一种应用在质子重离子加速器上的离子源氢气发生系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应用在质子重离子加速器上的离子源氢气发生系统，采用加速器控制系统ACS通过通讯协议与离子源和气体发生系统装置相连接，开启气体发生系统装置之前，先通过两个注液口分别注入电解液及高纯水，通过液位窗口观察液位的高度，接通电源开关，此时气体发生系统装置开始工作，压力、流量、纯度都开始显示数值。本发明专利技术使离子源供气系统压力恒定、流量稳定，彻底解决因压力容器供气压力下降而造成离子源产生束流强度下降、物理剂量率降低而导致治疗中断。保证了治疗过程束流和物理剂量的稳定性，减少因此产生的终端束流的报警连锁。补充原液的时候，不需要中断或停止治疗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氢气发生系统，具体是一种应用在质子重离子加速器上的离子源氢气发生系统。
技术介绍
目前，放射性治疗在肿瘤治疗中应用越来越频繁也越来越广泛。医用质子重离子治疗技术因其独特的射线性质和肿瘤杀灭效应，近几年在全世界范围内掀起了投资和应用的热潮。据有关报道，仅在中国，目前就有近54家质子重离子中心已经开业或正在建设。目前市场上应用最广的能够产生质子重离子的加速器主要有回旋加速器和同步加速器，其分别主要使用的离子源有冷阴极离子源（PIG）和电子回旋共振离子源（ECR）两种形式。其产生质子和重离子的源供气都是采用外接充气压力钢瓶的形式，更换和存储压力、危险气体都给医院带来很大的工作量和经济支出。离子源外接氢气、二氧化碳、氦气、氧气4种常用的质子重离子加速器需要加速的离子气体钢瓶，其中氢气的耗用量占90%，因此，有必要在质子重离子加速器离子源系统上开发一个氢气发生系统可以源源不断的随用随生气体装置，这种离子源供气的方式的改进将会大大提高气体使用的效率、减少气体存储的空间又可以降低医院的气体耗材采购支出。本系统主要是开发一套通过电解水产生氢气和氧气的气体发生系统，氢气用于产生质子射线，氧气收集到储存罐中用于重离子临床实验使用。当前存在的问题：（1）离子源外接气体钢瓶供气随着钢瓶压力的下降，供气流量也会下降，会使离子源产生的离子数量减少，影响到放射线束流的强度和剂量率，进而影响医院的临床使用。并且为了保证注入氢气的稳定性，当气瓶气压低于一定限度时就需要立刻更换，根据使用的经验，目前对于1.4L100bar的氢气瓶的此限值为20bar。很明显部分气体被浪费。（2）离子源装置空间一般比较小，需要特制的一次性1.4L~2.0L的钢瓶规格，属于特种气体，价格比较昂贵，因此按照每周更换的频次来看，每年会产生大笔的费用。（3）更换气体钢瓶的频次比较高，平均每1周都要更换，更换气瓶时还需要停止患者治疗，步骤也比较繁琐。并且更换过程中，难免会有空气掺杂进入系统，需要一段时间来净化系统，才能使得系统稳定运行。（4）离子源所需外接氢气的气体钢瓶既属于压力容器，也属于易燃易爆危险气体，国家对于危险气体的存放房间有特殊的设计要求，对于的有氢气存储的房间而言需要顶部不间断排风、温湿度恒定、安装门禁、安装防爆电器、防爆插座、专人专管和定期检查等规定。耗费空间、人力、物力和财力，对于医院来讲很不经济。因此，在医院质子重离子离子源系统上建立一套氢气发生系统，能够很好地实现离子源供气压力恒定、流量稳定、纯度够高和经济实用的效果，进一步提升质子重离子加速器的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用在质子重离子加速器上的离子源氢气发生系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种应用在质子重离子加速器上的离子源氢气发生系统，采用加速器控制系统ACS通过通讯协议与离子源和气体发生系统装置相连接，开启气体发生系统装置之前，先通过两个注液口分别注入电解液及高纯水，通过液位窗口观察液位的高度，接通电源开关，此时气体发生系统装置开始工作，压力、流量、纯度都开始显示数值，当出现任意数值异常时，本地报警灯开始闪烁，在加速器控制系统ACS中IS模块的远程压力、流量、纯度和报警灯模块也同时报警提醒，当离子源系统质子模块开启时，电动阀门打开，氢气发生装置内压力下降，氢气发生装置就会开启源源不断的电解高纯水产生氢气，并通过氢气输出口给离子源供应氢气，同时氧气输出口也会输出氧气进入氧气收集罐，在离子源系统重粒子模块需要用氧气生成氧离子束的时候，电动阀门打开，氧气收集罐开始向离子源系统供气，当氧气收集罐充满而离子源系统不需要氧气来产生重离子的时候，电动阀门关闭，泄压阀把多余的氧气排放到空气中。作为本专利技术进一步的方案：当气体发生装置压力、流量、纯度、液位报警时，应立即检查装置是否电解液或者高纯水液位过低，需要及时添加液体，其中高纯水通过现有纯水机房连接的水管直接进行补水，定期对气体发生装置的压力、流量、纯度传感器进行校准，离子源通过对氢气电离产生质子或重离子通过离子源束流引出口引出进入到束流传输线。作为本专利技术再进一步的方案：在离子源房间顶部安装氢气泄露传感器，当发生氢气泄露并超过设定值时，离子源房间内的喇叭会发出声音提示：“氢气发生泄露、严禁烟火”，同时在离子源房间门口的LED显示屏上显示：“氢气发生泄露、严禁烟火”。