[发明专利]相位探测器及包含该相位探测器的质子束流相位稳定装置

说明书

本发明涉及回旋加速器的技术领域，公开了相位探测器及包含该相位探测器的质子束流相位稳定装置及控制方法，包括用于拾取束流相位信息的相位探测器、倍频器、与相位探测器及倍频器连接的鉴相器、与鉴相器连接的模/数转换器，以及与模/数转换器连接的数字信号处理单元。相位探测器的谐振腔拾取束流相位信息与谐振腔三倍频信号进行鉴相，鉴相后的信号经过数字信号处理单元处理后控制调节主磁铁电源，以实现束流相位信息和高频相位信息的快速智能化匹配，为质子治疗设备中的束流稳定系统提供技术保证。

技术领域

本发明涉及回旋加速器的技术领域，尤其是涉及相位探测器及包含该相位探测器的质子束流相位稳定装置。

背景技术

在质子治疗中，为实现治疗剂量的精准传输，除了对病人肿瘤诊断精度以及后续束流传输系统的高要求外，在束流的源头即加速器端，对质子束流的品质与稳定性也有很高的要求。

通常，在加速器设计与建造调试阶段，束流的包络、色散、流强等参数都经过了优化，完全可以满足质子治疗对束流品质的要求。然而，由于质子治疗系统需要长期运行，长期运行过程中，加速器部件（如高频腔等）发热、外界信号干扰等对于加速器束流稳定性会产生不利影响，造成束流流强、色散等参数发生变化，而这对于质子治疗所需的剂量精准传输是不利的。

为了解决上述问题，在实验室环境，可以通过专业的运行人员以及加速器专家进行人为干预，重新调整加速器参数，优化束流参数，但是，对于未来大规模在医院运行的质子治疗设备而言，并不现实，因此需要在充分研究影响束流稳定性因素基础上，研发束流稳定性的自动测量与反馈调节系统。

发明内容

本发明第一目的在于提供一种相位探测器，其采用腔式结构，可安装在束流线上，束流在腔体中间穿过，可以更好的引起谐振，信号更明显。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

相位探测器，包括端面封闭的圆筒状腔筒及位于所述腔筒内轴心位置的中空体内杆，所述内杆一端开口另一端封闭设置，其内部为谐振腔，所述内杆开口端设有调节环，与所述内杆开口端对应的腔筒端面上开设有通入所述内杆谐振腔的第一开孔。

通过采用上述技术方案，其采用腔式结构，形成一个非阻拦式的相位探测器，可安装在束流线上，束流在腔体中间穿过，内杆的开口端形成开路端，封闭端形成短路端，在短路端对束流相位信息进行拾取，且可以更好的引起谐振，信号更明显。

在一些实施方式中，所述腔筒两端端面分别设有盖板与所述腔筒密封连接。

通过采用上述技术方案，腔筒的端面和周面采用采用分体式结构，方便内部内杆的安装与检修。

在一些实施方式中，所述内杆为两端开口的空心管体，其两端与所述盖板连接，与所述内杆封闭端对应的盖板开设有通入所述内杆谐振腔的第二开孔，所述盖板上对应第二开孔处盖设有盲盖，所述内杆与两端盖板密封连接，所述盲盖与所述盖板密封连接。

通过采用上述技术方案，使谐振腔形成密封环形，从而实现抽真空，避免外界因素对束流产生干扰，保证拾取束流相位信息的准确性。

在一些实施方式中，所述第一开孔位于所述腔筒外侧连接有真空快卸法兰。

通过采用上述技术方案，实现了相位探测器的快速安装，同时保证束流入口的密封性。

在一些实施方式中，腔筒的轴向长度等于四分之一波长。

通过采用上述技术方案，控制了腔筒的长度，便于相位探测器在安装于束流线上，同时避免了来自加速器高频腔基波频率的干扰。

本发明的第二目的在于提供具有上述包含该相位探测器的质子束流相位稳定装置，其能够自动测量束流相位信息并进行反馈调节。