粒子加速器及其引出粒子能量的确定方法、装置和介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种粒子加速器及其引出粒子能量的确定方法、装置和介质。该粒子加速器通过FCT在有粒子通过时产生的脉冲信号，经ADC采样后形成采样脉冲信号，并通过脉冲计数器采样脉冲信号的脉冲计数个数达到参考脉冲数时，得到对应的参考时长，并将参考脉冲数和参考时长发送至控制器；控制器通过参考脉冲数、参考时长以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度，并结合粒子的静止质量，确定粒子在加速腔中的动能作为粒子能量。

Particle accelerator and determination method, device and medium of particle energy

【技术实现步骤摘要】
粒子加速器及其引出粒子能量的确定方法、装置和介质
本专利技术涉及医疗设备
，尤其是一种粒子加速器及其引出粒子能量的确定方法、装置和介质。
技术介绍
在生物医学上，在对肿瘤进行放射治疗时，需要采用粒子加速器对带电粒子进行加速以使粒子获得能量。由于粒子的能量决定了放疗能量在人体沉积的深度，因此，在通过同步加速器引出粒子进行肿瘤放疗治疗前，需要精准的测出粒子能量，从而精准地定位放疗深度，以最大程度地减小放疗副作用对人体健康细胞的损害。相关技术中对粒子能量的测量通常采用间接测量的方法：通过测量同步加速器中主二级磁铁的磁场强度来反推粒子能量，或是通过测量同步加速器中的加速腔的谐振频率来反推粒子能量。然而，在间接测量过程中，由于主二级磁场强度或加速腔的调谐频率的不稳定性，使得反推的粒子能量的精确度较低，导致粒子加速器引出的粒子的能量与患者实际所需粒子的能量匹配性较差，增大了患者治疗的风险。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种粒子加速器及其引出粒子能量的确定方法、装置和介质，从而提高确定加速器引出粒子能量的精确度。本专利技术所采用的技术方案如下：本申请实施例提供了一种加速器引出粒子能量的确定方法，包括：获取脉冲计数器中所接收的采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时对应的参考时长；其中，所述参考时长根据M个脉冲的脉冲周期求和得到；根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度；根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量。本申请实施例还提供了一种加速器引出粒子能量的确定装置，包括：参考时长获取模块，设置为获取脉冲计数器中所接收的采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数时对应的参考时长；其中，所述参考时长根据参考脉冲数个脉冲的脉冲周期求和得到；运动速度确定模块，设置为根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度；粒子能量确定模块，设置为根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量。本申请实施例还提供了一种粒子加速器，包括注入器、斩束器以及加速器同步环，所述注入器与所述斩束器的一端相连，所述斩束器的另一端与所述加速器同步环相连，还包括快速电流互感器、模数转换器、脉冲计数器以及控制器；所述快速电流互感器，安装于所述加速器同步环上，设置为在有粒子通过时，产生脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述模数转换器；所述模数转换器，连接在所述快速电流互感器与所述脉冲计数器之间，设置为按照设定采用频率对所述脉冲信号进行采样，得到采样脉冲信号，并将所述采样脉冲信号发送至所述脉冲计数器；所述脉冲计数器，连接在所述快速电流互感器与所述控制器之间，设置为对预设参考时间内所接收的所述采样脉冲信号的脉冲个数进行计数，将计数结果作为参考脉冲数，并将所述参考脉冲数发送至所述控制器；所述控制器，与所述脉冲计数器连接，设置为根据所述预设参考时间、接收的所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度。本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所提供的一种加速器引出粒子能量的确定方法。附图说明图1A是本申请实施例一中的一种粒子加速器的结构图。图1B是本申请实施例一中的一种脉冲信号示意图。图2是本申请实施例二中的一种加速器引出粒子能量的确定方法的流程图。图3是本申请实施例三中的一种加速器引出粒子能量的确定方法的流程图。图4是本申请实施例四中的一种加速器引出粒子能量的确定装置的结构图。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。实施例一图1A是本申请实施例一中的一种粒子加速器的结构图。如图1A所示的粒子加速器包括：注入器110、斩束器120以及加速器同步环130，所述注入器110与所述斩束器120的一端相连，所述斩束器120的另一端与所述加速器同步环130相连；该粒子加速器还包括快速电流互感器(FastCurrentTransformer，FCT)140、模数转换器(AnalogtoDigitalConverter，ADC)150、脉冲计数器160以及控制器170。所述快速电流互感器140，安装于所述加速器同步环130上，设置为在有粒子通过时，产生脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述模数转换器150。所述模数转换器150，连接在所述快速电流互感器140与所述脉冲计数器160之间，设置为按照设定采用频率对所述脉冲信号进行采样，得到采样脉冲信号，并将所述采样脉冲信号发送至所述脉冲计数器160。所述脉冲计数器160，连接在所述快速电流互感器140与所述控制器170之间，设置为在采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时，将M个脉冲的脉冲周期求和作为参考时长，并将所述参考脉冲数和所述参考时长发送至所述控制器170。所述控制器170，与所述脉冲计数器160连接，设置为根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度。在一实施例中，注入器110，设置为把需要注入的元素气态粒子电离成离子，并将离子所形成的粒子束流注入至加速器同步环130中，其中，注入器110决定了要注入粒子束的种类和束流强度等。斩束器120，设置为限定注入器110注入至加速器同步环130中的粒子束流的束流长度；加速器同步环130，设置为对所注入的粒子同步加速。其中，粒子可以是质子或者重离子。在一实施例中，加速器同步环130为中空的壳体结构，其中，中空部分形成加速腔。在加速器同步环130的壳体结构上，安装有FCT140。在一实施例中，粒子在加速腔中同步加速，并在有粒子通过FCT140时，FCT140会对应产生一个脉冲信号，并将所产生的脉冲信号发送至ADC150。图1B示意性给出了一种脉冲信号图，其中，一个脉冲周期对应粒子在加速腔中运动一周的时间长度。在一实施例中，当ADC150接收到脉冲信号时，将会按照设定采样频率对脉冲信号进行采样，得到采样脉冲信号，并将采样脉冲发送至所述脉冲计数器160。其中，设定采样频率由粒子加速器操作人员或设计人员根据需求或经验值自行设定。在一实施例中，设定采样频率可以是100MHz。在一实施例中，脉冲计数器160接收到采样脉冲信号后，对采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粒子加速器，包括注入器、斩束器以及加速器同步环，所述注入器与所述斩束器的一端相连，所述斩束器的另一端与所述加速器同步环相连，还包括快速电流互感器、模数转换器、脉冲计数器以及控制器；/n所述快速电流互感器，安装于所述加速器同步环上，设置为在有粒子通过时，产生脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述模数转换器；/n所述模数转换器，连接在所述快速电流互感器与所述脉冲计数器之间，设置为按照设定采用频率对所述脉冲信号进行采样，得到采样脉冲信号，并将所述采样脉冲信号发送至所述脉冲计数器；/n所述脉冲计数器，连接在所述快速电流互感器与所述控制器之间，设置为在采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时，将所述M个脉冲的脉冲周期求和作为参考时长，并将所述参考脉冲数和所述参考时长发送至所述控制器；/n所述控制器，与所述脉冲计数器连接，设置为根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度。/n

