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一种新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置
申请号	CN202410070868.2	申请日	2024-01-17	公开(公告)号	CN117915538A	公开(公告)日	2024-04-19
申请人	中广核医疗科技(绵阳)有限公司; 中广核金沃科技有限公司;			发明人	张小虎; 董赫; 李友元; 王波; 张良;
摘要	本发明提供一种新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，包括：管道，管道插装在回旋加速器的径向方向上；探头，探头安装在管道的一端，与管道对立的探头一端的端表面斜向布置；以及驱动组件，驱动组件设于回旋加速器的一侧，驱动组件的动力输出端与管道相连接；其中，驱动组件驱动管道沿回旋加速器的径向方向来回移动，以通过探头的倾斜的端表面测量大半径处的束流特性数据。本发明搭配了新式探头，而且可完成在C230大半径范围处，束流特性数据获取工作，同时满足束流特性数据精度的要求。
权利要求	1.一种新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，其特征在于，包括：管道(1)，所述管道(1)插装在回旋加速器(10)的径向方向上；探头(2)，所述探头(2)安装在所述管道(1)的一端，与所述管道(1)对立的所述探头(2)一端的端表面斜向布置；以及驱动组件(3)，所述驱动组件(3)设于所述回旋加速器(10)的一侧，所述驱动组件(3)的动力输出端与所述管道(1)相连接；其中，所述驱动组件(3)驱动所述管道(1)沿所述回旋加速器(10)的径向方向来回移动，以通过所述探头(2)的倾斜的所述端表面测量大半径处的束流特性数据。 2.根据权利要求1所述的新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，其特征在于：所述管道(1)包括：第一管道(11)，所述第一管道(11)安装在所述驱动组件(3)的动力输出端上；以及第二管道(12)，所述第二管道(12)的一端与所述第一管道(11)的一端相连接，所述第二管道(12)的另一端穿过所述回旋加速器(10)的外侧壁，且与位于所述回旋加速器(10)内的所述探头(2)相连接。 3.根据权利要求2所述的新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，其特征在于：所述第一管道(11)通过法兰(13)与所述第二管道(12)相连接。 4.根据权利要求2或3所述的新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，其特征在于：所述第一管道(11)和所述第二管道(12)均设有水冷管道，所述第一管道(11)内还设有信号线，所述信号线的一端穿过所述第二管道(12)与所述探头(2)相连接。 5.根据权利要求2所述的新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，其特征在于：所述径向探针装置还包括：真空绝缘窗(4)，所述真空绝缘窗(4)安装在所述回旋加速器(10)的外侧壁上，所述第二管道(12)滑动穿过所述真空绝缘窗(4)。 6.根据权利要求1所述的新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，其特征在于：所述探头(2)为积分探头。 7.根据权利要求1所述的新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，其特征在于：所述探头(2)的倾斜的所述端表面朝向偏离与所述管道(1)轴向方向对应的所述回旋加速器(10)径向相应的法线方向布置。 8.根据权利要求7所述的新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，其特征在于：倾斜布置的所述探头(2)一端的端表面与所述探头(2)的轴向方向之间呈75°夹角。 9.根据权利要求4所述的新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，其特征在于：所述驱动组件(3)包括：滑动支架(31)，所述第一管道(11)安装在所述滑动支架(31)上；以及电机(32)，所述电机(32)的动力输出端与所述滑动支架(31)相连接，以驱动所述滑动支架(31)和所述第一管道(11)沿所述回旋加速器(10)径向方向来回移动。 10.根据权利要求9所述的新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，其特征在于：所述滑动支架(31)的一端连接有拖链(33)，所述信号线安装在所述拖链(33)上。
