[发明专利]一种用于碳离子束测量的多层法拉第筒测量系统及方法

说明书

本发明属于加速器技术领域，涉及一种用于碳离子束测量的多层法拉第筒测量系统和方法，包括：外壳、若干组测量层、插槽和多路电流计；测量层设置在外壳中，其包括金属层和绝缘层，金属层设置在绝缘层上，金属层的测量平面与碳离子束的入射方向垂直；插槽设置在外壳上，其与各组测量层中的金属层连接，用于将金属层获得的电荷信号传输至多路电流计；多路电流计用于对金属层获得的电荷信号进行分析，获得电荷量曲线的峰值位置，峰值位置为碳离子束的射程。其能够快速获取能量为80～430MeV碳离子束的射程，同时具有较高的射程分辨率。

技术领域

本发明涉及一种用于碳离子束测量的多层法拉第筒测量系统及方法，属于放射治疗领域，特别涉及碳离子治疗系统射程测量领域。

背景技术

近年来，碳离子放疗技术得到了飞速的发展。如何将辐射剂量精准地投送至肿瘤靶区是碳离子放疗领域关注的热点。临床上，最准确的剂量验证方式是用水箱标定碳离子束的剂量分布。碳离子束的射程决定了布拉格峰的位置，是碳离子束最重要的参数之一。尽管水箱的测量结果非常准确，但是它的安装时间和测量时间较长，不利用节省治疗机器时间。

目前，国内外一般采用多层电离室(又叫布拉格峰探测器)来测量碳离子束的射程和纵向剂量分布。多层电离室由很多层平板电离室叠在一起，能够给出离子束在每一层电离室上沉积的能量，从而获得离子束的Bragg峰位置。典型的多层电离室的尺寸为440mm×200mm×175mm，重量为10kg。多层电离室与水箱相比，设备安装时间和测量时间都大大缩短。但是多层电离室尺寸大，重量大，电子学通道数量多，且包含高压模块，临床上使用起来仍然不方便。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于碳离子束测量的多层法拉第筒测量系统及方法，其能够快速获取能量为80～430MeV碳离子束的能量和射程，同时具有较高的射程分辨率。

为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种用于碳离子束测量的多层法拉第筒测量系统，包括：外壳、若干个测量层、插槽和多路电流计；测量层设置在外壳中，其包括金属层和绝缘层，金属层设置在绝缘层上，金属层的测量平面与碳离子束的入射方向垂直；插槽设置在外壳上，其与各组测量层中的金属层连接，用于将金属层获得的电荷信号传输至多路电流计；多路电流计用于对金属层获得的电荷信号进行分析，获得电荷量曲线的峰值位置，峰值位置为碳离子束的射程。

进一步，测量层为覆铜板，覆铜板的铜箔作为金属层，覆铜板的基板作为绝缘层，基板为PCB板。

进一步，基板的面积大于铜箔的面积。

进一步，基板等效为铜箔的等效厚度为：

其中，d₁为基板等效为铜箔之后的等效厚度，d₂为基板的实际厚度，R₁为预设能量的碳离子束在铜箔中的射程，R₂为预设能量的碳离子束在基板中的射程。

进一步，测量系统还包括降能片，入射的碳离子束通过降能片后，照射在测量层上。

进一步，降能片包括若干厚度不同的PMMA板，PMMA板的厚度由入射的碳离子束的能量确定，确定方法为根据待测碳离子束能量在铜箔中的射程，减去覆铜板的总的等效厚度，得到需要设置的等效厚度，将其转换为降能片的实际厚度。

进一步，将若干个测量层分为若干组，每组中测量层数量相同，在测量层的金属层设置信号引出端子，每一层的信号引出端子数等于测试层在该组中的位置序号。