本发明专利技术公开了一种笔形束扫描电离室信号发生装置，包括：条带位置信号产生模块、剂量信号产生模块、温度和压力信号的环境传感器模拟信号输出模块、同步通信模块、加速器接口模块、核心控制板卡模块；该条带位置信号产生模块、剂量信号产生模块、环境传感器模拟信号输出模块各自输入端分别内连所述核心控制板卡模块、输出端分别外连治疗头电子学；该同步通信模块内连所述核心控制板卡模块、外连上位机；该加速器接口模块内连核心控制板卡模块、外连加速器端，该加速器端外连治疗头电子学，通过治疗头电子学接收上位机发送的束流流强信息；本发明专利技术笔形束扫描束流位置和剂量信号发生装置，解决了目前只能载束调试笔形束扫描控制系统和TCS系统的难题。TCS系统的难题。TCS系统的难题。
【技术实现步骤摘要】
一种质子治疗电离室信号发生装置
[0001]本专利技术属于回旋加速器质子治疗领域，具体涉及一种质子治疗电离室信号发生装置。
技术介绍
[0002]质子治疗中，为了按照预设的位置和剂量对肿瘤病灶进行照射，需要笔形束扫描(Pencil Beam Scanning，PBS)系统精准的对束流扫描过程实施控制，不但要将束流偏转到指定位置，而且需要调整束流流强，以实现对照射剂量的准确控制，从而保证治疗的有效性和安全性。
[0003]现有技术笔形束扫描系统的调试、试运行、以及升级改造过程中，存在以下问题：必须依赖实际束流的存在才能进行以上工作，而实际上，不论治疗控制系统(TCS)还是治疗头电子学等相关软硬件系统的调试、试运行、还是升级改造，都只与束流反馈的信息有关，而与束流本身存在与否没有直接关系。
[0004]现有技术的做法是：通过平行板条带电离室监测束流、确定束流当前的位置和剂量：束流经过条带电离室之后，电子学单元通过采集条带(strips)上的信号并经过拟合、运算得到束流中心位置坐标。同理，剂量信息可以通过电子学对电离室的积分平面信号处理获得。但是，这样一来就对整套电子学和控制系统调试和试运行带来了限制，也就是说，当没有实际束流存在的时候，无法运行笔形束扫描系统，也无法和治疗控制系统(TCS)之间进行联合调试，因为治疗指令发出后并没有束流位置和剂量信息的反馈，因此扫描过程也并不会被执行。
技术实现思路
[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提出一种笔形束扫描束流信号发生装置，目的在于解决现有技术只能通过实际载束调试扫描系统和TCS系统，且能够避免束流本身带来的其他问题。
[0006]本专利技术为解决其技术问题，提出以下技术方案：
[0007]一种笔形束扫描电离室信号发生装置，该装置包括：用于模拟束流经过电离室条带平面产生指定位置信号的条带位置信号产生模块、用于模拟束流经过电离室积分平面产生剂量信号的剂量信号产生模块、用于监测电离室工作条件的温度和压力信号的环境传感器模拟信号输出模块、用于实现束流位置/剂量等数据的同步读取并实现和上位机之间的数据通信的同步通信模块、用于和加速器端进行通信的加速器接口模块、用于实现全部控制功能、逻辑处理、数据转换、通信功能的核心控制板卡模块、用于实现笔形束扫描电离室信号发生装置的在线调试和程序下载的程序调试及下载模块、电源模块；
[0008]该条带位置信号产生模块、剂量信号产生模块、环境传感器模拟信号输出模块各自的输入端分别内连所述核心控制板卡模块、各自的输出端分别外连治疗头电子学；该同步通信模块内连所述核心控制板卡模块、外连上位机；该加速器接口模块内连所述核心控
制板卡模块、外连加速器端，所述加速器端外连治疗头电子学，用于通过治疗头电子学接收上位机发送的束流流强信息；
[0009]该条带位置信号产生模块、剂量信号产生模块分别与核心控制板卡模块单向连接；该环境传感器模拟信号输出模块、同步信息模块、加速器接口模块、程序调试及下载模块分别与核心控制板卡模块双向连接；该电源控制模块分别为上述各个模块供电；
[0010]其特征在于：
[0011]所述核心控制板卡模块包括：通信程序子模块、加速器接口程序子模块、位置信号处理程序子模块、剂量信号处理程序子模块、环境信号处理程序子模块；所述的通信程序子模块通过所述同步通信模块实现和上位机的通信，进而实现对于上位机目标束流位置/剂量等信息的读取；所述加速器接口程序子模块通过控制加速器接口模块中的ADC实现束流流强的读取；所述位置信号处理程序子模块一方面根据读取的束流位置信息、产生多路不同占空比的 PWM脉冲信号输出给条带位置信号产生模块中的快速开关选择器、从而实现不同条带按照高斯分布实现信号输出；另一方面根据加速器接口模块读取的束流流强信息，控制条带位置信号产生模块中的DAC，实现条带整体输出信号幅值的控制；所述的剂量信号处理程序子模块根据加速器接口模块读取的束流流强信息、控制剂量信号产生模块中的DAC、实现剂量输出信号幅值的控制，束流的流强越大，通过电离室后激起的剂量信号也越大；所述的环境信号处理程序子模块实现对环境传感器模拟信号输出模块的控制，输出0～10V模拟量分别对应温度/压力/湿度信号，进而输出给电离室电子学进行电离室信号增益的校正。
[0012]进一步地，所述条带位置信号产生模块包括数模转换器DAC、快速开关选择器、放电电阻、高密度连接器；该数模转换器DAC输入端受核心控制板卡的控制、输出端输出电压模拟量给到所述快速开关选择器；该快速开关选择器输入端接收核心控制板卡的可变占空比的PWM波形信号、输出端通过放电电阻、以及高密度连接器喂送到电离室电子学中，进行束流位置坐标的解析。
