與下表面之間具有電壓差。

進一步，所述微通道板的上表面負電壓低于所述加速絲網上的負電壓。