说明书全文	一种新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置技术领域 [0001] 本发明涉及质子束流测量技术领域，特别是涉及一种新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置。背景技术 [0002] 加速器是质子治广设备的核心部件，提供用于质子治疗的质子束流，其性能的好坏很大程度上决定了整个装置性能的优劣。Proteus Plus采用了常温等时性回旋加速器(C230)。目前，C230被证实是产生230MeV质子束流的最简单和低成本的方案之一。C230主要包合9个子统，离子源、主磁铁、高频系统、真空系统、引出系统、径向探针、举升系统、冷却系统以及电气与控制系统。径向探针，是加速器的“眼睛”，安置在C230的内部，可以根据需要进行远程操控，准确快速地测量出C230径向任意范围内质子束流流强，同时，也可以作为安全系统里面的辐照能量限制设备。 [0003] 径向探针是众多束流诊断设备的一种，是质子治疗系统的关键组成部分，为C230束流性能调试、关键参数优化、以及束流运行状态的监视提供了重要的手段和依据。如何精确地获得C230束流流强、束流位置、束流截面等信息，一直是束流诊断系统的重要研究课题。径向探针属于“拦截式“束流诊断设备，包括分指靶、微分靶、绝缘块、屏蔽壳和相隔离等。径向探针是通过束流检测器与粒子束流的互相作用获得携带束流信息的光、电信号进而对束流进行分析的方法；对探测器捕获的输出光、电信号进行处理，提取粒子束流空间分布信息(如横向截面尺寸、纵向束团长度、运动轨迹、发射度等)、电特性参数(束团电荷量、平均流强等)、时变信息(束流寿命、束团不稳定性等)从而支持对束流的调制修正，并根据测得的束流参数推算处加速器相关的特性参数。 [0004] 现有产品通过不同的方式开展束流特性数据获取工作，但是现有产品无法满足C230大半径处测量束流特性数据精度的要求，即：在C230半径较小范围区域，径向探针可采用微分探头，完成束流特性数据获取工作。随着C230半径的增大，微分探头对数据获取精度越来越差。发明内容 [0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，用于解决现有技术中现有产品无法满足大半径处测量束流特性数据精度的要求的问题。 [0006] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，包括：管道，管道插装在回旋加速器的径向方向上；探头，探头安装在管道的一端，与管道对立的探头一端的端表面斜向布置；以及驱动组件，驱动组件设于回旋加速器的一侧，驱动组件的动力输出端与管道相连接；其中，驱动组件驱动管道沿回旋加速器的径向方向来回移动，以通过探头的倾斜的端表面测量大半径处的束流特性数据。 [0007] 于本发明的一实施例中，管道包括：第一管道，第一管道安装在驱动组件的动力输出端上；以及第二管道，第二管道的一端与第一管道的一端相连接，第二管道的另一端穿过回旋加速器的外侧壁，且与位于回旋加速器内的探头相连接。 [0008] 于本发明的一实施例中，第一管道通过法兰与第二管道相连接。 [0009] 于本发明的一实施例中，第一管道和第二管道均设有水冷管道，第一管道内还设有信号线，信号线的一端穿过第二管道与探头相连接。 [0010] 于本发明的一实施例中，径向探针装置还包括：真空绝缘窗，真空绝缘窗安装在回旋加速器的外侧壁上，第二管道滑动穿过真空绝缘窗。 [0011] 于本发明的一实施例中，探头为积分探头。 [0012] 于本发明的一实施例中，探头的倾斜的端表面朝向偏离与管道轴向方向对应的回旋加速器径向相应的法线方向布置。 [0013] 于本发明的一实施例中，倾斜布置的探头一端的端表面与探头的轴向方向之间呈75°夹角。 [0014] 于本发明的一实施例中，驱动组件包括：滑动支架，第一管道安装在滑动支架上；以及电机，电机的动力输出端与滑动支架相连接，以驱动滑动支架和第一管道沿回旋加速器径向方向来回移动。 [0015] 于本发明的一实施例中，滑动支架的一端连接有拖链，信号线安装在拖链上。 [0016] 如上，本发明的一种新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，具有以下有益效果：通过驱动组件驱动沿回旋加速器径向方向布置的管道来回移动，进而以实现设于回旋加速内且安装在管道端部的探头能够沿着回旋加速器的径向方向对质子束流特性参数进行测量。而且通过利用对探头的端表面斜向布置方式，可以实现降低测量过程中，探头在较大半径处对质子束流造成的束流损失。附图说明 [0017] 图1显示为本发明的径向探针装置安装在回旋加速器上时的结构示意图。 [0018] 图2显示为本发明的径向探针装置安装在回旋加速器上时的俯视图。 [0019] 图3显示为本发明图2中A处的放大图。 [0020] 图4显示为本发明第一管道与驱动组件之间的结构配合示意图。 [0021] 图5显示为本发明图4的另一视角下的结构示意图。 [0022] 图6显示为本发明探头的剖视图。 [0023] 元件标号说明 [0024] 管道1；探头2；驱动组件3；真空绝缘窗4；回旋加速器10；第一管道11；第二管道12；法兰13；滑动支架31；电机32；拖链33；水冷装置34。具体实施方式 [0025] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0026] 需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。 [0027] 在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。 [0028] 请参阅图1和2，本发明提供一种新型的、等时性质子回旋加速器专用的径向探针装置，包括：管道1，管道1插装在回旋加速器10的径向方向上；探头2，探头2安装在管道1的一端，与管道1对立的探头2一端的端表面斜向布置；以及驱动组件3，驱动组件3设于回旋加速器10的一侧，驱动组件3的动力输出端与管道1相连接；其中，驱动组件3驱动管道1沿回旋加速器10的径向方向来回移动，以通过探头2的倾斜的端表面测量大半径处的束流特性数据。 [0029] 在本发明一实施例中，在对回旋加速器10中的质子束流进行束流特性参数时，通过利用驱动组件3驱动管道1在回旋加速器10的大半径处沿其径向方向来回移动。从而以实现利用插设在回旋加速器10内的管道1端部上的探头2沿着大半径的径向方向移动测量不同径向位置下的束流特性参数，也就是束流特性数据。而且通过利用对探头的端表面斜向布置方式，可以实现降低测量过程中，探头在较大半径处对质子束流造成的束流损失。值得注意的是，该回旋加速器10可以为C230回旋加速器。 [0030] 如图2所示，管道1包括：第一管道11，第一管道11安装在驱动组件3的动力输出端上；以及第二管道12，第二管道12的一端与第一管道11的一端相连接，第二管道12的另一端穿过回旋加速器10的外侧壁，且与位于回旋加速器10内的探头2相连接。 [0031] 在本发明一实施例中，通过将第一管道11与驱动组件3的动力输出端相连接，并且将第一管道11的一端与第二管道12进行连接。进而以实现驱动组件3在推动第一管道11朝向回旋加速器10的径向方向来回移动时，同时带动第一管道11调整从回旋加速器10外部插入至回旋加速器10内部的深度。从而利用探头2对回旋加速器10内不同径向位置处的束流特性参数测量。 [0032] 优选的，第一管道11通过法兰13与第二管道12相连接。通过利用法兰13以实现将第一管道11和第二管道12的组装。 [0033] 进一步的，第一管道11和第二管道12均设有水冷管道，第一管道11内还设有信号线，信号线的一端穿过第二管道12与探头2相连接。通过水冷管道以实现对第一管道11和第二管道12的水冷冷却。并且通过信号线依次穿过第一管道11和第二管道12，以实现与探头2电连接，从而以实现接收对束流特性参数的测量信号。 [0034] 如图2、4和5所示，径向探针装置还包括：真空绝缘窗4，真空绝缘窗4安装在回旋加速器10的外侧壁上，第二管道12滑动穿过真空绝缘窗4。管道1在回旋加速器11径向方向来回移动时，通过真空绝缘窗4以实现第二管道12的活动安装以及在第二管道12移动时的密封。 [0035] 优选的，探头2为积分探头。该探头2为单电机头，由高密度材料(铅或钨)制成。 [0036] 如图3和6所示，探头2的倾斜的端表面朝向偏离与管道1轴向方向对应的回旋加速器10径向相应的法线方向布置。 [0037] 在本发明一实施例中，通过将探头2的端表面设置成与探头2径向平面具有一定的倾角。从而以减少测量时的束流损失，使束流粒子能够更好的打在该斜向布置的端表面上，进而能够更好的吸收束流粒子。 [0038] 进一步的，倾斜布置的探头2一端的端表面与探头2的轴向方向之间呈75°夹角。即θ＝90°‑75°，θ＝15°，其中，θ为倾斜布置的探头2一端的端表面与探头2径向方向之间的夹角。 [0039] 如图4和5所示，驱动组件3包括：滑动支架31，第一管道11安装在滑动支架31上；以及电机32，电机32的动力输出端与滑动支架31相连接，以驱动滑动支架31和第一管道11沿回旋加速器10径向方向来回移动。 [0040] 在本发明一实施例中，驱动组件3在驱动管道1沿回旋加速器10径向方向来回移动时，该电机32可以为气缸或电动推杆，通过驱动滑动支架31来回移动，进而带动第一管道11和第二管道12，并使得探头2在回旋加速器的大半径处一同移动对质子束流进行测量。而且该电机32可以为伺服电机，通过在滑动支架31的底部设置滑轨，并且滑轨上设有丝杆，丝杆的一端与伺服电机相连接，丝杆螺纹穿过滑动支架31的两端。进而在伺服电机工作时，带动丝杆转动，从而驱动滑动支架31和第一管道11在滑轨上的来回移动。 [0041] 如图5所示，滑动支架31的一端连接有拖链33，信号线安装在拖链33上。通过在第一支架31移动时，利用拖链33对信号线或其他线缆的安装，进而实现对线缆的保护。 [0042] 综上所述，本发明通过驱动组件3驱动沿回旋加速器10径向方向布置的管道1来回移动，进而以实现设于回旋加速10内且安装在管道1端部的探头2能够沿着回旋加速器10的径向方向对质子束流特性参数进行测量。而且通过利用对探头2的端表面斜向布置方式，可以实现降低测量过程中，探头2在较大半径处对质子束流造成的束流损失。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。 [0043] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。