【技术特征摘要】
20181126 CN PCT/CN2018/1174071.一种粒子加速器，包括注入器、斩束器以及加速器同步环，所述注入器与所述斩束器的一端相连，所述斩束器的另一端与所述加速器同步环相连，还包括快速电流互感器、模数转换器、脉冲计数器以及控制器；
所述快速电流互感器，安装于所述加速器同步环上，设置为在有粒子通过时，产生脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述模数转换器；
所述模数转换器，连接在所述快速电流互感器与所述脉冲计数器之间，设置为按照设定采用频率对所述脉冲信号进行采样，得到采样脉冲信号，并将所述采样脉冲信号发送至所述脉冲计数器；
所述脉冲计数器，连接在所述快速电流互感器与所述控制器之间，设置为在采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时，将所述M个脉冲的脉冲周期求和作为参考时长，并将所述参考脉冲数和所述参考时长发送至所述控制器；
所述控制器，与所述脉冲计数器连接，设置为根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度。


2.根据权利要求1所述的粒子加速器，还包括检测探针和同步环控制器；所述控制器与所述快速电流互感器相连，所述同步环控制器连接在所述控制器与所述加速器同步环之间；
所述检测探针，安装于所述加速器同步环上，设置为检测所述加速器同步环的电压相位作为加速器相位，并将所述加速器相位发送至所述控制器；
所述快速电流互感器，还设置为在有粒子通过时，获取粒子的束流相位，并将所述束流相位发送至所述控制器；
所述控制器，设置为将所述粒子能量与预设粒子能量进行比较，并在所述粒子能量小于所述预设粒子能量时，根据所述束流相位和所述加速器相位生成第一相位调整信号发送至所述加速器控制器；在所述粒子能量大于所述预设粒子能量时，根据所述束流相位和所述加速器相位生成第二相位调整信号发送至所述加速器控制器；
所述加速器控制器，设置为在接收第一相位调整信号时，调整所述加速器相位，以使所述束流相位与所述加速器相位的相位差值为加速相位阈值；在接收第二相位调整信号时，调整所述加速器相位，以使所述束流相位与所述加速器相位的相位差值为减速相位阈值；
其中，所述减速相位阈值与所述加速相位阈值相差180°。


3.一种加速器引出粒子能量的确定方法，应用于如权利要求1或2所述的粒子加速器，包括：
获取脉冲计数器中所接收的采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时对应的参考时长；其中，所述参考时长根据M个脉冲的脉冲周期求和得到；
根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度；
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铮铮，郑志鸿，李凯若，
申请(专利权)人：新瑞阳光粒子医疗装备无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32