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）使离子源供气系统压力恒定、流量稳定，彻底解决因压力容器供气压力下降而造成离子源产生束流强度下降、物理剂量率降低而导致治疗中断。保证了治疗过程束流和物理剂量的稳定性，减少因此产生的终端束流的报警连锁。补充原液的时候，不需要中断或停止治疗。（2）氢气发生装置应用到医用质子重离子加速器离子源系统上，技术上完全满足了要求（流量和压力供应），并且从医院的角度，不仅每年节省了大量的气体耗材费用，也从危险气体的存储和管理上节省了人力、物力。（3）应用在质子重离子加速器上的离子源氢气发生系统产生的氧气收集到储存罐中，用于离子束流临床试验。（重离子的一种，质子重离子加速器系统也可以加速离子）。（4）外接高纯水机房供水管道，补充高纯水更加方便快捷。附图说明图1为应用在质子重离子加速器上的离子源氢气发生系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。请参阅图1，本专利技术实施例中，一种应用在质子重离子加速器上的离子源氢气发生系统，采用加速器控制系统ACS1通过通讯协议与离子源26和气体发生系统7相连接，开启气体发生系统装置7之前，先通过注液口8、9分别注入电解液及高纯水，通过液位窗口10可以观察液位的高度。接通电源开关15，此时装置开始工作，压力11、流量12、纯度13都开始显示数值。当出现任意数值异常时，本地报警灯14开始闪烁，在ACS中IS模块2的远程压力3、流量4、纯度5和报警灯6模块也同时报警提醒。应用在质子重离子加速器上的离子源氢气发生系统接通电源后处于待机状态，氢气发生系统装置压力稳定在设定值3bar，当时离子源系统质子模块28开启时，电动阀门18打开，氢气发生装置内压力下降，装置就会开启源源不断的电解高纯水产生氢气，并通过氢气输出口17给离子源供应氢气。同时氧气输出口16也会输出氧气进入氧气收集罐22。在离子源系统重粒子模块29需要用氧气生成氧离子束的时候，电动阀门21打开，氧气收集罐开始向离子源系统26供气。当氧气收集罐充满而离子源系统不需要氧气来产生重离子的时候，电动阀门20、21关闭，泄压阀19会把多余的氧气排放到空气中。在离子源房间顶部安装氢气泄露传感器25，当发生氢气泄露并超过设定值时，离子源房间内的喇叭23会发出声音提示：“氢气发生泄露、严禁烟火”，同时在离子源房间门口的LED显示屏24上显示：“氢气发生泄露、严禁烟火”。当气体发生装置压力、流量、纯度、液位报警时，应立即检查装置是否电解液或者高纯水液位过低，需要及时添加液体，其中高纯水可以通过现有纯水机房连接的水管直接进行补水。定期对气体发生装置的压力、流量、纯度传感器进行校准。离子源通过对氢气电离产生质子或重离子通过离子源束流引出口27引出进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用在质子重离子加速器上的离子源氢气发生系统，包括加速器控制系统ACS，其特征在于，采用加速器控制系统ACS通过通讯协议与离子源和气体发生系统装置相连接，开启气体发生系统装置之前，先通过两个注液口分别注入电解液及高纯水，通过液位窗口观察液位的高度，接通电源开关，此时气体发生系统装置开始工作，压力、流量、纯度都开始显示数值，当出现任意数值异常时，本地报警灯开始闪烁，在加速器控制系统ACS中IS模块的远程压力、流量、纯度和报警灯模块也同时报警提醒，当离子源系统质子模块开启时，电动阀门打开，氢气发生装置内压力下降，氢气发生装置开启源源不断的电解高纯水产生氢气，并通过氢气输出口给离子源供应氢气，同时氧气输出口也输出氧气进入氧气收集罐，在离子源系统重粒子模块需要用氧气生成氧离子束的时候，电动阀门打开，氧气收集罐开始向离子源系统供气，当氧气收集罐充满而离子源系统不需要氧气来产生重离子时，电动阀门关闭，泄压阀把多余的氧气排放到空气中。

【技术特征摘要】
1.一种应用在质子重离子加速器上的离子源氢气发生系统，包括加速器控制系统ACS，其特征在于，采用加速器控制系统ACS通过通讯协议与离子源和气体发生系统装置相连接，开启气体发生系统装置之前，先通过两个注液口分别注入电解液及高纯水，通过液位窗口观察液位的高度，接通电源开关，此时气体发生系统装置开始工作，压力、流量、纯度都开始显示数值，当出现任意数值异常时，本地报警灯开始闪烁，在加速器控制系统ACS中IS模块的远程压力、流量、纯度和报警灯模块也同时报警提醒，当离子源系统质子模块开启时，电动阀门打开，氢气发生装置内压力下降，氢气发生装置开启源源不断的电解高纯水产生氢气，并通过氢气输出口给离子源供应氢气，同时氧气输出口也输出氧气进入氧气收集罐，在离子源系统重粒子模块需要用氧气生成氧离子束的时候，电动阀门打开，氧气收集罐开始向离子源系统供气，当氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，朱建民，朱春杰，蒋晓勇，
申请(专利权)人：上海市质子重离子医院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31