一種雙盤旋轉(zhuǎn)式緊湊型降能器及其使用方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種雙盤旋轉(zhuǎn)式緊湊型降能器及其使用方法。所述降能器包括：一對緊湊型雙盤螺旋式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，雙盤采用等直徑、等中心結(jié)構(gòu)方式，緊湊型對稱安裝，每個盤上安裝一組不同厚度的物體塊，依據(jù)能量細(xì)分要求，每組數(shù)量可為10?20個，兩組物體塊數(shù)量可相同，也可不同。兩組物體塊緊貼，采用兩套獨(dú)立電機(jī)旋轉(zhuǎn)和支撐機(jī)構(gòu)，通過獨(dú)立旋轉(zhuǎn)兩個盤式機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)100?400種不同厚度物理塊的組合。本發(fā)明專利技術(shù)利用雙盤排列組合方式，顯著的降低了物體塊的個數(shù)，并提高了能量的細(xì)分精度，物體塊個數(shù)減少，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)也相應(yīng)變小，使得整個降能器尺寸更小，為今后開發(fā)更緊湊的質(zhì)子或重離子癌癥治療裝置提供小型化解決方案。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于粒子加速器技術(shù)和粒子治療領(lǐng)域，具體涉及一種用于改變從加速器引出的粒子束的能量的裝置。
技術(shù)介紹
在粒子加速器領(lǐng)域，尤其是用于質(zhì)子和重離子治療的加速器
，為了降低設(shè)備造價(jià)成本，多數(shù)采用緊湊型固定能量加速器作為粒子源，為了改變從加速器引出的粒子束的能量，實(shí)現(xiàn)粒子束在人體內(nèi)病灶的不同照射深度，通常利用降能器裝置來實(shí)現(xiàn)。如圖5所示，一套質(zhì)子治療系統(tǒng)包括1回旋加速器，2降能器，3束流線，4旋轉(zhuǎn)機(jī)架治療頭等四個部分組成。粒子束改變能量通常采用物體塊阻擋方式，目前一種常用的降能器技術(shù)方案是基于一種旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝置，如圖6所示，在旋轉(zhuǎn)裝置上安裝有150多個不同厚度的物體塊，來實(shí)現(xiàn)對粒子束的能量改變，物體塊個數(shù)根據(jù)所需要的能量細(xì)分來決定。由于物體塊數(shù)量多，要求每個物體塊要比穿過它的粒子束直徑稍大，整個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)要求有一個較大的旋轉(zhuǎn)盤來安放物體塊，每個物體塊大小受到空間限制，對束流包絡(luò)大小也有較高要求，并且對物體塊結(jié)構(gòu)要求較高。對于不同能量，需要對應(yīng)不同厚度物體塊，因此，對于物體塊的位置機(jī)械定位要求也比較高，整個裝置比較龐大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一個可連續(xù)改變加速器引出粒子束能量的，結(jié)構(gòu)更為緊湊的、小型的降能器裝置。利用雙盤旋轉(zhuǎn)式緊湊型結(jié)構(gòu)，有效的減少物體塊的數(shù)量，使得每個物體塊相對束流包絡(luò)來說尺寸更大，更容易加工和安裝。不同物體塊的位置定位也更為可靠。本專利技術(shù)涉及一種為固定能量粒子加速器引出粒子束提供能量連續(xù)變化的裝置，可用于質(zhì)子和重離子治療時，提供不同能量的粒子束。為了實(shí)現(xiàn)這個目的，需將降能器安放在加速器引出口后的束流輸運(yùn)線中，本專利技術(shù)裝置包括：一對緊湊型雙盤螺旋式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，雙盤采用等直徑、等中心結(jié)構(gòu)方式，緊湊型對稱安裝，每個盤上安放一組不同厚度的物體塊，通常采用石墨等低Z值材料，依據(jù)能量細(xì)分要求，每組數(shù)量可為10-20個，兩組物體塊數(shù)量可相同，也可不同。兩組物體塊緊貼，采用兩套獨(dú)立電機(jī)旋轉(zhuǎn)和支撐機(jī)構(gòu)，通過獨(dú)立旋轉(zhuǎn)兩個盤式機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)100-400種不同厚度物理塊的組合，在顯著降低物體塊個數(shù)的同時，極大的提高了能量細(xì)分精度，在裝置上安放有相應(yīng)的位置測量和定位裝置(未圖示)。本專利技術(shù)提供了一種緊湊型、小型化的降能器裝置。利用雙盤排列組合方式，顯著的降低了物體塊的個數(shù)，并提高了能量的細(xì)分精度，物體塊個數(shù)減少，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)也相應(yīng)變小，使得整個降能器尺寸更小，為今后開發(fā)更緊湊的質(zhì)子或重離子癌癥治療裝置提供小型化解決方案。附圖說明圖1是一種用于改變加速器引出粒子束能量的雙盤旋轉(zhuǎn)式緊湊型降能器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是兩組不同厚度物體塊示意圖。圖3是粒子束穿過最薄組合物體塊的示意圖。圖4是粒子束穿過最厚組合物體塊的示意圖。圖5為現(xiàn)有技術(shù)中質(zhì)子治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為現(xiàn)有技術(shù)中降能器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本專利技術(shù)所提供的一種用于改變加速器引出粒子束能量的雙盤旋轉(zhuǎn)式緊湊型降能器，包括：第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)1，第一旋轉(zhuǎn)支撐盤2，第一組物體塊3，第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)4，第二旋轉(zhuǎn)支撐盤5，第二組物體塊6，降能器支撐裝置7組成。