[0013]进一步地，所述剂量信号产生模块包括数模转换器DAC、放电电阻、同轴连接器，该数模转换器DAC输入端受核心控制板卡的控制、输出端输出电压模拟量给放电电阻、再经过放电电阻将该部分信号发送给同轴连接器，该同轴连接器再将该部分信号喂送到电离室电子学中，进行束流位置剂量的读取。
[0014]进一步地，所述的环境传感器模拟信号输出模块包括数模转换器DAC和 DB9接头，该数模转换器DAC输入端受核心控制板卡的控制：核心控制板卡模块根据环境传感器模拟信号输出模块反馈的室内实际环境温度和气压，控制该模数转换器DAC产生相应的模拟电压信号，模数转换器DAC接收该信号后通过DB9接头将该部分信号喂送到电离室电子学中，进行电离室信号增益的校正。
[0015]进一步地，所述的加速器接口模块读取当前束流的流强以及通知加速器端当前电子学模拟束流信号的状态；所述的加速器接口模块包括模数转换器 ADC、数字信号输出接口；模数转换器ADC受核心控制板卡模块的控制，核心控制板卡模块控制ADC将来自加速器接口模块的模拟信号转换成数字信号，进而再控制条带位置信号产生模块和剂量信号产生模块中的DAC产生相应幅值的位置/剂量信号。
[0016]进一步地，所述的同步通信模块包含一个网络通信接口和一个串口；所述的程序
调试及下载模块包括JTAG接口及专用的程序烧写器；所述的电源模块用于实现对整个笔形束扫描电离室信号发生装置的供电、并且外接
±
15V电源供电、配有电平转换芯片，以提供板上不同设备的供电，具体包含
±
5V、 3.3V、1.8V、1.5V、1.0V等。
[0017]本专利技术的优点效果
[0018]1、本专利技术通过设计一种笔形束扫描束流位置和剂量信号发生装置，解决了目前只能载束调试笔形束扫描控制系统和TCS系统的难题，使得上述系统的离线调试成为可能。
[0019]2、本专利技术通过离线的仿真模拟系统来调节其他相关系统，能够排除束流本身原因(如束流不稳定影响调试进程、厂区内剂量存在无法实时实地对设备进行勘测和改进)带来的不便，使得整个调试过程更灵活、更简洁、更方便可靠。
[0020]3、本专利技术能够根据束流位置最多产生128个位置信号(一维方向，二维方向可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种笔形束扫描电离室信号发生装置，该装置包括：用于模拟束流经过电离室条带平面产生指定位置信号的条带位置信号产生模块、用于模拟束流经过电离室积分平面产生剂量信号的剂量信号产生模块、用于监测电离室工作条件的温度和压力信号的环境传感器模拟信号输出模块、用于实现束流位置/剂量等数据的同步读取并实现和上位机之间的数据通信的同步通信模块、用于和加速器端进行通信的加速器接口模块、用于实现全部控制功能、逻辑处理、数据转换、通信功能的核心控制板卡模块、用于实现笔形束扫描电离室信号发生装置的在线调试和程序下载的程序调试及下载模块、电源模块；该条带位置信号产生模块、剂量信号产生模块、环境传感器模拟信号输出模块各自的输入端分别内连所述核心控制板卡模块、各自的输出端分别外连治疗头电子学；该同步通信模块内连所述核心控制板卡模块、外连上位机；该加速器接口模块内连所述核心控制板卡模块、外连加速器端，所述加速器端外连治疗头电子学，用于通过治疗头电子学接收上位机发送的束流流强信息；该条带位置信号产生模块、剂量信号产生模块分别与核心控制板卡模块单向连接；该环境传感器模拟信号输出模块、同步信息模块、加速器接口模块、程序调试及下载模块分别与核心控制板卡模块双向连接；该电源控制模块分别为上述各个模块供电；其特征在于：所述核心控制板卡模块包括：通信程序子模块、加速器接口程序子模块、位置信号处理程序子模块、剂量信号处理程序子模块、环境信号处理程序子模块；所述的通信程序子模块通过所述同步通信模块实现和上位机的通信，进而实现对于上位机目标束流位置/剂量等信息的读取；所述加速器接口程序子模块通过控制加速器接口模块中的ADC实现束流流强的读取；所述位置信号处理程序子模块一方面根据读取的束流位置信息、产生多路不同占空比的PWM脉冲信号输出给条带位置信号产生模块中的快速开关选择器、从而实现不同条带按照高斯分布实现信号输出；另一方面根据加速器接口模块读取的束流流强信息，控制条带位置信号产生模块中的DAC，实现条带整体输出信号幅值的控制；所述的剂量信号处理程序子模块根据加速器接口模块读取的束流流强信息、控制剂量信号产生模块中的DAC、实现剂量输出信号幅值的控制，束流的流强越大，通过电离室后激起的剂量信号也越大；所述的环境信号处理程序子模块实现对环境传感器模拟信号输出模块的控制，输出0～10V模拟量分别对应温度/压力/湿度信号，进而输出给电离室电子...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，殷治国，边天剑，冀鲁豫，汪洋，卢晓通，牟雪儿，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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