所述第一物體塊安裝在第一旋轉(zhuǎn)支撐盤上，第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接并驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)支撐盤的轉(zhuǎn)動；所述第二物體塊安裝在第二旋轉(zhuǎn)支撐盤上，第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接并驅(qū)動第二旋轉(zhuǎn)支撐盤的轉(zhuǎn)動。所述第一、二旋轉(zhuǎn)支撐盤均安裝在降能器支撐裝置上。工作時，在初始狀態(tài)，如圖1所示，兩組電機(jī)位于初始狀態(tài)，束流穿過路徑位于降能器無物體塊位置，粒子束沒有能量損失，進(jìn)入工作狀態(tài)，根據(jù)粒子束降能需要，第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)啟動，將所需厚度物體塊運(yùn)動至束流經(jīng)過位置，停止后，第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)啟動，將所需厚度物體塊移動至束流經(jīng)過位置，利用兩組物體塊實(shí)現(xiàn)對粒子束的能量細(xì)分。在連續(xù)降能過程中，利用兩組旋轉(zhuǎn)盤組合方式，第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)到達(dá)位置后，停止，第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)動一周，實(shí)現(xiàn)一個量程變化，然后第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動一個物體塊，停止，第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)再連續(xù)旋轉(zhuǎn)一周，實(shí)現(xiàn)下一個量程變化，依次運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)粒子束的連續(xù)降能過程。兩組電機(jī)也可以采用同時運(yùn)動的方式，使得不同厚度物體塊能夠更快到達(dá)指定位置。降能器支撐裝置用于保持降能器在旋轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定支撐。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本專利技術(shù)進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本專利技術(shù)的精神和范圍。這樣，倘若對本專利技術(shù)的這些修改和變型屬于本專利技術(shù)權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本專利技術(shù)也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種雙盤旋轉(zhuǎn)式緊湊型降能器，其特征在于：所述降能器包括：一對緊湊型雙盤螺旋式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，雙盤采用等直徑、等中心結(jié)構(gòu)方式，緊湊型對稱安裝，每個盤上安裝一組不同厚度的物體塊。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙盤旋轉(zhuǎn)式緊湊型降能器，其特征在于：所述降能器包括：一對緊湊型雙盤螺旋式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，雙盤采用等直徑、等中心結(jié)構(gòu)方式，緊湊型對稱安裝，每個盤上安裝一組不同厚度的物體塊。2.如權(quán)利要求1所述的雙盤旋轉(zhuǎn)式緊湊型降能器，其特征在于：所述物體塊的材料為石墨。3.如權(quán)利要求1所述的雙盤旋轉(zhuǎn)式緊湊型降能器，其特征在于：所述降能器進(jìn)一步包括位置測量和定位裝置。4.如權(quán)利要求1所述的雙盤旋轉(zhuǎn)式緊湊型降能器，其特征在于：所述物體塊的數(shù)量為10-20個。5.如權(quán)利要求1所述的雙盤旋轉(zhuǎn)式緊湊型降能器，其特征在于：所述一對緊湊型雙盤螺旋式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括如下結(jié)構(gòu)：第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)，第一旋轉(zhuǎn)支撐盤，第一組物體塊，第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)，第二旋轉(zhuǎn)支撐盤，第二組物體塊，降能器支撐裝置；所述第一物體塊安裝在第一旋轉(zhuǎn)支撐盤上，第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接并驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)支撐盤的轉(zhuǎn)動；所述第二物體塊安裝在第二旋轉(zhuǎn)支撐盤上，第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接并驅(qū)動第二旋轉(zhuǎn)支撐...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：管鋒平，魏素敏，王飛，
申請(專利權(quán))人：中國原子能科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11